수소 50 vol%와 메탄 50 vol%로 이루어진 혼합가스가 있다. … | 산업안전기사 실기 신출대비 — 화재·폭발(계산) 상세 페이지

[모범답안]
르샤틀리에 식: 100/L(또는 U) = Σ(Vᵢ/Lᵢ 또는 Vᵢ/Uᵢ)
[폭발하한계]
$\dfrac{100}{L} = \dfrac{50}{4} + \dfrac{50}{5} = 12.5 + 10 = 22.5$
$L = \dfrac{100}{22.5} = 4.44$ vol%
[폭발상한계]
$\dfrac{100}{U} = \dfrac{50}{75} + \dfrac{50}{15} = 0.6667 + 3.3333 = 4.0$
$U = \dfrac{100}{4.0} = 25.0$ vol%
∴ 폭발하한계 4.44 vol%, 폭발상한계 25.0 vol%
■ 핵심 채점어: 르샤틀리에 / 100/L=ΣVi/Li / LFL 4.44 vol% / UFL 25.0 vol% / 100/22.5 / 100/4.0
※ 근거: 르샤틀리에 혼합가스 폭발한계 표준식 100/L=Σ(Vᵢ/Lᵢ), 상한도 동일식 적용. 단일가스 폭발범위는 문제에 명시.

[해설]

르샤틀리에 법칙은 혼합가스의 폭발한계를 각 성분의 부피비를 성분별 한계값으로 나눈 합으로 구한다. 하한과 상한 모두 같은 식을 쓴다.

$\dfrac{100}{L}=\dfrac{50}{4}+\dfrac{50}{5}=12.5+10=22.5$
$L=100\div22.5=$ 4.44 vol%

$\dfrac{100}{U}=\dfrac{50}{75}+\dfrac{50}{15}=0.6667+3.3333=4.0$
$U=100\div4.0=$ 25.0 vol%

혼동 주의: 각 성분 한계를 단순 산술평균하면(하한 4.5, 상한 45) 틀린다.