2016년04월09일 20번
[과목 구분 없음] 고압의 질소가스가 298 K에서 두께가 3cm인 천연고무로 된 2m× 2 m× 2m의 정육면체 용기에 담겨 있다. 고무의 내면과 외면에서 질소의 농도는 각각 0.067kg/m3과 0.007kg/m3이다. 이 용기로부터 6개의 고무 면을 통하여 확산되어 나오는 질소 가스의 물질전달속도(kg/s)는? (단, 고무를 통한 질소의 확산 계수는 1.5×10-10m2/s이다)
- ① 2.2 × 10-10
- ② 4.2 × 10-10
- ③ 6.2 × 10-9
- ④ 7.2 × 10-9
(정답률: 67%)
문제 해설
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고무의 면적은 2m × 2m = 4m2이다. 따라서 고무를 통해 확산되는 질소 가스의 양은 다음과 같다.
(0.067kg/m3 - 0.007kg/m3) × 4m2 × 3cm = 0.024kg
확산 계수와 고무의 두께, 면적을 이용하여 물질전달속도를 구하면 다음과 같다.
물질전달속도 = 확산 계수 × 면적 × (농도 차이 / 두께)
= 1.5 × 10-10m2/s × 4m2 × (0.067kg/m3 - 0.007kg/m3) / 0.03m
= 7.2 × 10-9 kg/s
따라서 정답은 "7.2 × 10-9"이다.