비중과 밀도

위험물 취급에는 물질의 밀도, 비중, 증기 비중에 대한 이해가 필수적입니다. 이러한 개념을 이해함으로써 물질의 특성과 취급 방법을 파악하고 안전한 작업의 기초를 쌓을 수 있습니다. 이 글에서는 이러한 기본 개념을 자세히 설명합니다.

밀도란 무엇인가?

밀도는 물질의 단위 부피당 질량을 나타냅니다. 일반적으로 g/cm³ 단위로 표현되며 다음과 같은 공식으로 계산할 수 있습니다:

계산식:
밀도 = 질량 (g) ÷ 부피 (cm³)

밀도의 구체적인 예

예를 들어, 물의 밀도는 1g/cm³이고, 철의 밀도는 약 7.8g/cm³입니다. 이는 철이 물보다 약 7.8배 무겁다는 것을 의미합니다. 밀도가 높은 물질일수록 무겁게 느껴지고, 밀도가 낮은 물질일수록 가볍게 느껴집니다.

비중이란 무엇인가?

비중은 특정 물질의 무게와 동일 부피의 4°C 순수한 물의 무게와의 비율을 나타냅니다. 이는 단위가 없는 값으로, 물질의 상대적 무게를 파악하는 데 유용합니다.

계산식:
비중 = 질량 (g) ÷ 동일 부피의 물 무게 (g)

비중의 구체적인 예

예를 들어, 철의 비중은 약 7.8로, 이는 철이 동일한 부피의 물보다 7.8배 무겁다는 것을 의미합니다. 비중이 1보다 큰 물질은 물에 가라앉고, 1보다 작은 물질은 물에 뜹니다.

증기 비중 (기체의 비중)

증기 비중은 기체나 증기의 무게를 공기를 기준으로 상대적으로 나타낸 비중입니다. 증기 비중이 1보다 작은 물질은 공기보다 가벼워 쉽게 상승하며, 1 이상인 경우 공기보다 무거워 바닥에 머무르는 경향이 있습니다. 따라서 증기 비중은 기체의 확산 및 잔류 경향을 이해하는 데 중요합니다.

증기 비중 계산 방법

증기 비중은 물질의 분자량을 통해 계산할 수 있습니다. 공기의 평균 분자량을 29로 하여 다음과 같은 공식으로 증기 비중을 구할 수 있습니다:

계산식:
증기 비중 = 분자량 ÷ 29

이 공식에 따르면 분자량이 큰 물질일수록 증기 비중도 커지게 됩니다.

공기의 평균 분자량 구하는 방법

아보가드로 법칙에 따라 표준 상태에서 공기 1몰(22.4L)의 무게를 계산할 수 있습니다. 공기는 부피 조성으로 약 80% 질소와 20% 산소로 이루어져 있습니다. 질소의 분자량이 28, 산소의 분자량이 32이므로 공기의 평균 분자량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

– 계산식 1: (4 × 28 + 32) ÷ 5 = 28.8 ≈ 29
– 계산식 2: (14 × 2 × 0.8) + (16 × 2 × 0.2) = 28.8 ≈ 29

이 결과에서 공기의 평균 분자량이 약 29임을 알 수 있습니다.

시험 대비 포인트

위험물 취급자 시험에서는 물질의 비중, 밀도 및 증기 비중에 대한 이해를 묻는 문제가 자주 출제됩니다. 특히 증기 비중이 1 이상인 경우 바닥 근처에 쉽게 머물러 화재 위험이 높아지기 때문에 환기의 중요성을 이해하는 것이 중요합니다.

시험에서 중요한 포인트

• 비중과 밀도의 계산: 비중과 밀도를 구하는 공식을 암기하고 계산에 익숙해지세요.
• 증기 비중의 영향: 증기 비중이 1보다 작은 경우 공기보다 가볍고 상승하기 쉽다는 점, 1보다 큰 경우 바닥 근처에 머물기 쉽다는 점을 이해하세요.
• 구체적인 예시 파악: 철이나 메탄과 같은 구체적인 예시를 기억하면 비중과 밀도의 개념을 이해하기가 쉽습니다.

시험 문제 예제 1

해설:
(5)의 설명은 틀립니다. 얼음이 물에 뜨는 것은 얼음의 비중이 물보다 작기 때문입니다. 비중은 특정 물질의 무게를 동일 부피의 4℃ 순수한 물의 무게와 비교한 값으로, 단위가 없는 상대적인 수치입니다. 얼음의 비중은 약 0.92로 물(비중 1)보다 가벼워 물에 뜹니다.

정답: (5)

시험 문제 예제 2

해설:
(1) 메탄의 증기 비중은 0.55로, 공기보다 가볍습니다. 다른 선택지는 모두 공기보다 증기 비중이 높아 더 무겁습니다.

요약

밀도, 비중, 증기 비중은 물질의 특성을 이해하는 데 중요한 개념입니다. 이를 통해 물질의 취급 방법과 화재 위험 관리 방법을 알 수 있습니다. 위험물 취급자 시험 준비를 위해 비중과 밀도 계산 방법과 구체적인 예시를 잘 이해하고, 안전한 취급에 대비하세요.