일반물리학(대학물리학)

[기출문제] 중앙대 서울캠퍼스 일반물리학(대학물리학) 2024-1 기말 기출문제 (정답 포함)

자소서휘날리며

2026.01.26 11:32

1. 시험 정보

학교/과목	중앙대 서울캠퍼스 일반물리학 (대학물리학)
시험명	2024-1 기말고사
문항수/형식	서술형 1문제
교수명	-
정답/해설	✅ 있음
파일형식	-

2. 출제 범위 & 키워드

열역학 기초, 열평형과 상변화(증기 응축)

📚 키워드
열량 보존, 비열, 잠열(기화열), 증기 응축, 열평형, 물·유리 가열

3. 기출 미리보기

What mass of steam initially at 150℃ is needed to warm 200g of water in a 100g glass
container from 20.0℃ to 60.0℃ ? (specific heat of water:𝐶𝑤
= 4200 J/kg ∙ ℃ , specific heat of
steam: 𝑐𝑠
= 2000 J/kg ∙ ℃ , latent heat of water vaporization: 𝐿𝑣
= 2.30 × 106 J/kg , specific heat
of glass: 𝐶𝑔
= 840 J/kg ∙ ℃)

4. 자료 보기

[기출 문제]

[정답]

Assume no heat loss to surroundings and that the steam cools from 150°C to 100°C, condenses at 100°C, then the resulting water cools to the final 60.0°C.

Heat needed to raise the water (0.200 kg) from 20.0 → 60.0°C:
Q_water = m_w c_w \Delta T = 0.200(kg)\times 4200\frac{J}{kg\cdot°C}\times 40.0°C = 33\,600\;J.

Heat needed to raise the glass (0.100 kg) from 20.0 → 60.0°C:
Q_glass = m_g c_g \Delta T = 0.100\times 840\times 40.0 = 3\,360\;J.

Total heat required:
Q_{req}=33\,600+3\,360=36\,960\;J.

Heat released per kilogram of steam (m = 1 kg):
1. Cool steam 150 → 100°C: c_s(150-100)=2000\times50=100\,000\;J.
2. Condense at 100°C: L_v=2.30\times10^6\;J.
3. Cool condensed water 100 → 60°C: c_w(100-60)=4200\times40=168\,000\;J.

Sum per kg:
Q_{release/kg}=100\,000+2\,300\,000+168\,000=2\,568\,000\;J/kg.

Mass of steam required:
m = \dfrac{Q_{req}}{Q_{release/kg}}=\dfrac{36\,960}{2\,568\,000}=0.01439\;kg.

Answer: m \approx 1.44\times10^{-2}\;kg = 14.4\;g (about 14.4 g of steam).

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