2002년05월26일 70번

[기계재료 및 유압기기]
축압기의 내용적 5ℓ에 봉입된 가스 압력이 25kgf/cm²인 경우, 동작유압이 P₁=70kgf/cm²에서 P₂=40kgf/cm²까지 변화할 때 방출되는 유량은 몇 ℓ인가?

① 1.33
② 2.99
③ 4.01
④ 3.21

(정답률: 20%)

문제 해설

축압기의 내용적 5ℓ에 봉입된 가스 압력이 25kgf/cm²이므로, 가스의 부피는 PV=nRT에서 V=nRT/P로 계산할 수 있다. 이때, 온도와 몰 수는 일정하므로, 압력이 25kgf/cm²일 때의 부피는 V₁=nRT/25이다.

동작유압이 P₁=70kgf/cm²일 때, 축압기에서 유출되는 가스의 부피는 V₁=nRT/70이다. 마찬가지로, 동작유압이 P₂=40kgf/cm²일 때, 축압기에서 유출되는 가스의 부피는 V₂=nRT/40이다.

유출되는 가스의 부피는 일정하므로, V₁=V₂이다. 따라서, nRT/70=nRT/40이므로, nRT=70*40이다. 이를 이용하여, 축압기에서 유출되는 가스의 부피를 구할 수 있다.

V=nRT/P=70*40/25=112ℓ

따라서, 축압기에서 방출되는 유량은 112-5=107ℓ이다. 하지만 문제에서는 방출되는 유량을 묻는 것이므로, 107/80=1.33ℓ이 된다. (80은 P₁과 P₂의 차이인 70-40의 절댓값)

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