2012년03월04일 5번

[소방원론]
화재가 발생하여 온도가 21℃에서 650℃가 되었다면 공기의 부피는 처음의 약 몇 배가 되는가? (단, 압력은 동일하다.)

① 3.14
② 6.25
③ 9.17
④ 12.05

(정답률: 67%)

문제 해설

이 문제는 기체 상태 방정식인 보일-샤를의 법칙을 이용하여 풀 수 있다.

보일-샤를의 법칙은 다음과 같다.

P × V = n × R × T

여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰 수, R은 기체 상수, T는 절대온도를 나타낸다.

이 문제에서 압력은 동일하므로 P는 상수이다. 따라서 보일-샤를의 법칙은 다음과 같이 변형될 수 있다.

V1 / T1 = V2 / T2

여기서 V1은 초기 부피, T1은 초기 온도, V2는 최종 부피, T2는 최종 온도를 나타낸다.

이 문제에서 초기 온도는 21℃이므로 294K이다. 최종 온도는 650℃이므로 923K이다. 따라서 보일-샤를의 법칙에 따라 다음과 같이 계산할 수 있다.

V1 / 294 = V2 / 923

V2 = V1 × (923 / 294)

V2 / V1 = 923 / 294

V2 / V1 ≈ 3.14

따라서 최종 부피는 초기 부피의 약 3.14배가 된다. 따라서 정답은 "3.14"이다.

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