체적비로 메탄이 15%, 수소가 30%, 일산화탄소가 55%인 혼합기체… | [에너지관리기사 필기] 22년 1회차 기출문제 상세 페이지

서로 다른 가연성 가스가 섞인 혼합기체의 폭발한계는 르 샤틀리에(Le Chatelier) 법칙으로 구한다. 각 성분의 부피비를 Vi, 그 성분 단독의 폭발한계를 Li라 할 때 $\dfrac{100}{L}=\sum \dfrac{V_i}{L_i}$ 이다.
표에 주어진 폭발 상한계는 메탄 15 vol%, 수소 75 vol%, 일산화탄소 74 vol%이고 조성은 메탄 15%, 수소 30%, 일산화탄소 55%이므로 $\dfrac{100}{L}=\dfrac{15}{15}+\dfrac{30}{75}+\dfrac{55}{74}=1+0.4+0.743=2.143$
따라서 $L=\dfrac{100}{2.143}\approx 46.7\ \mathrm{vol\%}$ 로, 이 혼합기체의 공기 중 폭발 상한계는 약 46.7 vol%이다. 르 샤틀리에 식은 각 성분의 한계값을 역수로 평균하는 형태이므로, 부피비로 단순 가중평균한 값 $0.15\times15+0.30\times75+0.55\times74=65.5$ 보다 훨씬 낮은 값이 나온다는 점에 주의한다. 상한계가 작은 성분(메탄 15)이 적게 섞여 있어도 전체 값을 크게 끌어내린다.