르샤틀리에 혼합가스 폭발하한계
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2 쉬운 설명
르샤틀리에 법칙은 여러 가스를 섞었을 때 혼합가스의 폭발한계를 구하는 식이다. 이 개념에서는 성분별 비율과 성분별 폭발하한계를 알 때 혼합가스의 폭발하한계를 계산한다.
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식은 L = 100 ÷ (V1/L1 + V2/L2 + V3/L3) 모양이다(V는 각 가스의 비율, L1·L2·L3는 각 가스의 하한계, L은 혼합가스의 하한계). 각 가스의 비율을 그 가스의 하한계로 나눈 값을 모두 더하고, 100을 그 합으로 나눈다.
혼합가스에 공기가 들어 있으면 공기는 빼고 계산한다. 가연성 가스의 합을 분자에 놓고, 각 가스의 농도를 하한계로 나눈 값의 합으로 나눈다. 메탄 1vol%, 헥산 2vol%, 에틸렌 2vol%, 공기 95vol%인 경우 가연성 가스 합계는 1 + 2 + 2 = 5vol%이다.
계산 순서는 이렇다. 1단계 가연성 가스 합계를 구한다(5vol%). 2단계 분모를 구한다: 1/5.0 + 2/1.1 + 2/2.7 = 0.200 + 1.818 + 0.741 = 2.759. 3단계 5 ÷ 2.759 = 약 1.81vol%이므로 정답은 1.8이다.
체적비로 주어지면 먼저 비율(%)로 바꾼다. 프로판과 메탄이 3:1이면 프로판 3/4 = 75%, 메탄 1/4 = 25%이다. 프로판 하한계 2.5vol%, 메탄 하한계 5.0vol%일 때 75 ÷ 2.5 = 30, 25 ÷ 5.0 = 5, 합 = 35이고 L = 100 ÷ 35 = 2.857, 약 2.9vol%이다.
여러 혼합가스 중 폭발하한계가 가장 낮은 것을 고르는 문제에서는 하한이 낮은 가스의 비율이 높을수록 혼합가스의 하한도 낮아진다. 메탄 5vol%, 에탄 2vol%, 프로판 2.1vol%에서는 하한이 낮은 에탄과 프로판의 비율이 가장 높은 ①(메탄 20, 에탄 30, 프로판 50)이 약 2.34vol%로 가장 낮고, ②는 약 2.50, ③은 약 2.68, ④는 약 2.90vol%이다.
3 이 개념이 나온 기출문제
- 2022년 2차 99번
- 2022년 1차 84번
- 2020년 2차 98번
- 2020년 1차 99번
- 2019년 3차 99번
- 2019년 1차 87번
- 2018년 2차 100번
- 2015년 3차 91번
- 2015년 2차 81번
- 2015년 1차 90번
- 2014년 3차 83번
- 2014년 2차 93번
- 2014년 1차 91번
- 2013년 3차 93번
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
- 혼합 하한계 식은 L = 100 ÷ Σ(비율÷하한계)이다. 분모는 각 가스의 비율을 그 가스의 하한계로 나눈 값의 합이다.
- 공기가 섞여 있으면 공기는 빼고 계산한다. 분자는 100이 아니라 가연성 가스의 합이다(메탄 1, 헥산 2, 에틸렌 2이면 5vol%).
- 체적비(3:1)로 주어지면 비율(%)로 바꾼 뒤 넣는다. 3:1은 75%와 25%이다.
체크리스트 더 보기 2개 더체크리스트 접기
- 하한이 낮은 가스의 비율이 높을수록 혼합가스의 하한은 낮아진다. 「가장 낮은 것」을 고를 때는 하한이 낮은 에탄·프로판 비율이 높은 보기를 찾는다.
- 성분 가스 하나의 하한계 값은 혼합가스의 값이 아니다(메탄 5.0·에탄 3.0·프로판 2.1vol%일 때 2.1vol%는 프로판 한 가지의 하한계이다).