얼음의 양을 계산하기 위해서는 열평형의 원리를 사용합니다. 물과 얼음이 섞일 때 열평형 상태에서 물의 온도를 맞추기 위해 필요한 얼음의 양을 계산할 수 있습니다. 다음은 열평형에 관한 식입니다: \[ \text{(수돗물의 열 손실)} = \text{(얼음의 열 흡수)} \] 수돗물의 열 손실: \[ \text{m}_\text{물} \cdot c_\text{물} \cdot (\text{T}_\text{초기} - \text{T}_\text{변화}) \] 얼음의 열 흡수: \[ \text{m}_\text{얼음} \cdot L_f + \text{m}_\text{얼음} \cdot c_\text{물} \cdot (\text{T}_\text{변화} - 0) \] 여기서: - \(\text{m}_\text{물} = 4 \, \text{kg}\)는 물의 질량 - \(c_\text{물} = 4.18 \, \text{kJ/kg°C}\)는 물의 비열 - \(\text{T}_\text{초기} = 20°C\)는 초기 수온 - \(\text{T}_\text{변화} = 10°C\)는 목표 수온 - \(\text{m}_\text{얼음}\)는 얼음의 질량 - \(L_f = 334 \, \text{kJ/kg}\)는 얼음의 융해열 이 관계식을 통해 얼음의 질량을 계산합니다: \[ 4 \cdot 4.18 \cdot (20 - 10) = \text{m}_\text{얼음} \cdot 334 + \text{m}_\text{얼음} \cdot 4.18 \cdot (10 - 0) \] \[ 167.2 = \text{m}_\text{얼음} \cdot (334 + 41.8) \] \[ = \text{m}_\text{얼음} \cdot 375.8 \] \[ \text{m}_\text{얼음} = \frac{167.2}{375.8} \approx 0.445 \, \text{kg} = 445 \, \text{g} \] 따라서, 보기 중 가장 가까운 값은 400g입니다. 따라서 보기 4가 가장 적합합니다.