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그림과 같이 줄의 실험 장치에서 질량이 12.6kg인 추가 일정한 속력… | [소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[소방간부후보생 물리학개론] 26년 1회차
그림과 같이 줄의 실험 장치에서 질량이 12.6kg인 추가 일정한 속력으로 1m만큼 낙하했을 때, 액체의 온도가 0.1℃만큼 증가했다. 액체의 질량은 0.4kg이다.

액체의 비열은? (단, 중력가속도는 10 m/s210\,\mathrm{m/s^2}, 열의 일당량은 4.2J/cal이고, 실의 질량은 무시하며, 추의 중력 퍼텐셜 에너지 변화량은 모두 액체의 온도 변화에만 사용된다)
문제 이미지
1
0.50cal/g・℃
2
0.60cal/g・℃
3
0.75cal/g・℃
4
0.80cal/g・℃
5
1.00cal/g・℃
해설

액체의 비열은 0.75cal/g・℃이다.

추가 잃은 퍼텐셜 에너지: mgh=12.6×10×1=126 Jmgh=12.6\times10\times1=126\,\mathrm{J}
열량으로 환산: 126÷4.2=30 cal126\div4.2=30\,\mathrm{cal}

비열: c=QmΔT=30400×0.1=0.75 cal/g⋅∘Cc=\dfrac{Q}{m\Delta T}=\dfrac{30}{400\times0.1}=0.75\,\mathrm{cal/g\cdot^{\circ}C}이며, 이때 액체에 들어간 열은 30cal이다.

  • 0.50cal/g・℃ — 이 비열이면 30cal로 온도가 0.15℃ 올라야 하므로 측정값과 맞지 않는다.
  • 0.60cal/g・℃ — 온도가 0.125℃ 올라야 하므로 맞지 않는다.
  • 0.80cal/g・℃ — 온도 상승이 약 0.094℃가 되어 맞지 않는다.
  • 1.00cal/g・℃ — 온도 상승이 0.075℃가 되어 맞지 않는다.

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