정답: 3번

전기실의 초기 공기 구성은 질소 79%, 산소 21%이다. 화재 진압 후 산소의 부피 농도가 14%가 되었다. 화재 시 발생한 연소가스는 무시하므로, 혼합 공기는 질소, 산소, 이산화탄소로 구성된다.

1.  **이산화탄소의 부피 비율 계산:**
    초기 공기 부피를 \(V_A\), 방출된 이산화탄소 부피를 \(V_{CO2}\)라고 가정한다.
    초기 산소 부피는 \(0.21 \times V_A\)이다.
    소화 후 전체 부피는 \(V_A + V_{CO2}\)이다.
    소화 후 산소 부피 농도가 14%이므로:
    \[ \frac{0.21 \times V_A}{V_A + V_{CO2}} = 0.14 \]
    \[ 0.21 \times V_A = 0.14 \times V_A + 0.14 \times V_{CO2} \]
    \[ (0.21 - 0.14) \times V_A = 0.14 \times V_{CO2} \]
    \[ 0.07 \times V_A = 0.14 \times V_{CO2} \]
    \[ V_{CO2} = \frac{0.07}{0.14} \times V_A = 0.5 \times V_A \]
    즉, 방출된 이산화탄소의 부피는 초기 공기 부피의 0.5배이다.

2.  **최종 혼합 기체의 부피 비율 계산:**
    최종 전체 부피는 \(V_A + V_{CO2} = V_A + 0.5 \times V_A = 1.5 \times V_A\)이다.
    *   질소(N2) 부피: 초기 질소 부피와 동일하므로 \(0.79 \times V_A\)
        질소 부피 비율 = \( \frac{0.79 \times V_A}{1.5 \times V_A} = \frac{0.79}{1.5} \approx 0.5267 \) (52.67%)
    *   산소(O2) 부피: 초기 산소 부피와 동일하므로 \(0.21 \times V_A\)
        산소 부피 비율 = \( \frac{0.21 \times V_A}{1.5 \times V_A} = \frac{0.21}{1.5} = 0.14 \) (14%) (주어진 조건과 일치)
    *   이산화탄소(CO2) 부피: \(0.5 \times V_A\)
        이산화탄소 부피 비율 = \( \frac{0.5 \times V_A}{1.5 \times V_A} = \frac{0.5}{1.5} \approx 0.3333 \) (33.33%)
    세 성분의 합: \(0.5267 + 0.14 + 0.3333 = 1.0000\) (100%)

3.  **혼합 공기의 평균 분자량 계산:**
    각 기체의 분자량은 다음과 같다.
    *   질소(N2): 약 28.01 g/mol
    *   산소(O2): 약 32.00 g/mol
    *   이산화탄소(CO2): 약 44.01 g/mol (C: 12.01, O: 16.00)

    혼합 공기의 분자량은 각 성분의 부피 비율에 분자량을 곱하여 합산한다.
    \[ \text{평균 분자량} = (0.5267 \times 28.01) + (0.14 \times 32.00) + (0.3333 \times 44.01) \]
    \[ \text{평균 분자량} = 14.752867 + 4.48 + 14.668833 \]
    \[ \text{평균 분자량} \approx 33.9017 \]
    따라서 혼합 공기의 분자량은 약 33.9 g/mol이다.