9급지방직공무원 2011-06-13 화학공학일반 19번 문제 해설

문제 요약:
대형 개방 탱크에서 직경 6cm의 배출관을 통해 비중 1.2인 유체가 배출될 때, 유체의 출구 유속을 계산한다. 탱크 내부 액면 높이가 배출관 출구보다 3.2m 높음.

정답 근거:
- 에너지 보존 법칙 적용: 액체의 위치 에너지가 운동 에너지로 전환됨.
- 수식: v = √2gh
- 여기서 g = 10 \, m/s² , h = 3.2 \, m
- 계산: v = √2 × 10 × 3.2 = √64 = 8 \, m/s

오답 포인트:
- 선택지 1 (5 m/s): 높이 차이를 과소평가.
- 선택지 3 (10 m/s): 중력가속도와 높이 차이의 제곱근 계산 오류.
- 선택지 4 (12 m/s): 과도한 속도 추정으로 인한 계산 오류.

핵심 개념:
- 베르누이 방정식의 단순화된 형태로, 유체의 위치 에너지가 운동 에너지로 완전히 변환됨을 이용.

마무리 요약:
배출관 출구에서의 유체 유속은 중력에 의한 위치 에너지의 직접적인 운동 에너지 변환으로 8 m/s로 계산되며, 이는 주어진 조건 하에서 정확한 해이다.