2022년03월05일 34번
[기계열역학] 질량이 4kg인 단열된 강재 용기 속에 물 18L가 들어있으며, 25℃로 평형상태에 있다. 이 속에 200℃의 물체 8kg을 넣었더니 열평형에 도달하여 온도가 30℃가 되었다. 물의 비열은 4.187 kJ/(kg·K)이고, 강재(용기)의 비열은 0.4648 kJ/(kg·K)일 때 물체의 비열은 약 몇 kJ/(kg·K) 인가? (단, 외부와의 열교환은 없다고 가정한다.)
- ① 0.244
- ② 0.267
- ③ 0.284
- ④ 0.302
(정답률: 알수없음)
문제 해설
연도별
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- 2012년03월04일
진행 상황
0 오답
0 정답
용기의 열용량 = 4kg × 0.4648 kJ/(kg·K) = 1.8592 kJ/K
물의 열용량 = 18kg × 4.187 kJ/(kg·K) = 75.366 kJ/K
물체가 들어오기 전에는 용기와 물의 온도가 25℃로 평형상태에 있었으므로, 용기와 물의 열량은 서로 같다.
따라서, 물체가 들어온 후에도 용기와 물의 열량은 변하지 않고 그대로 유지된다. 그리고 물체가 들어오기 전과 후의 열량 차이는 물체가 가진 열량과 같다.
물체가 가진 열량 = 8kg × q × (30℃ - 200℃) = -1184q kJ
(여기서 q는 물체의 비열)
따라서, 용기와 물의 열량이 변하지 않았으므로 물체가 가진 열량은 용기와 물의 열용량의 합과 같다.
-1184q kJ = 1.8592 kJ/K × (30℃ - 25℃) + 75.366 kJ/K × (30℃ - 25℃)
-1184q kJ = 9.296 kJ
q = 0.284 kJ/(kg·K)
따라서, 물체의 비열은 약 0.284 kJ/(kg·K)이다. 정답은 0.284이다.