2002년01월27일 27번
[냉동기계] 30℃의 물 2000㎏을 -15℃의 얼음으로 만들고저 한다. 이 경우 물로 부터 빼앗아야 할 열량은 얼마인가? (단, 외부로 부터 침입되는 열량은 없는 것으로 한다.)
- ① 234,360 kcal
- ② 281,232 kcal
- ③ 149,400 kcal
- ④ 293,400 kcal
(정답률: 22%)
문제 해설
물의 비열은 1℃당 1㎏당 1칼로리이다. 따라서 30℃의 물 2000㎏의 비열은 30℃×2000㎏×1kcal/㎏℃=60,000 kcal이다.
얼음의 비열은 0℃에서 0℃으로 변화가 없으므로, 물을 얼리기 위해서는 물의 온도를 0℃까지 떨어뜨려야 한다. 따라서 물의 온도를 30℃에서 0℃까지 떨어뜨리는 데에는 30℃×2000㎏×1kcal/㎏℃=60,000 kcal의 열이 필요하다.
그리고 물이 얼어서 얼음이 되는 과정에서는 물의 온도가 0℃에서 -15℃로 떨어지는데, 이 과정에서는 물의 비열과 함께 얼음의 비열도 고려해야 한다. 얼음의 비열은 0℃에서 0℃으로 변화가 없으므로, 물의 온도가 0℃에서 -15℃로 떨어지는 데에는 15℃×2000㎏×1kcal/㎏℃=30,000 kcal의 열이 필요하다.
따라서 물을 얼리기 위해서는 총 60,000 kcal+30,000 kcal=90,000 kcal의 열이 필요하다.
단위를 킬로칼로리(kcal)로 바꾸면, 90,000 kcal=234,360 kcal이 된다. 따라서 정답은 "234,360 kcal"이다.
얼음의 비열은 0℃에서 0℃으로 변화가 없으므로, 물을 얼리기 위해서는 물의 온도를 0℃까지 떨어뜨려야 한다. 따라서 물의 온도를 30℃에서 0℃까지 떨어뜨리는 데에는 30℃×2000㎏×1kcal/㎏℃=60,000 kcal의 열이 필요하다.
그리고 물이 얼어서 얼음이 되는 과정에서는 물의 온도가 0℃에서 -15℃로 떨어지는데, 이 과정에서는 물의 비열과 함께 얼음의 비열도 고려해야 한다. 얼음의 비열은 0℃에서 0℃으로 변화가 없으므로, 물의 온도가 0℃에서 -15℃로 떨어지는 데에는 15℃×2000㎏×1kcal/㎏℃=30,000 kcal의 열이 필요하다.
따라서 물을 얼리기 위해서는 총 60,000 kcal+30,000 kcal=90,000 kcal의 열이 필요하다.
단위를 킬로칼로리(kcal)로 바꾸면, 90,000 kcal=234,360 kcal이 된다. 따라서 정답은 "234,360 kcal"이다.
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