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16.

스테판-볼쯔만의 법칙에 따르면 복사열은 절대온도와 어떤 관계에 있는가?

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① 절대온도의 제곱에 비례한다.

② 절대온도의 4제곱에 비례한다.

③ 절대온도의 제곱에 반비례한다.

④ 절대온도의 4제곱에 반비례한다.

핵심 해설

스테판-볼쯔만 법칙에 따르면 흑체의 복사에너지는 절대온도 \(T\)의 4제곱에 비례합니다. 즉 \(E=\sigma T^4\) 형태이므로 온도가 조금만 증가해도 복사열은 크게 증가합니다.

학습 포인트

이 문항은 복사열 전달에서 스테판-볼쯔만 법칙의 온도 의존성을 묻습니다. 화재에서 복사열은 인접 가연물 착화와 인명피해에 큰 영향을 주므로 절대온도 4제곱 비례 관계를 이해하시는 것이 중요합니다.

선지별 해설

법칙의 핵심 공식은 복사에너지가 절대온도의 4제곱에 비례한다는 것입니다.
문제에서 ‘절대온도’와 ‘복사열’이 함께 제시되었으므로 \(T^4\) 관계를 확인하여야 합니다.
따라서 정답은 ②입니다.
① [X] 복사열은 절대온도의 제곱이 아니라 4제곱에 비례합니다.
② [O] 스테판-볼쯔만 법칙의 핵심은 복사에너지가 \(T^4\)에 비례한다는 점입니다.
③ [X] 복사열은 절대온도 증가에 따라 감소하지 않고 증가합니다.
④ [X] 4제곱이라는 지수는 맞지만 반비례가 아니라 비례 관계입니다.

암기 팁

복사열 문제에서는 ‘절대온도 4제곱’이라는 표현을 공식처럼 기억하시면 좋습니다. 섭씨온도 대신 절대온도 \(K\)를 사용한다는 점도 중요합니다.

맞춤 꼼수

선택지에 ‘4제곱’과 ‘비례’가 함께 있는지를 먼저 찾으시면 스테판-볼쯔만 법칙 문항을 빠르게 해결하실 수 있습니다.

AI로 작성된 해설입니다.

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