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1[소방설비기사(기계) 필기] 17년 1회차

그림과 같이 수평면에 대하여 60° 기울어진 경사관에 비중(S)이 13.6인 수은이 채워져 있으며, A와 B에는 물이 채워져 있다. A의 압력이 250 [kPa], B의 압력이 200 [kPa]일 때, 길이 L은 약 몇 [cm]인가?
AB20cm40cm60°LS=13.6

1

38.2

2

45.1

3

33.3

4

41.6

해설

길이 L은 약 41.6 cm이다. A→B 경로를 따라 압력을 더하고 빼는 마노미터 방정식을 세워 구한다.

A에서 물을 따라 아래로 20 cm 내려가고, 수은을 따라 경사길이 L만큼(수직 상승 Lsin⁡60∘L\sin60^\circ ) 올라간 뒤, 물을 따라 B까지 40 cm 올라간다.
PA+γw(0.2)−γHgLsin⁡60∘−γw(0.4)=PBP_A+\gamma_w(0.2)-\gamma_{Hg}L\sin60^\circ-\gamma_w(0.4)=P_B
정리하면
PA−PB=γHgLsin⁡60∘+γw(0.2)P_A-P_B=\gamma_{Hg}L\sin60^\circ+\gamma_w(0.2)
γw=9800\gamma_w=9800 N/m³, γHg=13.6×9800=133,280\gamma_{Hg}=13.6\times9800=133{,}280 N/m³, PA−PB=50,000P_A-P_B=50{,}000 Pa를 대입하면
50,000=133,280×0.866×L+9800×0.250{,}000=133{,}280\times0.866\times L+9800\times0.2
L=48,040115,420≈0.416L=\dfrac{48{,}040}{115{,}420}\approx0.416 m =41.6=41.6 cm

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