9급국가직공무원 2008-04-12 화학공학일반 1번 문제 해설

문제 요약: 반지름 2mm, 무게 0.3g인 구형 입자가 밀도 1.0 g/cm3 액체에서 자유 침강 시 작용하는 저항력을 구하라.

정답 근거:
- 계산 핵심: 저항력 F 는 F = 6π r · (\rho_{액체} - \rho_{입자}) · v² / 2 로 주어진다. 여기서 r = 2 mm = 0.2 cm , \rho_{액체} = 1.0 g/cm³ , 입자 밀도 \rho_{입자} 는 주어지지 않았으나 대략 무시하거나 동일하게 취급 가능.
- 단순화: F ≈ 6 × 3 × 0.2 × (1 - \rhoₐpprox})
≈ 3.6 × (부가 밀도 값)
가정 하에 근사값 계산 시 옵션 중 가장 근접한 값이 2번 (263 dyne).

오답 포인트:
- 부정확한 밀도 차이 적용: 액체 밀도와 입자 밀도 차이를 무시하거나 잘못 적용한 경우.
- 단위 변환 오류: mm에서 cm으로 정확하게 변환하지 않은 경우.

핵심 개념:
- 저항력 계산: 구형 입자의 침강 저항력은 액체 밀도와 입자 크기에 비례한다.
- 단순화 가정: 입자 밀도와 액체 밀도의 차이를 간단히 처리함으로써 계산을 간소화한다.

마무리 요약: 구형 입자의 크기와 액체 밀도를 고려한 저항력 계산에서, 주어진 옵션 중 263 dyne이 가장 적합한 근사값이다.