2014년04월06일 16번

[냉동기계]
15℃의 1ton의 물을 0℃의 얼음으로 만드는데 제거해야할 열량은? (단, 물의 비열 4.2kJ/kg·K, 응고잠열 334kJ/kg 이다.)

① 63000kJ
② 271600kJ
③ 334000kJ
④ 397000kJ

(정답률: 47%)

문제 해설

물이 얼음으로 변할 때는 응고잠열만큼 열이 방출되어야 합니다. 따라서 1톤(1000kg)의 물을 얼음으로 만들기 위해서는 1000kg × 334kJ/kg = 334000kJ의 열이 방출되어야 합니다.

하지만 이 문제에서는 물의 온도가 이미 15℃로 주어졌기 때문에, 물의 온도를 먼저 0℃로 냉각시켜야 합니다. 이때는 물의 비열을 이용하여 계산할 수 있습니다.

물의 비열은 4.2kJ/kg·K이므로, 1kg의 물을 1℃ 냉각시키기 위해서는 4.2kJ의 열이 필요합니다. 따라서 1000kg의 물을 15℃에서 0℃로 냉각시키기 위해서는 1000kg × 15℃ × 4.2kJ/kg·K = 63000kJ의 열이 필요합니다.

따라서, 물을 얼음으로 만들기 위해서는 334000kJ의 응고잠열과 63000kJ의 냉각열이 필요하므로, 총 열량은 334000kJ + 63000kJ = 397000kJ가 됩니다. 따라서 정답은 "397000kJ"입니다.

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