열
뜨거운 물과 찬물이 닿으면 ‘차가움’이 옮겨 갈까?
이 개념 문제 9개 풀기 →열평형
자료 · 계산 코드로 그린 입자 48개 — 열평형 온도는 고온이 잃은 열 = 저온이 얻은 열, 온도 변화는 차이가 지수로 줄어드는 단순 모형
해 볼 것 · 먼저 예상해 보세요 — 80 °C 와 20 °C 물이 닿으면 몇 °C 에서 만날까요? ▶ 를 누른 뒤 B 의 질량을 두 배로 바꿔 다시 해 봐요.
온도는 입자 운동이 활발한 정도예요. 온도가 다른 두 물체가 닿으면 옮겨 가는 것은 ‘차가움’이 아니라 열이고, 늘 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동해요. 두 온도가 같아지면(열평형) 더 변하지 않아요.
숟가락 · 방 안 공기 · 햇볕은 열을 어떻게 전할까?
이 개념 문제 6개 풀기 →판에서 퍼지는 열 3D
자료 · 계산 코드로 푼 열 전도 모형 — 열확산도 구리 111 · 알루미늄 97 · 철 23 · 스테인리스강 4.2 mm²/s(공학 편람 값), 판 10 cm · 50 × 50 칸
해 볼 것 · 판의 재료를 바꿔 열이 끝까지 퍼지는 빠르기를 견줘 보세요.
방 안 공기의 대류 3D
자료 · 계산 코드로 그린 설명용 모형 — 방을 높이 10층으로 나눈 어림 모형, 공기 알갱이는 공기가 도는 길을 보여 주는 그림
해 볼 것 · 난로를 아래 · 위로, 에어컨을 위 · 아래로 옮겨 방 전체가 고르게 되는 쪽을 찾아보세요.
전도는 이웃한 입자끼리 운동이 차례로 전해지는 것(주로 고체), 대류는 데워진 입자들이 직접 이동하며 도는 것(액체 · 기체), 복사는 입자를 거치지 않고 빛으로 바로 전해지는 것이에요. 보온병은 세 가지를 모두 막아요.
같은 햇볕에 왜 모래사장이 바닷물보다 뜨거울까?
이 개념 문제 8개 풀기 →비열 — 같은 열로 데우기
자료 · 계산 비열은 화학 편람의 어림값(물 4.2 · 에탄올 2.4 · 식용유 2.0 · 알루미늄 0.9 · 모래 0.8 · 철 0.45 · 구리 0.39 J/g·°C)
해 볼 것 · 물 · 식용유 · 모래를 골라 가열 시간을 끝까지 움직여 보세요. 어느 쪽 그래프가 가장 가파른가요?
같은 열을 받아도 물질마다 온도가 오르는 정도가 달라요. 1 g 의 온도를 1 °C 높이는 데 드는 열이 비열이고, 열량 = 비열 × 질량 × 온도 변화 예요. 물은 비열이 커서 천천히 데워지고 천천히 식어요.
여름에 다리 이음매에 틈을 두는 까닭은?
이 개념 문제 7개 풀기 →열팽창 · 바이메탈
자료 · 계산 팽창 계수는 화학 편람 어림값(1 °C 마다 알루미늄 23 · 구리 17 · 철 12 · 유리 9 × 10⁻⁶), 바이메탈의 휜 정도는 크게 과장
해 볼 것 · 온도를 올려 네 막대가 늘어나는 길이를 견주고, ‘바이메탈’에서 위 · 아래 금속을 바꿔 휘는 쪽을 찾아보세요.
물체를 데우면 입자 운동이 활발해져 입자 사이의 거리가 멀어지고 부피가 늘어나요(열팽창). 늘어나는 정도는 물질마다 달라요 — 다리 · 철길 이음매의 틈, 온도 조절기 속 바이메탈이 이 성질을 이용해요.
80 °C 물 100 g 과 20 °C 물 100 g 을 섞었을 때 열평형 온도로 가장 알맞은 것은? (밖으로 열이 새지 않아요)
- 차가운 물체의 ‘차가움’이 옮겨 간다? — 옮겨 가는 것은 열이고, 늘 높은 온도에서 낮은 온도로 가요.
- 열평형이 되면 열이 사라진다? — 두 물체의 온도가 같아져 더 이동하지 않을 뿐이에요.
- 대류는 고체에서도 일어난다? — 입자가 직접 움직이는 액체 · 기체에서 일어나요.
- 같은 열을 받으면 온도가 똑같이 오른다? — 비열이 작을수록 더 많이 올라요.
- 열팽창은 입자가 커지는 것이다? — 입자 사이의 거리가 멀어지는 거예요.
한 장 요약
한 장 요약
- 온도 = 입자 운동이 활발한 정도. 열은 높은 온도 → 낮은 온도로 이동해 열평형(같은 온도)이 돼요. 고온이 잃은 열 = 저온이 얻은 열.
- 전도(이웃 입자로, 고체) · 대류(입자가 직접 이동, 액체 · 기체) · 복사(빛으로 바로, 빈 공간도).
- 비열 = 1 g 을 1 °C 높이는 열(J/g·°C). 열량 = 비열 × 질량 × 온도 변화. 물은 비열이 커요.
- 열팽창: 입자 사이 거리가 멀어져 부피 증가, 물질마다 다름 — 이음매의 틈, 바이메탈.
교육과정 · 2022 개정 중학교 과학 · 1학년 · 열 · [9과03-01]~[9과03-03] · 열평형은 시간-온도 그래프로, 열의 이동은 입자 모형으로 다뤄요.
Practice
문제 풀기 30문제
온도가 높을수록 물질을 이루는 입자의 운동은?
온도가 다른 두 물체가 닿아 있을 때 열이 이동하는 방향은?
냄비를 데우면 손잡이까지 뜨거워지는 열의 이동 방식은?
햇볕이 텅 빈 우주를 지나 지구를 데우는 열의 이동 방식은?
비열이 4.2 J/g·°C 인 물 100 g 의 온도를 10 °C 높이는 데 드는 열량은 몇 J 일까요? (열량 = 비열 × 질량 × 온도 변화)
답J물체를 데우면 부피가 커지는 현상을 무엇이라고 할까요?
열평형에 대한 설명으로 옳은 것은?
80 °C 물 100 g 과 20 °C 물 100 g 을 섞었어요. 밖으로 열이 새지 않을 때 열평형 온도는 몇 °C 일까요?
답°C시간-온도 그래프에서 뜨거운 물과 찬물이 맞닿은 뒤의 변화로 옳은 것은?
겨울에 난로를 방의 아래쪽에 두는 까닭과 관계있는 열의 이동 방식은?
전도 · 대류 · 복사를 바르게 설명한 것은?
같은 세기로 같은 질량의 물과 식용유를 데웠어요. 먼저 뜨거워지는 쪽과 그 까닭은?
바닷가 마을이 내륙보다 여름에 덜 덥고 겨울에 덜 추운 까닭은?
비열이 0.45 J/g·°C 인 철 200 g 에 1800 J 의 열을 주었어요. 철의 온도는 몇 °C 올라갈까요?
답°C철길의 레일 이음매에 틈을 두는 까닭은?
열팽창이 일어날 때 입자의 변화로 옳은 것은?
80 °C 물 100 g 과 20 °C 물 200 g 을 섞었어요. 밖으로 열이 새지 않을 때 열평형 온도는 몇 °C 일까요?
답°C표는 뜨거운 물이 든 컵을 찬물이 든 수조에 넣고 잰 온도예요. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?
시간(분) 0 2 4 6 8 컵 속 물(°C) 70 52 42 38 38 수조 물(°C) 20 30 35 38 38 시간에 따른 두 물의 온도 보온병이 열의 이동을 막는 방법을 바르게 짝지은 것은?
어떤 물질 50 g 에 1000 J 의 열을 주었더니 온도가 10 °C 올랐어요. 이 물질의 비열은 몇 J/g·°C 일까요?
답J/g·°C같은 질량의 물 · 모래 · 철에 같은 열을 주었을 때 온도가 많이 오르는 차례로 옳은 것은? (비열 — 물 4.2, 모래 0.8, 철 0.45 J/g·°C)
길이 1 m(1000 mm)인 철 막대는 온도가 1 °C 오를 때마다 처음 길이의 0.000012 배씩 늘어나요. 온도가 50 °C 오르면 몇 mm 늘어날까요?
답mm알루미늄(위)과 철(아래)을 붙인 바이메탈을 데웠어요. 휘는 방향은? (같은 온도 변화에 알루미늄이 철보다 더 많이 늘어나요)
꽉 닫힌 유리병의 금속 뚜껑을 뜨거운 물에 잠깐 담그면 쉽게 열리는 까닭은?
찬 음료수 캔을 손으로 오래 쥐고 있으면 손이 차가워지는 까닭을 열의 이동 방향과 입자 운동으로 설명하세요.
에어컨을 방의 위쪽에 다는 까닭을 열의 이동 방식으로 설명하세요.
같은 세기의 가열 장치로 물 100 g 과 식용유 100 g 을 함께 1분 동안 데웠더니 물의 온도가 10 °C 올랐어요. 식용유의 온도는 몇 °C 올랐을까요? (비열 — 물 4.2, 식용유 2.1 J/g·°C)
답°C전기다리미의 바이메탈 온도 조절기가 다리미가 너무 뜨거워지지 않게 하는 원리를 설명하세요.
60 °C 물 A 200 g 과 15 °C 물 B 100 g 을 섞었어요(열 손실 없음). 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. 열평형 온도는 45 °C 이다. ㄴ. A 가 잃은 열과 B 가 얻은 열은 같다. ㄷ. 열평형이 된 뒤 B 의 입자 운동은 처음보다 둔해진다.)
같은 질량의 물질 A, B 를 같은 세기로 데웠더니 같은 시간 동안 A 는 10 °C, B 는 25 °C 올랐어요. 옳은 것만을 있는 대로 고른 것은? (ㄱ. 비열은 A 가 B 보다 크다. ㄴ. 같은 시간 동안 받은 열은 B 가 더 많다. ㄷ. 둘 가운데 바닷가의 기온 변화를 줄이는 물에 더 가까운 성질은 A 이다.)
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