water tank 5.000 kg (5000 g) water 25℃ iron ball 19.4℃

water tank 5.000 kg (5000 g) water 25℃ iron ball 19.4℃

단열처리가 된 물탱크에 25℃의 물 5.000 kg (5000 g)이 담겨 있다고 한다. 이 물탱크에 쇠구슬 1개를 넣어두고, 장시간 방치했더니 물의 온도가 19.4℃가 되었다. 아래 물음에 답하시오. (물의 비열은 4.184 J/g•℃) (최종 답 유효숫자 개수 2개로)

(1) 쇠구슬의 열변화는 몇 kJ 인가?

(2) 위 쇠구슬의 질량이 10 kg (1.0×10^4 g) 이고,

이 쇠구슬의 비열이 0.450 J/g•℃ 일 때,

처음 쇠구슬의 온도는?

(1) 쇠구슬의 열변화는 몇 kJ 인가?

q = C m Δt

( 참고 https://ywpop.tistory.com/2897 )

= (4.184 J/g•℃) (5000 g) (19.4 – 25℃)

= –117152 J

= –1.2×10^2 kJ

---> 물이 잃은 열

---> 쇠구슬이 얻은 열

= +1.2×10^2 kJ

(2) 위 쇠구슬의 질량이 10 kg (1.0×10^4 g) 이고,

이 쇠구슬의 비열이 0.450 J/g•℃ 일 때,

처음 쇠구슬의 온도는?

Δt = q / C m

= (+117152 J) / [(0.450 J/g•℃) (1.0×10^4 g)]

= 26.034℃

Δt = 나중 온도 – 처음 온도 이므로,

처음 온도 = 나중 온도 – Δt

= 19.4 – 26.034

= –6.634℃

= –6.6℃

[키워드] 열용량과 비열 기준, q cmt 기준