블랙의 원칙을 적용한 질문 15가지 예시
1. 질량이 0,2kg인 얼음과 질량이 0,2kg인 따뜻한 차를 섞습니다. 얼음의 온도는 –10 ° C이고, 따뜻한 차의 온도는 40 ° C입니다. 얼음의 비열은 2100 J/kg°C , 물의 비열은 4200 J/kg°C , 물의 융해열은 334.000 J/kg입니다. 얼음과 따뜻한 차를 밀폐된 계에서 섞을 때, 혼합물의 최종 온도를 구하세요.
논의
알려져 있다 :
얼음의 질량(m es) = 0,2 kg
따뜻한 차물의 질량(m tea) = 0,2 kg
물의 비열(c water) = 4180 J/kg °Co
얼음의 비열(Ces) = 2100 J/kg°Co
물의 융해열(L)f 물) = 334.000 J/kg
얼음 온도(Tes) = -10oC
따뜻한 차물 온도(T tea) = 40oC
질문했습니다 혼합물의 최종 온도(Tmixture)는 얼마입니까?
자와브 :
첫 번째 단계는 최종 상태를 예측하는 것입니다.
0,2kg의 따뜻한 차의 온도를 40도에서 낮추기 위해 물이 방출해야 하는 열량은 얼마인가?oC에서 0까지oC :
얼음 0,2kg의 온도를 -10℃에서 올리는 데 필요한 열량은 얼마인가?oC에서 0까지oC :
얼음 0,2kg을 녹이는 데 흡수된 열량 (얼음을 모두 물로 바꾸는 데 필요한 열량):
위의 계산을 바탕으로 다음과 같은 결과가 얻어졌습니다.
방출된 Q = 33,444 kJ
수신된 에너지 Q = 4,2 kJ
Q 용융 = 66,8 kJ
뜨거운 차가 33,44kJ의 열을 방출할 때, 차의 온도는 40℃에서 0℃로 변합니다. 방출된 열 중 일부(약 4,2kJ)는 얼음의 온도를 -10℃에서 0℃ 로 올리는 데 사용됩니다 . 33,44kJ - 4,2kJ = 29,24kJ. 모든 얼음을 녹여 물로 만드는 데는 66,8kJ의 열이 필요합니다. 남은 열은 29,24kJ입니다.
결론적으로 뜨거운 차에서 방출된 열은 얼음의 온도를 -10 ° C에서 0°C로 올리고 얼음의 일부를 녹이는 데에만 사용되었다고 볼 수 있습니다. 얼음의 일부는 물로 변했지만, 일부는 녹지 않았습니다. 고체에서 액체로 변하는 과정에서 온도는 변하지 않습니다. 따라서 혼합물의 최종 온도는 0 ° C 입니다.
2. 뜨거운 차의 질량 = 0,4kg, 얼음의 질량 = 0,2kg, 얼음의 온도 = -10℃oC, 뜨거운 차의 온도 = 90도oC. 두 물질을 섞으면 혼합물의 최종 온도는 얼마입니까?
논의
첫 번째 단계: 최종 상태를 예측합니다.
0,4kg의 뜨거운 차물을 90℃에서 낮추기 위해 물이 방출해야 하는 열량은 얼마인가?oC에서 0까지oC :
0,2kg의 얼음이 -10℃에서 온도를 올리는 데 필요한 열량은 얼마인가?oC에서 0까지oC :
얼음 0,2kg을 녹이는 데 필요한 열량(얼음을 모두 물로 바꾸는 데 필요한 열량):
위의 계산을 바탕으로 다음과 같은 결과가 얻어졌습니다.
방출된 Q = 150,48 kJ
수신된 에너지 Q = 4,2 kJ
Q 용융 = 66,8 kJ
뜨거운 차가 150,48kJ의 열을 방출할 때, 차의 온도는 90℃에서 0℃로 변합니다. 방출된 열 중 일부(4,2kJ)는 얼음의 온도를 -10℃에서 0℃로 올리는 데 사용됩니다. 150,48kJ - 4,8kJ = 146,28kJ. 따라서 남은 열은 146,28kJ입니다.
얼음을 모두 녹여 물로 만드는 데 필요한 열량은 66,8kJ에 불과합니다. 146,28kJ - 66,8kJ = 79,48kJ. 따라서 뜨거운 차는 온도가 0℃까지 떨어질 때까지 모든 열을 방출할 필요가 없습니다.o결론적으로, 혼합물의 최종 온도는 0℃보다 높아야 합니다.oC.
두 번째 단계: 최종 온도(T)를 결정합니다.
얼음의 온도를 -10도에서 올리는 데 필요한 열량oC에서 0까지oC는 4200 J입니다.
모든 얼음을 물로 녹이는 데 필요한 열량(잠열) = 66.800 J
모든 얼음이 녹아 생성된 물의 온도를 0도에서 높이는 데 필요한 열량oC에서 T까지oC = (얼음의 질량)(물의 비열)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
따뜻한 차의 온도를 90℃에서 T까지 낮추는 데 필요한 열량은 다음과 같습니다. T = (물의 밀도)(90-T) = (0,4)(4180)(90-T) = 1672(90-T) = 150.480 - 1672 T
3. 90 ° C 의 물 60g (물의 비열 = 1 cal·g⁻¹ · ° C⁻¹ ) 을 25 ° C 의 물 40g과 섞습니다. 이 과정에 영향을 미치는 다른 요인이 없다면, 혼합물의 최종 온도는 얼마입니까?
15,4 oC
B. 23,0 oC
C. 46,0 oC
D. 64,0 oC
이. 77,0 oC
논의
알려져 있다 :
물 1의 질량 (m)1) = 60그램
수온 1 (T1) = 90oC
물 2의 질량 (m)2) = 40그램
수온 2 (T2) = 25oC
비열 물(c) = 1 칼로리/g-1.oC-1
질문했습니다 : 수후 최종 혼합물
자와브 :
고온의 물이 방출하는 열량(Q 방출) = 저온의 물이 흡수하는 열량(Q 흡수)
m1 c(ΔT) = m2 c(ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100T
T = 6400/100
티 = 64oC
정답은 D입니다.
4. 알루미늄 조각의 질량은 500그램이고 온도는 30도입니다. o질량 200그램, 온도 90℃의 물이 담긴 용기에 물질 C를 넣는다. oC. 알루미늄의 비열이 0,22 cal/g°C로 알려져 있다면o 물의 비열은 1 cal/g °C입니다.o그렇다면 물과 알루미늄의 최종 온도는...
20,3 oC
B. 42,2 oC
C. 68,7 oC
D. 80,5 oC
이. 100 oC
논의 :
알루미늄과 물의 비열은 모두 cal/g°C로 표현되므로 질량 단위인 그램(g)을 킬로그램(kg)으로 변환할 필요가 없습니다.o.
알려져 있다 :
m 알루미늄 = 500그램
c 알루미늄 = 0,22 cal/gCo
T 알루미늄 = 30 oC
m 물 = 200그램
물의 열량 = 1 칼로리/gCo
물 온도 = 90 oC
질문했습니다 :
물과 알루미늄의 최종 온도(T)는 얼마입니까?
자와브 :
열량 공식 : Q = (m)(c)(ΔT)
Q 물 = = (200그램)(1칼로리/gC)o)(삼 oC – T)
Q 알루미늄 = (500그램)(0,22 cal/gC)o)(T– 30 oC)
블랙의 기본 공식 : 방출된 Q = 흡수된 Q
물은 초기 온도가 더 높습니다(90°C). oC) 물이 열을 방출하기 때문에 알루미늄은 초기 온도가 더 낮습니다(30°C). oC) 알루미늄이 열을 흡수하도록 하기 위함이다. 물과 알루미늄 혼합물의 최종 온도는 물의 초기 온도보다 낮고 알루미늄의 초기 온도보다 높아야 한다.
(200그램)(1칼로리/gC)o)(삼 oC – T) = (500그램)(0,22 칼로리/g C)o)(T– 30 oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
21300 = 310 T
티 = 68,7 oC
물과 알루미늄 혼합물의 최종 온도는 68,7도입니다. oC.
정답은 C입니다.
5. 80도의 온도에서 질량이 300그램인 금속 조각 oC를 40℃의 물 200g에 담갔습니다. oC. 물의 비열 = 1 cal/g °Co금속과 물 혼합물의 최종 온도가 50도라면o C이고 용기가 열을 흡수하지 않는다면, 금속의 비열은…
A. 0,15 칼로리/g Co
B. 0,22 칼로리/g Co
C. 1,50 칼로리/g Co
D. 4,8 칼로리/g Co
예: 7,2 칼로리/g Co
논의 :
알려져 있다 :
m 금속 = 300그램
T 금속 = 80 oC
m 물 = 200그램
물 온도 = 40 oC
물의 열량 = 1kcal/g Co
금속과 물의 최종 혼합물 T = 50 oC
질문했습니다 :
C 금속?
자와브 :
Q 금속 = (m)(c)(델타 T) = (300그램)(c 금속)(80oC - 50oC) = (300그램)(c 금속)(30 Co)
Q 물 = (m)(c)(델타 T) = (200그램)(1 cal/g C)o)(삼oC - 50oC) = (200그램)(1칼로리/g C)o)(10 Co)
블랙의 기본 공식 : 방출된 Q = 흡수된 Q
금속의 초기 온도가 더 높습니다(80). oC) 금속이 열을 방출하도록 하기 위해 물의 초기 온도는 더 낮습니다(40°C). oC) 물이 열을 흡수하도록 하기 위함입니다.
(300그램)(c 금속)(30 C)o) = (200그램)(1칼로리/g C)o)(10 Co)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 cal/g Co
금속의 비열은 0,22 cal/g °C입니다.o.
정답은 B입니다.
6. 두 개의 동일한 공의 온도는 모두 40도입니다. oC에서 두 공의 질량은 각각 10그램과 40그램입니다. 두 공을 유체 속에 넣어 온도가 60℃까지 올라갑니다.oC. 공의 비열이 2 cal/gr °C라면o 1칼로리는 4,2줄이므로, 각 공이 흡수한 열량의 차이는...
A. 5,04 x 103 줄
B. 7,50 x 103 줄
C. 10,6 x 103 줄
D. 40 x 103 줄
E. 42 x 103 줄
논의 :
알려져 있다 :
m1 = 10그램
m2 = 40그램
T1 = T2 = 40 oC
T 아키르 = 60 oC
c 볼 = 2 칼로리/그램 Co
질문했습니다 :
각 공이 흡수하는 열량의 차이는 얼마입니까?
자와브 :
두 공 모두 열을 흡수해야 하므로 온도가 상승합니다.
Q1 = (10g)(2kcal/g C)o)(삼oC-40oC) = (10 gr)(2 cal/gr Co)(20 Co) = 400칼로리 = (400)(4,2J) = 1680줄
Q2 = (40g)(2kcal/g C)o)(삼oC-40oC) = (40 gr)(2 cal/gr Co)(20 Co) = 1600칼로리 = (1600)(4,2J) = 6720줄
각 공이 흡수한 열량의 차이:
6720J – 1680J = 5040J = 5,04 x 103 J
정답은 A입니다.
7. 질량이 200g이고 온도가 30°C인 물과 질량이 100g이고 온도가 90°C인 끓는 물을 섞습니다. (물의 비열 = 1 cal· g⁻¹· °C⁻¹ ) . 열평형 상태에서 혼합수의 온도는 얼마입니까?
A. 10°C
B. 30°C
섭씨 50도
D. 75°C
E. 150°C
논의
알려진 바에 따르면 :
물 1의 질량 (m 1 ) = 200그램
물 온도 1(T1 ) = 30 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 100그램
물 온도 2(T2 ) = 90 ° C
물의 비열(c) = 1 cal.gram −1 °C −1
질문 내용 : 혼합물의 최종 온도
답변 :
고온의 물이 방출하는 열량(Q 방출) = 저온의 물이 흡수하는 열량(Q 흡수)
정답은 C입니다.
8. 90 ° C 의 물 60g (물의 비열 = 1 cal·g⁻¹ · ° C⁻¹ ) 을 25 ° C 의 물 40g과 섞습니다. 이 과정에 영향을 미치는 다른 요인이 없다면, 혼합물의 최종 온도는 얼마입니까?
A. 15,4 도
B. 23,0 o C
섭씨 46,0 도
D. 64,0 도
섭씨 77,0 도
논의
알려진 바에 따르면 :
물 1의 질량 (m 1 ) = 60그램
물 온도 1(T1 ) = 90 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 40그램
물 온도 2(T2 ) = 25 ° C
물의 비열(°C) = 1 cal · g⁻¹ · ° C⁻¹
질문 내용 : 혼합물의 최종 온도
답변 :
고온의 물이 방출하는 열량(Q 방출) = 저온의 물이 흡수하는 열량(Q 흡수)
정답은 D입니다.
9. 0 ° C 에서 질량이 Mg인 얼음을 특수 용기에 담긴 20 ° C 의 물 340g에 넣었습니다 . 용기는 열을 흡수하거나 방출하지 않는다고 가정합니다. 얼음의 비열(Lice) = 80 cal g⁻¹ , 물의 열전도율(cwater) = 1 cal g⁻¹ ° C⁻¹ 일 때, 얼음이 모두 녹고 5 ° C 에서 열평형에 도달하면 얼음의 질량(M)은 얼마입니까?
A. 60그램
B. 68그램
C. 75그램
D. 80그램
170그램
논의
알려진 바에 따르면 :
물의 질량(m) = 340그램
얼음 온도(Tes ) = 0 ° C
물 온도(T water ) = 20 ° C
열평형 온도(T) = 5 ° C
얼음 녹는점의 열량 ( 얼음 1L당 ) = 80 cal g⁻¹
물의 비열(c water ) = 1 cal g⁻¹ ° C⁻¹
질문 : 얼음의 질량(M)
답변 :
블랙의 원리는 고립된 밀폐계에서 고온 물체가 방출하는 열은 저온 물체가 흡수하는 열과 같다는 것을 나타냅니다.
물이 방출하는 열량(Q 방출) = 얼음이 흡수하는 열량(Q 흡수)
정답은 A입니다.
참고 :
얼음의 온도가 0 °C 라고 하면 물은 여전히 고체 상태입니다. 물의 온도가 0 ° C라고 하면 물은 액체 상태입니다. 얼음과 물이라는 단어의 사용법을 구분하세요. 물이 여전히 고체 상태, 즉 얼음이기 때문에 흡수된 열은 먼저 모든 얼음을 녹여 물로 만드는 데 사용됩니다. 따라서 위 식의 오른쪽에는 얼음을 녹이는 데 필요한 열량(mE/L)을 계산하는 공식이 추가됩니다 . 모든 얼음 이 녹아 물이 된 후에는 추가적인 열이 사용되어 얼음의 온도를 0 ° C에서 5 ° C 로 올립니다.
10. 100 ° C 의 구리 금속을 질량 128g, 온도 30 ° C의 물에 넣었습니다 . 물의 비열은 1 cal· g⁻¹ °C⁻¹ 이고 구리의 비열은 0,1 cal· g⁻¹ °C⁻¹ 입니다 . 열평형이 36 ° C 에서 일어난다면 , 구리 금속의 질량은 얼마입니까?
A. 140그램
B. 120그램
C. 100그램
D. 80그램
75그램
논의
알려진 바에 따르면:
구리 온도(T1 ) = 100 ° C
구리의 비열(C₁ ) = 0,1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹
물의 질량(m² ) = 128그램
물 온도(T2 ) = 30 ° C
물의 비열(C₂ ) = 1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹
열평형 온도(T) = 36 ° C
질문: 구리의 질량 (m 1 )
답변 :
블랙의 원리는 고온의 물체가 방출하는 열량과 저온의 물체가 받는 열량이 같다는 것을 나타냅니다.
정답은 B입니다.
11. 80 ° C 에서 비열이 1400 J· kg⁻¹· ° C⁻¹ 인 흑연 막대 3kg을 비열이 4200 J·kg⁻¹ · °C⁻¹ 인 물 10kg에 담갔다 . 열평형이 이루어진 후 혼합물의 최종 온도는 20 ° C 이다 . 물의 초기 온도는 얼마인가?
A. 20 도
B. 18 o C
섭씨 14 도
D. 12 도
섭씨 10 도
논의
알려진 바에 따르면:
납의 질량(m₁ ) = 3kg
주석의 비열(C₁ ) = 1400 J·kg⁻¹ · ° C⁻¹
주석 온도(T1 ) = 80 ° C
물의 질량 (m² ) = 10kg
물의 비열(c₂ ) = 4200 J· kg⁻¹· ° C⁻¹
열평형 온도(T) = 20 ° C
구하는 값: 초기 수온( T2 )
답변 :
정답은 C입니다.
12. 50그램 짜리 동전을 85 ° C 로 가열한 후, 29,8 ° C 의 물 50그램이 담긴 용기에 담갔습니다 (물의 비열 = 1 cal· g⁻¹ · ° C⁻¹ ). 시스템의 최종 온도가 37 ° C이고 용기를 통과하는 동안 열 변화가 없다고 가정할 때, 이 금속의 비열은 얼마입니까?
A. 0,12 cal.g -1 . o C -1
B. 0,30 cal.g -1 . o C -1
C. 1,50 cal.g -1 . o C -1
D. 4,8 cal.g -1 . o C -1
예: 7,2 cal.g -1 . o C -1
논의
알려진 바에 따르면:
동전의 질량(m) = 50그램
동전의 초기 온도(T₁ ) = 85 ° C
물의 질량(m) = 50그램
초기 수온(T₂ ) = 29,8 ° C
물의 비열 = 1 cal · g⁻¹ · ° C⁻¹
최종 시스템 온도(T) = 37 ° C
질문: 금속의 비열(℃)
답변 :
블랙의 원리는 방출되는 열량과 흡수되는 열량이 같다는 것을 나타냅니다. 동전이 열을 방출하고 물이 열을 흡수하여 열평형 상태에 도달할 때까지 이러한 과정이 반복됩니다.
모든 단위는 그램으로 표시되어 있으므로 단위 변환이 필요하지 않습니다.
방출된 Q = 흡수된 Q
금속 m c ΔT = 물 m c ΔT
(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(c)(48) = 7,2
c = 7,2 / 48
c = 0,15 cal.g⁻¹ . ° C⁻¹
13. 100 ° C 의 구리 금속을 질량 128g, 온도 30 ° C의 물에 넣었습니다 . 물의 비열은 1 cal· g⁻¹° C⁻¹ 이고 구리의 비열은 0,1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹ 입니다. 열평형이 36 ° C 에서 일어난다면 , 구리 금속의 질량은 얼마입니까?
A. 140그램
B. 120그램
C. 100그램
D. 80그램
75그램
논의
알려진 바에 따르면:
구리 온도(T)1) = 100 oC
구리의 비열(°C)1) = 0,1 칼로리/그램-1 oC-1
물 질량(m)2) = 128그램
수온(T)2) = 30 oC
물의 비열(c)2) = 1 칼로리/그램-1 oC-1
열평형 온도(T) = 36 oC
질문: 구리의 질량(m)1)
답변 :
블랙의 원리는 고온의 물체가 방출하는 열량과 저온의 물체가 받는 열량이 같다는 것을 나타냅니다.
구리 Q = 물 Q
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(m1)(0,1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m1)(0,1)(64) = (128)(1)(6)
(m1)(6,4) = 768
m1 = 768/6,4
m1 = 120
구리의 질량은 120그램입니다.
정답은 B입니다.
14. 80 ° C 에서 비열이 1400 J· kg⁻¹· ° C⁻¹ 인 흑연 막대 3kg을 비열이 4200 J·kg⁻¹ · °C⁻¹ 인 물 10kg에 담갔다 . 열평형이 이루어진 후 혼합물의 최종 온도는 20 ° C 이다 . 물의 초기 온도는 얼마인가?
20 oC
B. 18 oC
C. 14 oC
D. 12 oC
이. 10 oC
논의
알려진 바에 따르면:
납의 질량(m)1) = 3kg
주석의 비열(°C)1) = 1400 J/kg-1 C-1
주석 온도(T)1) = 80 oC
물 질량(m)2) = 10kg
물의 비열(c)2) = 4200 J/kg-1 C-1
열평형 온도(T) = 20 oC
구하는 값: 초기 수온(T)2)
답변 :
Q 방출됨 = Q 수신됨
Q 주석 = Q 물
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(60) = (42.000)(20-T)
252.000 = 840.000 – 42.000 T
42.000 T = 840.000 – 252.000
42.000 T = 588.000
T = 588.000 / 42.000
티 = 14
초기 수온은 14도입니다.oC.
정답은 C입니다.
15. 0 ° C 에서 질량이 Mg인 얼음을 특수 용기에 담긴 20 ° C 의 물 340g에 넣었습니다 . 용기는 열을 흡수하거나 방출하지 않는다고 가정합니다. 얼음의 비열(Lice) = 80 cal g⁻¹ , 물의 열전도율(cwater) = 1 cal g⁻¹ ° C⁻¹ 일 때 , 얼음이 모두 녹고 5 ° C에서 열평형이 이루어지면 얼음의 질량(M)은 얼마입니까?
A. 60그램
B. 68그램
C. 75그램
D. 80그램
170그램
논의
알려져 있다 :
물의 질량(m) = 340그램
얼음 온도(T)es) = 0oC
수후 물(T)공기) = 20oC
열평형 온도(T) = 5oC
얼음의 융해열(L)es) = 80 칼로리 g-1
물의 비열(c)공기) = 1 칼로리 g-1 oC-1
질문했습니다 얼음의 질량(M)
자와브 :
흑인 원칙 고립된 밀폐계에서 고온 물체가 방출하는 열은 저온 물체가 흡수하는 열과 같다는 것을 나타냅니다.
물이 방출하는 열량(Q 방출) = 얼음이 흡수하는 열량(Q 흡수)
m공기 c공기 ( T) = mes Les +mes c공기 ( 티)
(340)(1)(20-5) = M(80) + M(1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60그램
정답은 A입니다.
참고 :
얼음의 온도가 0도라고 명시되어 있다면o 그러면 물은 여전히 고체 상태입니다. 만약 물의 온도가 0도라고 명시되어 있다면,oC일 때 물은 액체 상태가 됩니다. 얼음과 물이라는 단어의 사용법을 구분하세요. 물은 여전히 고체 또는 얼음 형태이기 때문에 먼저 흡수된 열은 모든 얼음을 물로 녹이는 데 사용됩니다. 따라서 위 방정식의 오른쪽에는 얼음을 녹이는 데 필요한 열량(m)을 계산하는 공식이 추가됩니다.es Les모든 얼음이 녹아 물이 된 후, 추가적인 열을 사용하여 얼음의 온도를 0℃에서 높입니다.oC는 5이 됩니다.oC.
질문 출처:
고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제
