흑인 원칙 – 문제점과 해결책
1. 30°C의 물 200g과 90°C의 물 100g을 섞었습니다. 물의 비열은 1 cal· g⁻¹· °C⁻¹ 입니다 . 혼합물의 최종 온도를 구하세요!
알려진 바에 따르면:
물 2의 질량 (m 1 ) = 200그램
물 1의 온도(T1 ) = 30 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 100그램
물 2의 온도(T2 ) = 90 ° C
물의 비열(c) = 1 cal.gram −1 °C −1
구하는 것: 최종 온도
솔루션 :
차가운 물이 방출하는 열량 ( Q2 ) = 차가운 물이 흡수하는 열량( Q1 )
m 2 c (ΔT) = m 1 c (ΔT)
(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)
(100)(90 – T) = (200)(T – 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200T + 100T
15000 = 300T
T = 15000/300
T = 50 ° C
2. 90 ° C 의 60g과 25 ° C 의 물 40g을 섞었습니다. 혼합물의 최종 온도는 얼마입니까? 물의 비열은 1 cal· g⁻¹ · ° C⁻¹ 입니다.
알려진 바에 따르면:
물 1의 질량 (m 1 ) = 60그램
물 1의 온도(T1 ) = 90 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 40그램
물 2의 온도(T2 ) = 25 ° C
물의 비열(c) = 1 cal · g⁻¹ · ° C⁻¹
구하는 것: 최종 온도
솔루션 :
차가운 물이 방출하는 열량(Q2 ) = 차가운 물이 흡수하는 열량( Q1 )
m 1 c (ΔT) = m 2 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
T = 64 ° C
3. 0 ° C 의 얼음 mg을 특정 용기에 담긴 20 ° C 의 물 340g에 넣었습니다 . 얼음의 융해열(Lice ) 은 80 cal g⁻¹ 이고 , 물의 비열(Cwater ) 은 1 cal g⁻¹°C⁻¹입니다 . 얼음 이 모두 녹고 열평형 온도가 5 ° C가 되었습니다. 얼음의 질량을 구하세요.
알려진 바에 따르면:
물의 질량(m) = 340그램
얼음의 온도( Tice ) = 0 ° C
물의 온도(Twater ) = 20 ° C
열평형 온도(T) = 5 ° C
얼음의 융해 잠열(L ice ) = 80 cal g⁻¹
물의 비열(c water ) = 1 cal g⁻¹ ° C⁻¹
필요량: 얼음 질량(M)
솔루션 :
물이 방출하는 열량(Q2 ) = 얼음이 흡수하는 열량( Q1 )
m 물 c 물 (ΔT) = m 얼음 L 얼음 + m 얼음 c 물 (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M(80) + M(1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60그램
4. 100 ° C 의 구리를 30 ° C 의 물 128g에 넣었습니다. 물의 비열은 1 cal· g⁻¹ °C⁻¹ 이고 , 구리의 비열은 0.1 cal· g⁻¹ °C⁻¹ 입니다 . 열평형 온도가 36 ° C일 때, 구리의 질량은 얼마입니까?
알려진 바에 따르면:
구리의 온도(T1 ) = 100 ° C
구리의 비열(c₁ ) = 0.1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹
물의 질량(m² ) = 128그램
물의 온도(T2 ) = 30 ° C
물의 비열(C₂ ) = 1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹
열평형 온도(T) = 36 ° C
필요량: 구리 질량 ( m³ )
솔루션 :
구리 Q = 물 Q
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(m 1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m 1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(m 1 )(6.4) = 768
m 1 = 768 / 6.4
m 1 = 120그램
5. 80 ° C에서 납의 비열이 1400 J· kg⁻¹· °C⁻¹ 인 3kg의 납을 물의 비열이 4200 J·kg⁻¹ · ° C⁻¹ 인 10kg의 물에 넣었다 . 열평형 상태의 온도는 20 ° C이다. 물의 초기 온도는 얼마인가?
알려진 바에 따르면:
납의 질량(m₁ ) = 3kg
납의 비열(c₁ ) = 1400 J· kg⁻¹· ° C⁻¹
납의 온도(T1 ) = 80 ° C
물의 질량 (m² ) = 10kg
물의 비열(c₂ ) = 4200 J· kg⁻¹· ° C⁻¹
열평형 온도(T) = 20 ° C
구하는 값: 물의 초기 온도( T₂ )
솔루션 :
Q 방출 = Q 흡수
Q 납 = Q 물
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(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
물의 초기 온도는 14 ° C 입니다.
6. 0 ℃ 의 물 75g 과 물 50g을 섞어 혼합물의 온도를 40℃로 만들었습니다. 50g 의 물의 초기 온도는 얼마입니까?
알려진 바에 따르면:
물 1의 질량 (m 1 ) = 75그램
물 1의 초기 온도(T 1 ) = 0 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 50그램
혼합물의 온도(T) = 40 ° C
구하는 값: 물 2의 초기 온도( T2 )
솔루션 :
차가운 물이 방출하는 열량(Q release ) = 차가운 물이 흡수하는 열량(Q absorption )
m 1 c (ΔT 1 ) = m 2 c (ΔT 2 )
m 1 (ΔT 1 ) = m 2 (ΔT 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T 2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T 2
5000 = 50 T 2
T2 = 100 ° C
7. 200g의 금속을 120 ° C로 가열한 후 30 ° C 의 물 100g에 넣었습니다. 열평형 상태에서 혼합물의 온도는 60 ° C입니다 . 물의 비열이 4200 J· kg⁻¹·° C⁻¹ 일 때 , 금속의 비열은 얼마입니까?
솔루션 :
질량 단위를 그램에서 킬로그램(국제 단위)으로 변환하세요.
알려진 바에 따르면:
금속의 질량(m₁ ) = 200그램 = 0.2kg
금속의 온도(T1 ) = 120 ° C
물의 질량(m² ) = 100그램 = 0.1kg
물의 온도(T2 ) = 30 ° C
혼합물의 온도(T) = 60 ° C
물의 비열(c₂ ) = 4200 J· kg⁻¹· ° C⁻¹
구하는 값: 금속의 비열( C₁ )
솔루션 :
Q 방출 = Q 흡수
m 1 c 1 (ΔT 1 ) = m 2 c 2 (ΔT 2 )
(0.2)(c 1 )(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c 1 )(60) = (0.1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
1. 질문: 조셉 블랙은 누구였습니까? 답변: 조셉 블랙은 18세기 스코틀랜드의 의사이자 화학자로, 잠열, 비열, 이산화탄소를 발견한 것으로 유명합니다.
2. 질문: 잠열이란 무엇인가요? 답변: 잠열은 물질의 온도 변화 없이 녹거나 끓는 것과 같은 상변화 과정에서 물질이 흡수하거나 방출하는 에너지의 양입니다.
3. 질문: 잠열과 현열의 차이점은 무엇입니까? 답변: 현열은 물질의 상태 변화 없이 온도만 변화시키는 반면, 잠열은 온도 변화 없이 상태 변화를 일으킵니다.
4. 질문: 블랙의 잠열 실험은 열역학 연구에 어떤 중요성을 가졌습니까? 답변: 블랙의 연구는 열에너지와 그 보존 법칙에 대한 기초적인 이해를 확립하여 열역학과 열량 측정학의 발전을 위한 토대를 마련했습니다.
5. 질문: 0°C의 얼음과 0°C의 물이 서로 다른 열에너지를 가지는 이유는 무엇입니까? 답변: 0°C의 얼음은 0°C의 물이 되기 위해 융해열을 흡수해야 합니다. 따라서 0°C의 물은 흡수한 융해열 때문에 같은 온도의 얼음보다 더 많은 열에너지를 가지고 있습니다.
6. 질문: 비열이란 무엇입니까? 답변: 비열은 물질 단위 질량의 온도를 섭씨 1도 또는 켈빈 1도 올리는 데 필요한 열에너지의 양입니다.
7. 질문: 블랙의 비열 연구는 어떻게 물질의 서로 다른 열용량에 대한 이해로 이어졌습니까? 답변: 블랙은 질량이 같은 서로 다른 물질이 동일한 온도 변화를 일으키는 데 필요한 열량이 다르다는 것을 발견했습니다. 이 관찰을 통해 물질의 비열용량이라는 개념이 도입되었습니다.
8. 질문: 기상 현상에서 잠열 개념이 중요한 이유는 무엇입니까? 답변: 잠열은 증발과 응결과 같은 물의 상변화에 관여하는 에너지이기 때문에 기상 현상에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 에너지 전달은 온도, 구름 형성 및 날씨 패턴에 영향을 미칩니다.
9. 질문: 조셉 블랙은 실험에서 열 변화를 측정하기 위해 어떤 장치를 사용했습니까? 답변: 블랙은 흡수되거나 방출된 열의 양을 정량화하기 위해 열 변화를 측정하는 기구인 간단한 열량계를 실험에 사용했습니다.
10. 질문: 블랙이 이산화탄소(그는 이를 "고정된 공기"라고 불렀습니다)를 발견한 것은 화학에 어떻게 기여했습니까? 답변: 블랙이 이산화탄소를 대기와는 다른 별개의 기체로 규정한 것은 기체 화학의 발전에 중추적인 역할을 했으며, 기체가 관련된 화학 반응을 이해하는 데 중요한 토대를 마련했습니다.
