21-1온도가 20 ℃인 물 1 kg을 얼려 −20 ℃까지 낮추려 한다… | 2021년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

458.98 kJ

[해설]

20 ℃의 물이 −20 ℃의 얼음이 되기까지는 현열 → 잠열 → 현열의 세 구간을 지난다. 상태가 바뀌는 구간(0 ℃ 물 → 0 ℃ 얼음)에서는 온도가 변하지 않으므로 잠열을 따로 더해 주어야 한다.

① 20 ℃ 물 → 0 ℃ 물 (현열) : $Q_1 = 1 \times 1 \times 20 = 20\ \mathrm{kcal}$

② 0 ℃ 물 → 0 ℃ 얼음 (잠열) : $Q_2 = 1 \times 79.6 = 79.6\ \mathrm{kcal}$

③ 0 ℃ 얼음 → −20 ℃ 얼음 (현열) : $Q_3 = 1 \times 0.505 \times 20 = 10.1\ \mathrm{kcal}$

합계 : $20 + 79.6 + 10.1 = 109.7\ \mathrm{kcal}$

$109.7\ \mathrm{kcal} \times 4.184\ \mathrm{kJ/kcal} = 458.9848 \approx$$458.98\ \mathrm{kJ}$

일부 자료에는 도달 상태가 ‘−20 ℃의 물’로 적혀 있으나, −20 ℃에서 물은 얼음이다. 이 대목을 물로 읽고 잠열 79.6 kcal를 빼먹으면 답이 30 kcal대로 크게 어긋나므로 주의한다.