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직경이 5㎛이고 밀도가 3.7g/cm3인 구형의 먼지입자가 공기 중에서… | [환경기능사 필기] 16년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[환경기능사 필기] 16년 1회차
직경이 5㎛이고 밀도가 3.7g/cm3인 구형의 먼지입자가 공기 중에서 중력침강할 때 종말침강속도는? (단, 스톡스 법칙 적용, 공기의 밀도 무시, 점성 계수 1.85×10-5 kg/m·s)
1
약 0.27㎝/s
2
약 0.32㎝/s
3
약 0.36㎝/s
4
약 0.41㎝/s
해설

스톡스 법칙에 따라 종말침강속도는 v=d2(ρp−ρf)g18μv = \frac{d^2(\rho_p - \rho_f)g}{18\mu}로 구한다. 주어진 값을 정리하면: d=5×10−6 md = 5 \times 10^{-6} \text{ m}, ρp=3.7 g/cm3=3700 kg/m3\rho_p = 3.7 \text{ g/cm}^3 = 3700 \text{ kg/m}^3, ρf≈0\rho_f \approx 0 (공기 무시), g=9.8 m/s2g = 9.8 \text{ m/s}^2, μ=1.85×10−5 kg/m\cdotps\mu = 1.85 \times 10^{-5} \text{ kg/m·s}이다. 분자를 계산하면 d2×ρp×g=(5×10−6)2×3700×9.8=25×10−12×36260=9.065×10−7d^2 \times \rho_p \times g = (5 \times 10^{-6})^2 \times 3700 \times 9.8 = 25 \times 10^{-12} \times 36260 = 9.065 \times 10^{-7}이고, v=9.065×10−718×1.85×10−5=9.065×10−73.33×10−4=2.72×10−3 m/s=0.272 cm/sv = \frac{9.065 \times 10^{-7}}{18 \times 1.85 \times 10^{-5}} = \frac{9.065 \times 10^{-7}}{3.33 \times 10^{-4}} = 2.72 \times 10^{-3} \text{ m/s} = 0.272 \text{ cm/s}로 약 0.27㎝/s이다.

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