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1[7급 국가직 물리학개론] 22년 1회차

비커에 담겨 있는 얼음물에 800cal의 열을 전달하였다. 이 얼음물을 휘저어서 320 J의 일을 가하였을 때, 이 과정에서 최대로 녹을 수 있는 얼음의 질량[g]은? (단, 물의 융해열은 80 cal/g이고, 외부로 열의 방출은 없고, 1 cal는 4 J과 동등하다고 가정한다)

해설

공급된 에너지는 열과 일을 합쳐 880 cal이므로, 최대로 녹을 수 있는 얼음은 11 g이다.
휘저어 가한 일을 열량으로 바꾼다.
 $320\ \mathrm{J} \div 4\ \mathrm{J/cal} = 80\ \mathrm{cal}$ 
총 에너지  $800+80=880\ \mathrm{cal}$ 가 모두 융해열로 쓰인다.
 $m=\dfrac{880\ \mathrm{cal}}{80\ \mathrm{cal/g}}=11\ \mathrm{g}$ 
22 g: 1,760 cal이 필요해 공급된 880 cal의 두 배이다.
33 g, 44 g: 각각 2,640 cal, 3,520 cal이 필요해 공급량을 크게 넘는다.

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