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1[소방설비기사(기계) 필기] 18년 2회차

그림과 같은 거꾸로 된 마노미터에서 물과 기름, 수은이 채워져 있다. a=10cm,c=25cma=10cm, c=25cm이고 AA의 압력이 BB의 압력보다 80kPa80kPa 작을 때 bb의 길이는 약 몇 cmcm인가? (단, 수은의 비중량은 133100N/m3133100N/m^3, 기름의 비중은 0.90.9이다.)

기름A수은Babc
1

37.8

2

17.8

3

27.8

4

47.8

해설

거꾸로 된 U자관 마노미터로, B(수은) 쪽에서 위로 올라가 기름·물을 거쳐 A(물)로 내려오는 경로의 압력을 균형시킨다. 위로 올라갈 때는 비중량×높이만큼 압력이 감소하고 내려올 때는 증가하므로 PA=PBγHg(a+b+c)+γoila+γwbP_A=P_B-\gamma_{Hg}(a+b+c)+\gamma_{oil}\,a+\gamma_{w}\,b, 즉 PBPA=γHg(a+b+c)γoilaγwb=80,000P_B-P_A=\gamma_{Hg}(a+b+c)-\gamma_{oil}\,a-\gamma_{w}\,b=80{,}000 Pa이다.
γHg=133100\gamma_{Hg}=133100, γoil=0.9×9800=8820\gamma_{oil}=0.9\times9800=8820, γw=9800\gamma_{w}=9800 N/m³와 a=0.1a=0.1, c=0.25c=0.25 m를 대입하면 80000=133100(0.35+b)8820(0.1)9800b80000=133100(0.35+b)-8820(0.1)-9800\,b이고, 123300b=34297123300\,b=34297에서 b0.278b\approx0.278 m =27.8=27.8 cm이다. 따라서 ③ 27.8이 정답이다.