그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m 3 , 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m 3 , 밀도는 1kg/m 3 이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체 혼합물의 밀도(kg/m 3 )는 얼마인가?

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그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되… | [일반기계기사 필기] 20년 3회차 기출문제 상세 페이지

1[일반기계기사 필기] 20년 3회차

그림과 같이 A, B 두 종류의 기체가 한 용기 안에서 박막으로 분리되어 있다. A의 체적은 0.1m³, 질량은 2kg이고, B의 체적은 0.4m³, 밀도는 1kg/m³이다. 박막이 파열되고 난 후에 평형에 도달하였을 때 기체 혼합물의 밀도(kg/m³)는 얼마인가?

4.8

6.0

7.2

8.4

해설

평형에 도달한 기체 혼합물의 밀도는 4.8 kg/m³이다.

박막이 터져도 용기 밖으로 빠져나가는 것이 없으므로 전체 질량과 전체 체적이 각각 그대로 보존된다. B의 질량은 밀도×체적 = 1×0.4 = 0.4 kg 이다.

전체 질량 m = 2 + 0.4 = 2.4 kg
전체 체적 V = 0.1 + 0.4 = 0.5 m³
ρ = m/V = 2.4/0.5 = 4.8 kg/m³

A의 밀도는 2/0.1 = 20 kg/m³, B는 1 kg/m³ 인데, 혼합물의 밀도는 이 둘을 단순 평균한 10.5가 아니다. 질량과 체적을 각각 더한 뒤 나누어야 하므로 체적이 큰 B 쪽으로 크게 끌려간 값이 나온다.

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