2021년05월15일 25번
[기계열역학] 질량이 5kg인 강제 용기 속에 물이 20L 들어있다. 용기와 물이 24℃인 상태에서 이 속에 질량이 5kg이고 온도가 180℃인 어떤 물체를 넣었더니 일정 시간 후 온도가 35℃가 되면서 열평형에 도달하였다. 이 때 이 물체의 비열은 약 몇 kJ/(kg·K)인가? (단, 물의 비열은 4.2kJ/(kg·K), 강의 비열은 0.46kJ/(kg·K) 이다.)
- ① 0.88
- ② 1.12
- ③ 1.31
- ④ 1.86
(정답률: 53%)
문제 해설
먼저, 용기와 물의 질량은 무시할 수 있으므로, 물의 질량이 20kg이라고 가정할 수 있다. 또한, 열평형에 도달하였으므로, 물체가 방출한 열과 물이 흡수한 열이 같다는 것을 이용할 수 있다.
따라서, 물체가 방출한 열은 다음과 같다.
Q = mcΔT
여기서, m은 물체의 질량, c는 물체의 비열, ΔT는 물체의 온도 변화량이다. 이 문제에서는 물체의 질량이 5kg이고, 온도 변화량이 180℃에서 35℃로 145℃이므로,
Q = 5 × c × 145
물이 흡수한 열은 다음과 같다.
Q = mcΔT
여기서, m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 물의 온도 변화량이다. 이 문제에서는 물의 질량이 20kg이고, 온도 변화량이 24℃에서 35℃로 11℃이므로,
Q = 20 × 4.2 × 11
따라서, 물체가 방출한 열과 물이 흡수한 열이 같으므로,
5 × c × 145 = 20 × 4.2 × 11
c = 1.31
따라서, 물체의 비열은 약 1.31 kJ/(kg·K)이다.
따라서, 물체가 방출한 열은 다음과 같다.
Q = mcΔT
여기서, m은 물체의 질량, c는 물체의 비열, ΔT는 물체의 온도 변화량이다. 이 문제에서는 물체의 질량이 5kg이고, 온도 변화량이 180℃에서 35℃로 145℃이므로,
Q = 5 × c × 145
물이 흡수한 열은 다음과 같다.
Q = mcΔT
여기서, m은 물의 질량, c는 물의 비열, ΔT는 물의 온도 변화량이다. 이 문제에서는 물의 질량이 20kg이고, 온도 변화량이 24℃에서 35℃로 11℃이므로,
Q = 20 × 4.2 × 11
따라서, 물체가 방출한 열과 물이 흡수한 열이 같으므로,
5 × c × 145 = 20 × 4.2 × 11
c = 1.31
따라서, 물체의 비열은 약 1.31 kJ/(kg·K)이다.
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