열의 이동으로 두 물체의 온도 가 같아져 더 이상 열이 이동하지 않아 온도 가 변하지 않는 것이다.
그림은 온도 가 15 ∘ C 1 5 ∘ C 질량 이 2 k g 2 k g 액체 A A 단열 용기에 온도 가 120 ∘ C 1 2 0 ∘ C 질량 이 1 k g 1 k g B B 열평형 상태에 도달하여 A A B B 온도 가 20 ∘ C 2 0 ∘ C A A B B 비열 이 각각 4000 J / ( k g ⋅ K ) 4 0 0 0 J / ( k g ⋅ K ) c B c B c B c B A A B B
온도 는 B B A A B B A A 에너지 보존 법칙에 의해 전체 에너지 는 유지되므로 A A 열량 과 B B 열량 은 같다.
A A 열량 을 Q A Q A A A 비열 , 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 c A c A m A m A ∣ Δ T A ∣ ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = 4000 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × ( 20 ∘ C − 15 ∘ C ) Q A = 4 0 0 0 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × ( 2 0 ∘ C − 1 5 ∘ C ) Q A = 4000 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × 5 ∘ C Q A = 4 0 0 0 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × 5 ∘ C
이때 동일한 온도 만큼 변했을 때, 변화의 크기는 섭씨 온도 와 절대 온도 가 같으므로 5 ∘ C 5 ∘ C 5 K 5 K Q A = 4000 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × 5 K Q A = 4 0 0 0 J / ( k g ⋅ K ) × 2 k g × 5 K Q A = 40000 J Q A = 4 0 0 0 0 J
B B 열량 을 Q B Q B B B 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 m B m B ∣ Δ T B ∣ ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = c B × 1 k g × ( 120 ∘ C − 20 ∘ C ) Q B = c B × 1 k g × ( 1 2 0 ∘ C − 2 0 ∘ C ) Q B = c B × 1 k g × 100 ∘ C Q B = c B × 1 k g × 1 0 0 ∘ C
이때 동일한 온도 만큼 변했을 때, 변화의 크기는 섭씨 온도 와 절대 온도 가 같으므로 100 ∘ C 1 0 0 ∘ C 100 K 1 0 0 K Q B = c B × 1 k g × 100 K Q B = c B × 1 k g × 1 0 0 K Q B = c B × 100 k g ⋅ K Q B = c B × 1 0 0 k g ⋅ K
A A 열량 과 B B 열량 은 같아 Q A = Q B Q A = Q B 40000 J = c B × 100 k g ⋅ K 4 0 0 0 0 J = c B × 1 0 0 k g ⋅ K c B = 400 J / ( k g ⋅ K ) c B = 4 0 0 J / ( k g ⋅ K )
A A B B 열평형 상태이고, B B C C 열평형 상태이면, A A C C 열평형 상태이다.
체온계가 사람과 열평형 상태라면, 체온계의 온도 를 통해 사람의 체온을 알 수 있다.
1번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $5$
ㄱ. P P 온도 는 A A B B A A B B
ㄴ. 열은 A A B B 에너지 보존 법칙에 의해 전체 에너지 는 유지되므로 A A 열량 은 B B 열량 과 같다.
A A 열량 을 Q A Q A A A 비열 , 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 c A c A m A m A ∣ Δ T A ∣ ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = c A × m × ( 16 T − 4 T ) Q A = c A × m × ( 1 6 T − 4 T ) Q A = 12 c A m T Q A = 1 2 c A m T
B B 열량 을 Q B Q B B B 비열 , 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 c B c B m B m B ∣ Δ T B ∣ ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = c B × 2 m × ( 4 T − 3 T ) Q B = c B × 2 m × ( 4 T − 3 T ) Q B = 2 c B m T Q B = 2 c B m T
A A 열량 은 B B 열량 과 같아 Q A = Q B Q A = Q B 12 c A m T = 2 c B m T 1 2 c A m T = 2 c B m T 6 c A = c B 6 c A = c B 비열 은 B B A A 6 6
ㄷ. 열용량 C = c m C = c m A A 열용량 C A = C A = c A × m = c A × m = c A m c A m B B 열용량 C B = C B = c B × 2 m = c B × 2 m = 2 c B m 2 c B m
이때 c B = 6 c A c B = 6 c A C B = C B = 2 c B m = 2 c B m = 2 × 6 c A × m = 2 × 6 c A × m = 12 c A m 1 2 c A m 열용량 은 B B A A 12 1 2
따라서 정답은 5 5
2번 문항 정답 및 해설 보기
정답: $2$
열은 A A B B 에너지 보존 법칙에 의해 전체 에너지 는 유지되므로 A A 열량 은 B B 열량 과 같다.
A A 열량 을 Q A Q A A A 비열 , 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 c A c A m A m A ∣ Δ T A ∣ ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = c A m A ∣ Δ T A ∣ Q A = 4000 J / ( k g ⋅ K ) × 5 k g × ( T − 22 ∘ C ) Q A = 4 0 0 0 J / ( k g ⋅ K ) × 5 k g × ( T − 2 2 ∘ C ) Q A = 20000 J / K × ( T − 22 ∘ C ) Q A = 2 0 0 0 0 J / K × ( T − 2 2 ∘ C )
B B 열량 을 Q B Q B B B 비열 , 질량 , 온도 변화량 의 크기를 각각 c B c B m B m B ∣ Δ T B ∣ ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = c B m B ∣ Δ T B ∣ Q B = 500 J / ( k g ⋅ K ) × 1 k g × ( 104 ∘ C − T ) Q B = 5 0 0 J / ( k g ⋅ K ) × 1 k g × ( 1 0 4 ∘ C − T ) Q B = 500 J / K × ( 104 ∘ C − T ) Q B = 5 0 0 J / K × ( 1 0 4 ∘ C − T )
A A 열량 은 B B 열량 과 같아 Q A = Q B Q A = Q B 20000 J / K × ( T − 22 ∘ C ) = 500 J / K × ( 104 ∘ C − T ) 2 0 0 0 0 J / K × ( T − 2 2 ∘ C ) = 5 0 0 J / K × ( 1 0 4 ∘ C − T ) T = 24 ∘ C T = 2 4 ∘ C
따라서 정답은 2 2
