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1[7급 국가직 전달현상] 21년 1회차

단열된 용기 안에 있는 50 °C의 유체 100 kg에 500 °C의 강철 10 kg을 넣어 열평형에 도달하였을 때, 유체와 강철의 평형온도[°C]는? (단, 유체와 강철의 비열은 각각 1.4 kJ kg^-1 K^-1, 1.0 kJ kg^-1 K^-1이다)

해설

유체와 강철의 평형온도는 80 °C이다.
단열 용기이므로 강철이 잃은 열 = 유체가 얻은 열:  $m_f c_f (T-50) = m_s c_s (500-T)$ 
대입:  $100\times1.4\,(T-50) = 10\times1.0\,(500-T)$ 
 $140T - 7000 = 5000 - 10T \;\Rightarrow\; 150T = 12000 \;\Rightarrow\; T = 80$ 
평형온도는 두 초기온도(50 °C, 500 °C) 사이에 있어야 하므로, 50 °C보다 낮은 값은 물리적으로 불가능하다.

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