열용량과 비열. 물, 얼음, 열량계로 이루어진 계의 나중 온도

열용량과 비열. 물, 얼음, 열량계로 이루어진 계의 나중 온도

 

 

40 g의 얼음 덩어리가 –78℃로 냉각되었다.

560 g의 물이 담겨있는 80 g의 구리 열량계에 이 얼음을 넣었다.

얼음을 넣기 전에 물과 열량계의 온도는 25℃이었다.

물, 얼음, 열량계로 이루어진 계의 나중 온도를 결정하시오.

 

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▶ 열용량과 비열 참고 https://ywpop.tistory.com/2897

 

▶ 얼음의 비열 = 2.090 J/g•℃

▶ 물의 비열 = 4.184 J/g•℃

▶ 얼음의 융해 잠열 = 334 J/g

▶ 구리의 비열 = 0.385 J/g•℃

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물과 열량계가 잃은 열(-q) = 얼음이 얻은 열(+q)

 

 

나중 온도를 x라 두면,

1) 물이 잃은 열 = -(4.184) (560) (x-25)

= -2343.04x J + 58576 J

 

 

2) 열량계가 잃은 열 = -(0.385) (80) (x-25)

= -30.8x J + 770 J

 

 

3) 물과 열량계가 잃은 열

(-2343.04x J) + 58576 J + (-30.8x J) + 770 J

= -2373.84x J + 59346 J

 

 

4) 얼음이 얻은 열

(1) -78℃에서 0℃까지는 얼음: +(2.090) (40) (0-(-78)) = 6520.8 J

(2) 0℃에서 상전이(얼음 → 물): +(334) (40) = 13360 J

(3) 0℃에서 x℃까지는 물: +(4.184) (40) (x-0) = 167.36x J

---> (1) + (2) + (3) = 19880.8 J + 167.36x J

 

 

 

5) 물과 열량계가 잃은 열(-q) = 얼음이 얻은 열(+q)

(-2373.84x J) + 59346 J = 19880.8 J + 167.36x J

2541.2x J = 39465.2 J

x = 39465.2 / 2541.2 = 15.53

 

 

답: 약 16℃

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/11477 ] -7.2℃ 얼음과 25.2℃ 물의 혼합.

 

 

 

[키워드] 얼음과 물의 혼합 기준문서, 얼음과 물 기준문서