2014년01월26일 16번
[용접일반] 내용적이 40L, 충전압력이 150kgf/cm2인 산소용기의 압력이 50kgf/cm2까지 내려갔다면 소비한 산소의 량은 몇 L인가?
- ① 2000L
- ② 3000L
- ③ 4000L
- ④ 5000L
(정답률: 61%)
문제 해설
산소용기의 압력이 내려가면 소비한 산소의 양이 증가하므로, 이 문제에서는 압력과 부피의 관계를 이용하여 답을 구할 수 있다.
먼저, 이 문제에서 사용되는 단위인 kgf/cm2는 기압을 나타내는 단위인 atm과 비슷하다. 1kgf/cm2는 대략 0.98atm에 해당한다. 따라서, 충전압력이 150kgf/cm2인 산소용기의 압력은 약 147atm이다.
압력과 부피의 관계는 보일의 법칙이라는 법칙으로 설명된다. 보일의 법칙에 따르면, 일정한 온도와 양의 기체에서 압력과 부피는 반비례한다. 즉, 압력이 낮아지면 부피는 커진다.
따라서, 압력이 50kgf/cm2로 내려갔을 때의 부피는 다음과 같이 구할 수 있다.
압력과 부피의 관계식: P1V1 = P2V2
P1 = 147atm, V1 = 40L, P2 = 50kgf/cm2 ≈ 49atm
V2 = (P1V1) / P2 = (147atm × 40L) / 49atm ≈ 120L
따라서, 산소용기에서 소비한 산소의 양은 40L - 120L = -80L이다. 하지만 이 값은 음수이므로, 산소용기에서 소비한 산소의 양은 0L이다.
따라서, 정답은 "4000L"이 아닌 "0L"이다.
먼저, 이 문제에서 사용되는 단위인 kgf/cm2는 기압을 나타내는 단위인 atm과 비슷하다. 1kgf/cm2는 대략 0.98atm에 해당한다. 따라서, 충전압력이 150kgf/cm2인 산소용기의 압력은 약 147atm이다.
압력과 부피의 관계는 보일의 법칙이라는 법칙으로 설명된다. 보일의 법칙에 따르면, 일정한 온도와 양의 기체에서 압력과 부피는 반비례한다. 즉, 압력이 낮아지면 부피는 커진다.
따라서, 압력이 50kgf/cm2로 내려갔을 때의 부피는 다음과 같이 구할 수 있다.
압력과 부피의 관계식: P1V1 = P2V2
P1 = 147atm, V1 = 40L, P2 = 50kgf/cm2 ≈ 49atm
V2 = (P1V1) / P2 = (147atm × 40L) / 49atm ≈ 120L
따라서, 산소용기에서 소비한 산소의 양은 40L - 120L = -80L이다. 하지만 이 값은 음수이므로, 산소용기에서 소비한 산소의 양은 0L이다.
따라서, 정답은 "4000L"이 아닌 "0L"이다.
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