열량 계산: 풀이 과정과 융해 그래프

이때 에너지는 입자의 운동을 빠르게 하는 데가 아니라 결정 구조를 무너뜨리는 데 쓰입니다. 입자가 제자리를 벗어나면서 물질이 액체로 바뀝니다. 마지막 결정이 녹을 때까지 온도는 녹는점에 머물기 때문에 그래프에 수평 구간이 생깁니다. 그 길이는 mL에 비례하므로, 융해열과 질량이 클수록 수평 구간이 길어집니다.

모든 단계에서 가열기가 같다고 보면 시간은 흡수한 열량에 비례하고, 그래프 각 구간의 길이는 그 구간의 Q에 비례합니다. 시간 눈금은 임의로 정하고 온도는 정확히 표시합니다. 물질이 녹는점에 있으면 그래프는 곧바로 수평 구간에서 시작합니다. "공책처럼" 모드에서는 점이 모눈선 위에 오도록 칸 눈금을 골라 줍니다.

거의 언제나 표의 값 때문입니다. 물의 비열은 4200 또는 4186 J/(kg·°C), 얼음의 융해열은 3.4·10⁵ 또는 3.33·10⁵ J/kg, 물의 기화열은 2.3·10⁶ 또는 2.26·10⁶ J/kg로 쓰입니다. 설정에서 문제집과 같은 표를 고르거나 문제에 주어진 수치를 입력하세요. "내 답 확인하기"는 어떤 표로 계산하면 답이 맞는지도 알려 줍니다.

따뜻한 물이 0 °C까지 식으면서 내놓을 수 있는 열량에는 한계가 있습니다. 이 열이 얼음을 0 °C까지 데우고 모두 녹이는 데 필요한 열보다 적으면 얼음은 일부만 녹고, 컵 안의 온도는 0 °C가 됩니다. 이 온도에서 얼음과 물은 평형을 이룹니다. 녹은 얼음의 질량은 남은 열량을 융해열 L로 나눈 값입니다.

비열은 물질의 종류뿐 아니라 상태에 따라서도 달라집니다. 얼음은 2100 J/(kg·°C), 물은 4200(또는 4186), 수증기는 약 2000입니다. 그래서 얼음의 가열과 물의 가열은 서로 다른 식을 쓰는 다른 단계이고, 그래프에서 기울기도 다릅니다. 같은 전력이면 얼음은 물보다 약 두 배 빨리 데워집니다.