온도 50℃인 기체가 관을 통하여 20m3/min으로 흐르고 있을 때, 같은 조건의 0℃에서 유량(m3/min)은? (단, 관내압력 및 기타 조건은 일정하다)

[해설]
이 문제는 온도변화에 따른 기체의 체적변화를 계산하는 문제입니다.
샤를의 법칙(Charles' Law)을 이용하여 온도와 체적의 관계를 계산합니다.
V1/T1 = V2/T2 공식을 적용합니다.

[계산과정]
1. 온도는 절대온도(K)로 변환: 0℃ = 273K, 50℃ = 323K
2. V1/323 = V2/273 (V1=20)
3. 20/323 = V2/273
4. V2 = (20 × 273)/323 = 16.9m³/min

[출제 포인트]
1. 기체의 온도와 체적 관계(샤를의 법칙) 이해
2. 섭씨온도를 절대온도로 변환하는 능력
3. 비례식을 통한 계산 능력

[주요 개념]
1. 샤를의 법칙: 압력이 일정할 때 기체의 부피는 절대온도에 비례
2. 절대온도(K) = 섭씨온도(℃) + 273
3. 기체의 온도가 높아지면 부피는 증가하고, 온도가 낮아지면 부피는 감소
4. 관내압력 및 기타 조건이 일정하다는 조건 확인 필요

이 문제는 기체의 온도 변화에 따른 체적 변화를 계산하는 문제입니다.

샤를의 법칙에 따르면, 압력이 일정할 때 기체의 체적은 절대온도에 비례합니다. 이를 수식으로 표현하면 V1/T1 = V2/T2입니다.

계산 과정을 살펴보면:
1. 먼저 주어진 온도를 절대온도(K)로 변환합니다. - 50℃ = 323K (273 + 50) - 0℃ = 273K (273 + 0)

2. 샤를의 법칙 공식 적용: - V1/T1 = V2/T2 - 20/323 = x/273 - x = (20 × 273)/323 - x = 16.9 m³/min

실무적으로 이는 공정 설계나 환기 시스템 설계에서 매우 중요합니다. 온도 변화에 따른 기체의 체적 변화를 정확히 예측해야 적절한 설비 용량을 결정할 수 있습니다.