일반기계기사 기출문제·모의고사·오답노트·자동채점

2015년05월31일 44번

[기계유체역학]
공기가 기압 200kPa일 때, 20℃에서의 공기의 밀도는 약 몇 kg/m3인가? (단, 이상기체이며, 공기의 기체상수 R = 287J/kg • K 이다.)

  • ① 1.2
  • ② 2.38
  • ③ 1.0
  • ④ 999
(정답률: 61%)

문제 해설

기체의 상태방정식인 PV = nRT를 이용하여 풀이할 수 있다. 이때, n은 몰수이며, 공기의 경우 대기압력에서 1mol의 공기의 부피는 약 24.05L이다. 따라서, 1L의 공기는 1/24.05 mol이며, 기압 200kPa에서의 1L 공기의 질량은 다음과 같다.

P = 200kPa = 200000 Pa
V = 1L = 0.001 m^3
R = 287 J/kg • K
T = 20 + 273.15 K = 293.15 K

PV = nRT
n = PV/RT = (200000 Pa x 0.001 m^3) / (287 J/kg • K x 293.15 K) = 0.0072 mol

1L의 공기의 질량은 1/24.05 mol 이므로,

m = n x M = (0.0072 mol) x (28.97 g/mol) = 0.209 g

따라서, 1m^3의 공기의 질량은 0.209 kg/m^3 이다.

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