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1[7급 국가직 물리학개론] 24년 1회차

질량 2.0 kg의 끓는 물을 10 °C 온도의 알루미늄 용기에 부으면 짧은 시간 후에 열적 평형에 이른다. 알루미늄 용기의 질량이 1.0 kg이고 물의 비열이 알루미늄보다 4배 더 크다면, 평형 상태에서 알루미늄 용기의 온도(°C)는? (단, 외부압력은 1 atm이다)

해설

평형 상태에서 알루미늄 용기의 온도는 90 °C이다.
물의 비열을  $4c$ , 알루미늄을  $c$ 라 하고 열량 보존(잃은 열 = 얻은 열)을 쓴다.
 $2.0\times4c\times(100-T)=1.0\times c\times(T-10)$ 
 $800-8T=T-10$ 
 $T=90\ ^{\circ}\mathrm{C}$ 
20 °C는 열용량이 8배 큰 물이 대부분의 온도를 유지한다는 점에 어긋난다.
40 °C 역시 물이 너무 많이 식은 값으로 열량 보존을 만족하지 않는다.
113 °C는 끓는 물(100 °C)보다 높아 열평형 결과가 될 수 없다.

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