개념 한 쪽
시험·분석 문제는 위험도 계산, 탄소수에 따른 성질 변화, 폭굉의 연소속도가 축이다.
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출제기준 단원 「가스의 시험 및 분석」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 성질 변화 판단 | 1 | 탄소수 증가 시 나타나는 현상 |
| 위험도 계산 | 1 | 프로판 폭발범위로 위험도 계산 |
| 폭발 설명 판단 | 1 | 안전간격과 폭발 범위 관계 서술의 옳고 그름 |
위험도 계산부터 본다. 위험도는 (폭발상한-폭발하한)÷폭발하한로 구한다. 프로판(2.1~9.5%)이면 (9.5-2.1)÷2.1로 약 3.5, 수소(4~75%)이면 (75-4)÷4로 약 17.75다. 위험도 비교에서는 발화온도가 낮고 폭발등급이 높을수록 위험해 아세트알데히드가 가장 위험하다.
탄화수소의 성질은 탄소수로 예측한다. 탄소 수가 증가하면 분자량이 커져 분자 간 인력이 강해지므로 비등점과 발화점은 높아지고 증기압은 낮아진다.
폭굉의 연소속도도 수치로 나온다. 화염전파 속도가 음속을 넘어 충격파를 동반하는 폭굉의 연소속도는 약 1,000~3,000m/s의 초음속 수준이다.
혼합비 문제도 있다. 수소폭명기는 수소와 산소가 화학량론적인 2:1 비율일 때를 말한다. 분해에 의한 폭발은 불안정한 결합이 끊어지며 에너지를 내놓는 현상이라, 구조적으로 안정한 기체는 분해 폭발을 하지 않는다.
위험도 계산은 공식 하나로 통일된다 — 상한에서 하한을 빼고 하한으로 나눈다. 탄소수 문제는 "탄소수↑ → 비등점·발화점↑, 증기압↓" 화살표 하나로 정리한다.
탄화수소에서 탄소의 수가 증가할 때 생기는 현상으로 틀린 것은?
정답 ③ · 탄화수소 계열에서 탄소 수가 증가하면 분자량이 커져 증기압은 낮아지고, 발화점과 비등점은 높아지며(끓는점 상승), 폭발 한계의 하한계는 낮아지는 경향이 있습니다. 보기 3 '비등점이 낮아진다'는 탄소 수 증가 시 올바르지 않은 설명입니다.
탄소 수가 증가하면 분자량이 커져 분자 간 인력이 강해지므로 비등점과 발화점은 높아지고 증기압은 낮아진다.
프로판가스의 위험도(H)는 약 얼마인가? (단, 공기 중의 폭발범위는 2.1~9.5v%이다.)
정답 ② · 프로판가스의 위험도(H)는 폭발하한계(LEL)와 폭발상한계(UEL)를 이용하여 계산합니다. 계산 식은 H = (UEL - LEL) / LEL입니다.
프로판가스 위험도 H는 (UEL-LEL)/LEL 공식에 9.5와 2.1을 대입하여 약 3.5가 된다.
가스폭발에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ③ · 가스의 안전성 평가 지표에 대한 문제입니다. 안전간격은 폭발하한계와 폭발상한계의 차이를 의미하며, 이 값이 클수록 발화 가능한 범위가 넓어져 오히려 위험도가 높아집니다.
안전간격이 넓을수록 폭발 범위가 넓어지므로 위험도가 높아진다. 안전하다는 설명은 틀렸다.
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