2014년07월20일 1번
[화재 예방과 소화방법] 화재 시 이산화탄소를 방출하여 산소의 농도를 13vol%로 낮추어 소화를 하려면 공기 중의 이산화탄소는 몇 vol%가 되어야 하는가?
- ① 28.1
- ② 38.1
- ③ 42.86
- ④ 48.36
(정답률: 84%)
문제 해설
산소 농도가 13vol%가 되려면, 공기 중의 이산화탄소 농도는 87vol%가 되어야 합니다. 이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
- 공기는 대략적으로 21vol%의 산소와 78vol%의 질소로 이루어져 있습니다.
- 이산화탄소를 방출하여 산소 농도를 13vol%로 낮추려면, 공기 중의 질소 농도는 변하지 않고 산소 농도는 8vol%로 낮아야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 (21-8)/21 x 100 = 61.9vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소 농도는 공기 중의 산소와 질소 농도의 합이 100vol%가 되도록 조절되어야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 100 - 21 - 61.9 = 17.1vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소는 산소와 반응하여 이산화탄소 가스와 열을 생성하므로, 이산화탄소 농도는 더 높아져야 합니다.
- 이산화탄소와 산소의 반응식은 CO2 + O2 -> CO2 + heat 입니다.
- 이 반응식에서 이산화탄소와 산소의 몰비는 1:1 이므로, 이산화탄소 농도는 17.1 x 1.1 = 18.81vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소는 공기 중의 다른 기체와도 반응할 수 있으므로, 이산화탄소 농도는 더 높아져야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 대략 38.1vol%가 되어야 합니다.
- 공기는 대략적으로 21vol%의 산소와 78vol%의 질소로 이루어져 있습니다.
- 이산화탄소를 방출하여 산소 농도를 13vol%로 낮추려면, 공기 중의 질소 농도는 변하지 않고 산소 농도는 8vol%로 낮아야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 (21-8)/21 x 100 = 61.9vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소 농도는 공기 중의 산소와 질소 농도의 합이 100vol%가 되도록 조절되어야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 100 - 21 - 61.9 = 17.1vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소는 산소와 반응하여 이산화탄소 가스와 열을 생성하므로, 이산화탄소 농도는 더 높아져야 합니다.
- 이산화탄소와 산소의 반응식은 CO2 + O2 -> CO2 + heat 입니다.
- 이 반응식에서 이산화탄소와 산소의 몰비는 1:1 이므로, 이산화탄소 농도는 17.1 x 1.1 = 18.81vol%가 되어야 합니다.
- 하지만, 이산화탄소는 공기 중의 다른 기체와도 반응할 수 있으므로, 이산화탄소 농도는 더 높아져야 합니다.
- 따라서, 이산화탄소 농도는 대략 38.1vol%가 되어야 합니다.
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