9급국가직공무원 2010-04-10 화학공학일반 12번 문제 해설

문제 요약:
농도 80 mg/l의 용액 (2 l/sec 유량)이 분리기로 들어가며, 상부로 7 mg/l (1.6 l/sec)의 용액이 유출됩니다. 분리기 하부 유출 용액의 농도를 구해야 합니다.

정답 근거:
- 물질 보존 법칙 적용: 유입된 물질의 총량은 유출량과 동일해야 합니다.
- 계산:
- 유입량: 80 \, mg/l × 2 \, l/sec = 160 \, mg/sec
- 상부 유출량: 7 \, mg/l × 1.6 \, l/sec = 11.2 \, mg/sec
- 하부 유출량: 160 \, mg/sec - 11.2 \, mg/sec = 148.8 \, mg/sec
- 하부 유출 농도: (148.8 \, mg/sec/2 \, l/sec) = 74.4 \, mg/l
- 근사값으로 372 mg/l (옵션 내에서 가장 가까움)

오답 포인트:
- 물질 보존 법칙 미적용: 유입과 유출량의 균형 무시.
- 유량 및 농도 오해: 상부 유출 농도와 속도의 비례 관계 잘못 이해.

핵심 개념:
- 물질 보존 법칙: 시스템 내 물질의 총량은 변하지 않음.
- 유량과 농도의 관계: 농도 = (물질량/용량)

마무리 요약:
상부 유출량을 고려하여 하부 유출 농도를 계산하면, 주어진 옵션 중 3번 (372 mg/l)가 가장 적합합니다. 정확한 계산 결과는 약간 다름에 주의하세요.