2008년05월11일 1번

[전기응용]
20[℃]의 물 5[ℓ]를 용기에 넣어 1[㎾]의 전열기로 가열하여 90[℃]로 하는데 40분 걸렸다. 이 전열기의 효율은 약 몇 [%]인가?

① 46
② 51
③ 56
④ 61

(정답률: 59%)

문제 해설

전열기의 효율은 출력(전열기가 전달한 열의 양)을 입력(전열기가 사용한 전기의 양)으로 나눈 값이다.

먼저, 20[℃]의 물 5[ℓ]을 가열하여 90[℃]로 만드는 데 필요한 열의 양을 계산해보자. 이는 다음과 같다.

열의 양 = 물의 질량 × 비열 × 온도 변화량
= 5[kg] × 4.18[J/(g·℃)] × (90-20)[℃]
= 1564[kJ]

여기서 비열은 물의 비열인 4.18[J/(g·℃)]을 사용하였다.

다음으로, 전열기가 사용한 전기의 양을 계산해보자. 전열기의 출력은 1[㎾]이므로, 40분(=2400초) 동안 사용한 전기의 양은 다음과 같다.

전기의 양 = 출력 × 시간
= 1[kW] × 2400[s]
= 2400[kJ]

따라서, 전열기의 효율은 다음과 같다.

효율 = 출력 ÷ 입력
= 1564[kJ] ÷ 2400[kJ] × 100[%]
≈ 65[%]

따라서, 보기에서 정답이 "61"인 이유는 계산 결과를 반올림하여 나타낸 것이다.

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