블랙 원칙 예시 문제

블랙의 원칙을 적용한 질문 15가지 예시

1. 얼음 0,2kg을 따뜻한 차 0,2kg과 섞었습니다. 얼음의 온도는 -10℃입니다.^oC, 따뜻한 차의 온도 = 40^oC. 얼음의 비열 = 2100 J/kg°C^o물의 비열은 4200 J/kg°C입니다.^o물의 융해열은 334.000 J/kg입니다. 얼음과 뜨거운 차를 밀폐된 시스템에서 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 °C^o
얼음의 비열(Ces) = 2100 J/kg°C^o
물의 융해열(L)_f 물) = 334.000 J/kg
얼음 온도(Tes) = -10^oC
따뜻한 차물 온도(T tea) = 40^oC
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 0까지^oC :
얼음 0,2kg의 온도를 -10℃에서 올리는 데 필요한 열량은 얼마인가?^oC에서 0까지^oC :
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. ^oC에서 0까지^oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. 모든 얼음을 물로 녹이는 데는 66,8 kJ의 열이 필요합니다. 남은 열은 29,24 kJ입니다.

결론적으로 따뜻한 차에서 방출되는 열은 얼음의 온도를 -10도에서 높이는 데에만 사용된다고 볼 수 있다. ^oC에서 0까지^oC의 열이 얼음을 녹입니다. 얼음의 일부는 물로 변했고, 일부는 변하지 않았습니다. 고체에서 액체로 변하는 과정 동안 온도는 변하지 않습니다. 따라서 혼합물의 최종 온도는 0°C입니다.^oC.

2. 뜨거운 차의 질량 = 0,4kg, 얼음의 질량 = 0,2kg, 얼음의 온도 = -10℃^oC, 뜨거운 차의 온도 = 90도^oC. 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 0까지^oC :
0,2kg의 얼음이 -10℃에서 온도를 올리는 데 필요한 열량은 얼마인가?^oC에서 0까지^oC :
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 열량^oC에서 0까지^oC는 4200 J입니다.
모든 얼음을 물로 녹이는 데 필요한 열량(잠열) = 66.800 J
모든 얼음이 녹아 생성된 물의 온도를 0도에서 높이는 데 필요한 열량^oC에서 T까지^oC = (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. 90도의 물 60그램^oC (물의 비열 = 1 cal/g)^-1.^oC^-1) 25℃의 유사한 물 40g과 혼합^oC. 다른 요인이 이 과정에 영향을 미치지 않는다면, 혼합물의 최종 온도는…

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) = 90^oC
물 2의 질량 (m)₂) = 40그램
수온 2 (T₂) = 25^oC
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 = 64^oC
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 있다면^o 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/gC^o
T 알루미늄 = 30 ^oC
m 물 = 200그램
물의 열량 = 1 칼로리/gC^o
물 온도 = 90 ^oC
질문했습니다 :
물과 알루미늄의 최종 온도(T)는 얼마입니까?
자와브 :

열 공식 : Q = (m)(c)(델타 T)

Q 물 = = (200그램)(1칼로리/gC)^o)(삼 ^oC – T)
Q 알루미늄 = (500그램)(0,22 cal/gC)^o)(T– 30 ^oC)

블랙의 기본 공식 : 문 _레파스 Q = _흡수하다

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 °C^o금속과 물 혼합물의 최종 온도가 50도라면^o C이고 용기가 열을 흡수하지 않는다면, 금속의 비열은…
A. 0,15 칼로리/g C^o
B. 0,22 칼로리/g C^o
C. 1,50 칼로리/g C^o
D. 4,8 칼로리/g C^o
예: 7,2 칼로리/g C^o
논의 :
알려져 있다 :
m 금속 = 300그램
T 금속 = 80 ^oC
m 물 = 200그램
물 온도 = 40 ^oC
물의 열량 = 1kcal/g C^o
금속과 물의 최종 혼합물 T = 50 ^oC
질문했습니다 :
C 금속?
자와브 :
Q 금속 = (m)(c)(델타 T) = (300그램)(c 금속)(80^oC - 50^oC) = (300그램)(c 금속)(30 C^o)
Q 물 = (m)(c)(델타 T) = (200그램)(1 cal/g C)^o)(삼^oC - 50^oC) = (200그램)(1칼로리/g C)^o)(10 C^o)

블랙의 기본 공식 : 문 _레파스 Q = _흡수하다

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 C^o)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 cal/g C^o
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 °C라면^o 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 C^o
질문했습니다 :
각 공이 흡수하는 열량의 차이는 얼마입니까?
자와브 :
두 공 모두 열을 흡수해야 하므로 온도가 상승합니다.
Q₁ = (10g)(2kcal/g C)^o)(삼^oC-40^oC) = (10 gr)(2 cal/gr C^o)(20 C^o) = 400칼로리 = (400)(4,2J) = 1680줄
Q₂ = (40g)(2kcal/g C)^o)(삼^oC-40^oC) = (40 gr)(2 cal/gr C^o)(20 C^o) = 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 = 1cal/g)^{- 1}° C^{- 1}열평형 상태에서 혼합수의 온도는…입니다.

A. 10°C

B. 30°C

섭씨 50도

D. 75°C

E. 150°C

논의

알려져 있다 :

물 1의 질량 (m)₁) = 200그램

수온 1 (T₁) = 30^oC

물 2의 질량 (m)₂) = 100그램

수온 2 (T₂) = 90^oC

물의 비열(°C) = 1칼로리/그램^{- 1}° C^{- 1}

질문했습니다 : 혼합물의 최종 온도

자와브 :

고온의 물이 방출하는 열량(Q 방출) = 저온의 물이 흡수하는 열량(Q 흡수)

정답은 C입니다.

8. 90도의 온도에서 최대 60그램까지^oC (물의 비열 = 1 cal/g)^-1.^oC^-1) 25℃의 유사한 물 40g과 혼합^oC. 다른 요인이 이 과정에 영향을 미치지 않는다면, 혼합물의 최종 온도는…

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) = 90^oC

물 2의 질량 (m)₂) = 40그램

수온 2 (T₂) = 25^oC

물의 비열(c) = 1 cal/g^-1.^oC^-1

질문했습니다 : 혼합물의 최종 온도

자와브 :

고온의 물이 방출하는 열량(Q 방출) = 저온의 물이 흡수하는 열량(Q 흡수)

정답은 D입니다.

9. 0도에서 질량이 M그램인 얼음^oC를 20℃의 물에 340g 넣었습니다.^oC를 특수 용기에 넣었습니다. 용기는 열을 흡수하거나 방출하지 않는다고 가정합니다. 만약 L이라면_es = 80 칼로리 g^-1, C_공기 = 1 칼로리 g^{-1 o}C^-1모든 얼음이 녹고 5도에서 열평형이 이루어집니다.^oC일 때, 얼음의 질량(M)은…

A. 60그램

B. 68그램

C. 75그램

D. 80그램

170그램

논의

알려져 있다 :

물의 질량(m) = 340그램

얼음 온도(T)_es) = 0^oC

수온(T)_공기) = 20^oC

열평형 온도(T) = 5^oC

얼음의 융해열(L)_es) = 80 칼로리 g^-1

물의 비열(c)_공기) = 1 칼로리 g^{-1 o}C^-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)

정답은 A입니다.

참고 :

얼음의 온도가 0도라고 명시되어 있다면^o 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 L_es모든 얼음이 녹아 물이 된 후, 추가적인 열을 사용하여 얼음의 온도를 0℃에서 높입니다.^oC는 5이 됩니다.^oC.

10. 100도의 온도에서 구리 금속^o질량 128그램, 온도 30℃의 물에 C를 넣었다. ^oC. 물의 비열 1 cal/g^-1oC^-1 구리의 비열은 0,1 cal/g입니다.^-1oC^-1만약 열평형이 36도의 온도에서 발생한다면 ^oC일 때, 금속의 질량은….

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^-1oC^-1

물 질량(m)₂) = 128그램

수온(T)₂) = 30 ^oC

물의 비열(c)₂) = 1 칼로리/그램^-1oC^-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.

정답은 B입니다.

11. 비열이 1400 J/kg인 흑연 막대 3kg^-1C^-1 온도 80도^oC는 비열이 4200 J/kg인 물 10 kg에 잠겨 있습니다.^-1C^-1열평형이 이루어진 후, 혼합물의 최종 온도는 20도입니다.^oC. 초기 물 온도는….

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^-1C^-1

주석 온도(T)₁) = 80 ^oC

물 질량(m)₂) = 10kg

물의 비열(c)₂) = 4200 J/kg^-1C^-1

열평형 온도(T) = 20 ^oC

질문: 초기 수온(T)₂)

답변 :

정답은 C입니다.

12. 50그램짜리 동전을 85도까지 가열합니다.^oC를 29,8℃의 물 50g이 담긴 용기에 담갔습니다.^oC (물의 비열 = 1 cal/g)^-1.^oC^-1시스템의 최종 온도가 37도라면^oC이고 용기를 통과하는 열 변화가 없다고 가정하면 금속의 비열은…

A. 0,12 칼로리/g^-1.^oC^-1

B. 0,30 칼로리/g^-1.^oC^-1

C. 1,50 칼로리/g^-1.^oC^-1

D. 4,8 칼로리/g^-1.^oC^-1

예: 7,2 칼로리그램^-1.^oC^-1

논의

알려진 바에 따르면:

동전의 질량(m) = 50그램

동전의 초기 온도(T)₁) = 85^oC

물의 질량(m) = 50그램

초기 수온(T)₂) = 29,8^oC

물의 비열 = 1 cal/g^-1.^oC^-1

시스템의 최종 온도(T) = 37^oC

질문: 금속의 비열(c)

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.

Q _레파스 Q = _흡수하다

m_로그온 c ΔT = m_공기 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 칼로리그램^-1.^oC^-1

13. 100도의 온도에서 구리 금속^o질량 128그램, 온도 30℃의 물에 C를 넣었다. ^oC. 물의 비열 1 cal/g^{-1 o}C^-1 구리의 비열은 0,1 cal/g입니다.^{-1 o}C^-1만약 열평형이 36도의 온도에서 발생한다면 ^oC일 때, 금속의 질량은….

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 o}C^-1

물 질량(m)₂) = 128그램
수온(T)₂) = 30 ^oC
물의 비열(c)₂) = 1 칼로리/그램^{-1 o}C^-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. 비열이 1400 J/kg인 흑연 막대 3kg^-1 C^-1 온도 80도^oC는 비열이 4200 J/kg인 물 10 kg에 잠겨 있습니다.^-1 C^-1열평형이 이루어진 후, 혼합물의 최종 온도는 20도입니다.^oC. 초기 물 온도는….

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. 질량이 M그램이고 온도가 0도인 얼음^oC를 20℃의 물에 340g 넣었습니다.^oC를 특수 용기에 넣었습니다. 용기는 열을 흡수하거나 방출하지 않는다고 가정합니다. 만약 L이라면_es = 80 칼로리 g^-1, C_공기 = 1 칼로리 g^{-1 o}C^-1모든 얼음이 녹았고 열평형 5의 온도에서 달성됨^oC일 때, 얼음의 질량(M)은…

A. 60그램
B. 68그램
C. 75그램
D. 80그램
170그램

논의
알려져 있다 :
물의 질량(m) = 340그램
얼음 온도(T)_es) = 0^oC
수후 물(T)_공기) = 20^oC
열평형 온도(T) = 5^oC
얼음의 융해열(L)_es) = 80 칼로리 g^-1
물의 비열(c)_공기) = 1 칼로리 g^{-1 o}C^-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)
m_공기 c_공기 ( T) = m_es L_es +m_es c_공기 ( 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 있다면^o 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 L_es모든 얼음이 녹아 물이 된 후, 추가적인 열을 사용하여 얼음의 온도를 0℃에서 높입니다.^oC는 5이 됩니다.^oC.

질문 출처:

고등학교/직업고등학교 물리 국가시험 문제