개념 한 쪽
가스 종류 문제는 폭굉의 정의, 폭발범위가 가장 넓은 가스, 위험도 비교가 축이다. 압력·온도에 따른 폭발범위 변화도 묻는다.
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출제기준 단원 「가스의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용어 정의 | 1 | 폭굉의 정의 고르기 |
| 위험도 비교 | 1 | 발화온도·폭발한계 기준 위험도 왕 |
| 폭발 형태 분류 | 1 | 일광 조사 폭발의 형태 |
폭굉부터 정의한다. 가스 중의 음속보다 화염전파속도가 크면 솟구치는 압력파인 충격파가 생기는데, 이 현상이 폭굉이다.
폭발범위는 가스별로 비교한다. 공기 중 폭발범위가 가장 넓은 가스는 에틸렌옥사이드(산화에틸렌)로 약 3~100%까지다. 폭발범위에 영향을 주는 인자는 온도·압력·불활성 가스 등이며 비열은 직접 인자가 아니다. 고온·고압에서 폭발범위가 넓어지는 것이 일반적이지만 일산화탄소는 반대로 압력이 높아지면 폭발 상한이 낮아져 범위가 좁아지는 특이한 성질을 보인다.
위험도 비교는 기준으로 접근한다. 발화온도가 낮고 폭발한계가 넓을수록 위험한데, 이 기준에서 아세트알데히드가 가장 위험하다. 아세틸렌은 불안정한 삼중 결합 때문에 분해 폭발 위험이 가장 크다. 이황화탄소는 인화점이 약 -30℃로 전구 표면이나 증기파이프 열에도 발화한다.
폭발 형태도 구분한다. 수소와 염소의 혼합가스에 일광을 비추면 폭발하는데, 빛이 촉매 역할을 해 연쇄 반응을 일으키는 촉매폭발이다. 착화온도는 반응활성도가 작아지면 높아진다.
"가장 넓은 폭발범위"는 에틸렌옥사이드 하나로 고정된다. 위험도 비교는 발화온도(낮을수록 위험)와 폭발한계(넓을수록 위험) 두 기준을 함께 적용해 보기를 소거한다.
가스 중의 음속보다 화염전파속도가 큰 경우로서 충격파라고 하는 솟구치는 압력파가 생기는 현상을 무엇이라 하는가?
정답 ② · 폭굉(Detonation)은 가스 중의 음속보다 화염 전파 속도가 빠른 경우에 발생하며, 이때 충격파라고 하는 솟구치는 압력파가 생기는 현상을 말합니다. 반면 폭연(Deflagration)은 음속보다 느린 속도로 전파됩니다.
화염 전파 속도가 음속보다 빠를 때 발생하는 충격파 동반 현상을 폭굉(Detonation)이라 한다.
다음 가스 중 발화온도와 폭발등급에 의한 위험성을 비교 하였을 때 위험도가 가장 큰 것은?
정답 ③ · 부탄, 메탄은 발화온도가 비교적 높고 위험도가 낮은 편에 속합니다. 암모니아는 독성 가스이지만 인화성이 낮습니다.
발화온도가 낮고 폭발한계가 넓을수록 위험도가 높으며 아세트알데히드가 가장 위험하다.
수소와 염소에 일광을 비추었을 때 일어나는 폭발의 형태로서 가장 옳은 것은?
정답 ③ · 수소와 염소 혼합 가스에 빛(자외선)을 쬐면 급격히 반응하여 폭발하는데, 이는 빛이 촉매 역할을 하여 연쇄 반응을 일으키기 때문에 광화학 반응에 의한 폭발로 분류됩니다. 이러한 형태의 폭발을 화학적으로는 빛이 에너지원이 되므로 광폭발이라고도 하지만, 주어진 보기 중 상황에 가장 부합하는 것은 촉매 작용에 의한 것으로 보거나 문맥상 촉매폭발로 해석됩니다.
수소와 염소의 일광 조사 폭발은 빛이 촉매 역할을 하여 연쇄 반응을 일으키는 촉매폭발이다.
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