열용량과 비열. -8.5℃ 냉동기 얼음 20℃ 300 g 물 100 g 알루미늄 열량계

열용량과 비열. -8.5℃ 냉동기 얼음 20℃ 300 g 물 100 g 알루미늄 열량계

 

 

-8.5℃의 냉동기에서 얼음 덩어리를 꺼내어 20℃의 실온에서 300 g의 물이 가득 들어있는 100 g의 알루미늄 열량계에 넣었다. 이때 열평형 온도는 17.0℃이다. 이 얼음 덩어리의 질량은 얼마인가?

 

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▶ 열용량과 비열 설명 http://ywpop.tistory.com/2897

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[참고] 알루미늄의 비열

> 0.215 cal/g•℃

> 0.215 kcal/kg•℃

> 0.900 J/g•℃

 

 

[참고] H2O의 비열

> ice: 0.492 cal/g•℃

> water: 1.00 cal/g•℃

> steam: 0.485 cal/g•℃

 

 

> 높은 온도의 물질이 잃은 열(-q) = 낮은 온도의 물질이 얻은 열(+q)

 

 

높은 온도의 물질이 잃은 열을 계산하면,

q = C m Δt

q_물 = -(1.00 cal/g•℃) (300 g) (17.0-20 ℃) = 900 cal

q_알루미늄 = -(0.215 cal/g•℃) (100 g) (17.0-20 ℃) = 64.5 cal

q_물 + q_알루미늄 = 900 + 64.5 = 964.5 cal

---> 이 열이 얼음 덩어리에 전달됨.

---> 이 열이 –8.5℃의 얼음 x g을 17.0℃의 물로 변하게 함.

 

 

1) -8.5℃ 얼음을 0℃ 얼음으로 바꾸는데 필요한 열

q = C m Δt = (0.492 cal/g•℃) (x g) (8.5 ℃) = 4.182x cal

 

2) 0℃ 얼음을 0℃ 물로 바꾸는데 필요한 열

q = C m = (80 cal/g) (x g) = 80x cal

( 얼음의 융해 잠열 = 80 cal/g )

 

3) 0℃ 물을 17.0℃ 물로 바꾸는데 필요한 열

q = C m Δt = (1.00 cal/g•℃) (x g) (17.0 ℃) = 17x cal

 

1) + 2) + 3) = 4.182x + 80x + 17x = 101.182x

 

 

101.182x = 964.5

x = 964.5 / 101.182 = 9.532328

 

 

답: 9.5 g

 

 

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