適用レベル
難易度: ★★★
質量$2.0\,\rm{kg}$,温度$800^\circ\rm{C}$の鉄片を温度$20^\circ\rm{C}$の油に投げ込み,焼き入れをおこなう.
よく撹拌して平衡状態に達したとき,油の温度を$50^\circ\rm{C}$以下に保ちたい.
この操作において必要となる油の質量を求めよ.
ただし,鉄の比熱は$0.473\,\rm{kJ/(kg\cdot K)}$,油の比熱は$1.967\,\rm{kJ/(kg\cdot K)}$で一定とし,熱損失は無視する.
鉄片が失う熱量と油が受ける熱量は等しいので,
\[
2.0×0.473×(800-50)=m×1.967×(50-20)
\]
\[m=\frac{2.0×0.473×750}{1.967×30}=12.02\,\rm{kg}\]