9급지방직공무원 2011-06-13 화학공학일반 12번 문제 해설

**요약:** 21°C의 물 100g에 87°C 납 덩어리 40g을 첨가했을 때, 최종 온도가 22°C로 상승했다. 물의 비열은 4.18 J/g·°C이며, 고립계에서 열에너지 보존 법칙을 적용한다. **정답 근거:** - **열량 보존 법칙:** \( Q_{\text{물}} + Q_{\text{납}} = 0 \) - 납의 온도 변화: \( \Delta T_{\text{납}} = 87 - 22 = 65 \, ^\circ\text{C} \) - 물의 온도 변화: \( \Delta T_{\text{물}} = 22 - 21 = 1 \, ^\circ\text{C} \) - 열 에너지 식: \( m_{\text{물}} \cdot c_{\text{물}} \cdot \Delta T_{\text{물}} = -m_{\text{납}} \cdot c_{\text{납}} \cdot \Delta T_{\text{납}} \) - 수치 대입: \( 100 \times 4.18 \times 1 = -40 \times c_{\text{납}} \times 65 \) - \( c_{\text{납}} = \frac{100 \times 4.18}{40 \times 65} \approx 0.16 \, \text{J/g·°C} \) **오답 포인트:** - **오답 2:** 납의 높은 초기 온도 차이로 인한 큰 열 방출을 고려하지 않음. - **오답 3:** 물의 큰 질량과 작은 온도 변화를 무시하고 계산. - **오답 4:** 납의 비열이 물의 비열보다 훨씬 낮다는 물리적 사실을 간과. **핵심 개념:** - **열량 보존 법칙:** 고립계에서 열에너지는 보존됨. - **비열의 정의:** 단위 질량의 물질이 1°C 변화할 때 흡수/방출하는 열량. **마무리 요약:** 납 덩어리의 비열은 물의 큰 질량 변화와 낮은 온도 변화를 고려하여 계산되어 0.16 J/g·°C로 정확히 도출되었다.