2016년10월01일 24번

[열역학]
0℃의 물 1,000kg을 24시간 동안 0℃의 얼음으로 냉각하는 냉동능력은 몇 kW인가? (단, 얼음의 용해열은 335kJ/kg이다.)

① 2.15
② 3.88
③ 14
④ 14,000

(정답률: 62%)

문제 해설

냉동능력은 단위 시간당 열의 이동량으로 정의된다. 따라서, 이 문제에서는 24시간 동안의 냉동능력을 구해야 한다.

먼저, 0℃의 물 1,000kg을 얼음으로 냉각하는 과정에서는 물의 온도를 0℃에서 얼음의 온도인 0℃으로 냉각시켜야 한다. 이 과정에서는 물의 온도가 변하지 않으므로, 냉동능력은 얼음의 용해열에 의해 결정된다.

얼음 1kg이 녹을 때 방출되는 열의 양은 얼음의 용해열인 335kJ이다. 따라서, 1,000kg의 얼음을 녹이기 위해서는 1,000 × 335kJ = 335,000kJ의 열이 필요하다.

24시간은 24 × 60 × 60 = 86,400초이다. 따라서, 24시간 동안의 냉동능력은 335,000kJ ÷ 86,400초 = 3.88kW이다.

따라서, 정답은 "3.88"이다.

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