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

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21-1

온도가 20 ℃인 물 1 kg을 얼려 −20 ℃까지 낮추려 한다. 이 과정에서 빼내야 하는 열량(냉동부하)은 몇 kJ인지 구하시오. (단, 얼음의 비열은 0.505 kcal/kg·℃, 물의 비열은 1 kcal/kg·℃, 물의 응고잠열은 79.6 kcal/kg이며, 1 kcal은 4.184 kJ로 환산한다. 답은 소수 셋째 자리에서 반올림할 것)

해설

458.98 kJ


[해설]

20 ℃ 물이 −20 ℃ 얼음이 되려면 현열 → 응고잠열 → 현열의 세 구간 열량을 모두 빼내야 한다.

물 냉각(현열):
Q1 = 1 × 1 × 20 = 20 kcal
응고(잠열):
Q2 = 1 × 79.6 = 79.6 kcal
얼음 냉각(현열):
Q3 = 1 × 0.505 × 20 = 10.1 kcal

합계와 환산:
20 + 79.6 + 10.1 = 109.7 kcal
109.7 × 4.184 = 458.9848 ≒ 458.98 kJ

혼동 주의: 0 ℃에서 온도 변화 없이 상태만 바뀌는 응고잠열을 빼먹으면 답이 크게 틀린다.

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