중2 과학 열평형 문제

지역마다 다르지만, 출근하는데 비가 오네요~~ 서울은 눈이 오는지, 행안부에서 재난문자로 집 앞에 쌓인 눈은 본인이 치우자고~~~ 암튼, 겨울은 겨울이네요~~

제가 좋아하는 말 중 "겨울이라면 반드시 봄은 온다"는 말이 있어요~~ 인생을 살다 보면 우여곡절이 많죠? 인생곡선을 주식 차트와 비교를 하는데, 주식 차트를 보면 항상 우상향은 없잖아요. 올라가다가 내려가고, 또 올라가다가 내려가고, 큰 악재를 만나면 급락이 나오기도 하고, 큰 호재가 나온 급상승을 하기도 하고요~~ 우리 인생도 마찬가지라고 생각을 합니다.

사람마다 다르겠지만, 지금이 겨울이라고 생각이 든다면, 반드시 봄은 옵니다. 왜? 자연의 섭리이니까요~~ 힘내세요^^

서론이 길었네요~~ ㅋㅋㅋㅋ 그럼 문제를 볼까요??

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

- 문제풀이 -
우선 열평형은 온도가 다른 두 물체를 접촉시켰을 때 두 물체의 온도가 같아지는 현상입니다. 이때 열은 이동은 하는데요, 고온의 물체에서 저온의 물체로 이동을 하죠. 그리고 고온의 물체에서 저온의 물체로 열이 이동을 하면 고온의 물체는 열을 잃어버리게 되고, 저온의 물체는 열을 얻게 되죠? 여기서 중요한 것은 잃은 열량과 얻은 열량은 항상 같아야 한다는 것^^ 이 부분은 꼭 기억하세요^^

문제를 보면 고온의 금속 물체를 저온의 물속에 넣었는데, 두 물체의 온도가 같아지는 실험입니다. 여기서 열평형은 일어났는데, 열평형이 되었을 때 온도는 그래프로 확인이 가능하죠? 바로 25도 입니다. 왜? 물의 온도가 25도 이상 올라가지 않고 있기 때문이죠.

보기를 볼까요?
ㄱ. 물이 금속보다 비열이 크다.
- 일반적으로 물의 비열은 큰 편입니다. 그래서 '맞다'라고 하면 안 돼요. 정확하게 알고 넘어가야 해요. 비열을 구하기 위해서 열량 구하는 공식을 이용하면 됩니다.
열량 = 비열 X 질량 X 온도변화
금속은 열을 잃었죠? 그럼 잃은 열량은 어떻게 구할까요? 우선, 금속의 비열을 x라고 하고, 질량은 m, 온도변화는 50도입니다. (온도변화는 처음 금속의 온도가 75도이고, 열평형이 되었을 때 온도가 25도 이므로 빼면 됩니다.) 그럼 열량은 x X m X 50 이 됩니다.
물은 열량은 얻었죠? 그럼 얻은 열량을 구하면 되는데요, 물의 비열을 y, 질량은 m(문제에서 금속과 물의 질량은 같다고 하므로), 온도변화는 10도이네요. (처음 물의 온도는 15도, 열평형이 되었을 때 온도는 25도 이므로) 그럼 열량은 y X m X 10 이 됩니다.
두 식이 같아야 하므로
x X m X 50 = y X m X 10
계산을 하면 y = 5x 가되므로, 물의 비열이 금속의 비열보다 5배 크다는 것 알 수 있습니다.

ㄴ. 0초부터 t 초까지 금속에서 물로 열이 이동한다.
- 열은 항상 고온에서 저온으로 이동합니다. 문제에서 금속이 고온의 물체이고, 물이 저온의 물체이므로 금속에서 물 쪽으로 열이 이동하겠죠??

ㄷ. 0초부터 t 초까지 금속의 온도 변화량이 물의 온도변화량보다 크다.
- 열평형이 될 때 시간은 t초입니다. 그럼 t초일 때 온도는 열평형이 되었을 때 온도이죠? 온도변화량은 큰 온도에서 작은 온도를 빼면 되므로, 금속은 처음 온도가 75도, 열평형이 되었을 때 온도가 25도 이므로, 온도변화량은 50도, 물의 온도변화량은 10도 이므로 금속의 온도변화량이 크죠.

따라서 정답은 ㄱ, ㄴ, ㄷ 모두 되네요^^

  - 두 번째 문제 -

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

1. 물이 얻은 열량, 2. 물체 A가 잃은 열량, 3. 물체 A의 비열을 구하시오.

- 문제 풀이 -
총 3문제 단답식 문제이네요. 하나씩 풀어볼까요?

1. 물이 얻은 열량은??
- 열량 구하는 공식만 알면 전혀 어려운 문제는 아니네요. 열량 = 비열 X 질량 X온도변화 라고 했습니다. 물의 비열은 1, 질량은 400g, 온도변화는 10도이네요. 여기서 주의할 점은 질량의 단위인데요, 문제에서 비열의 단위를 보면 kg으로 되어 있죠? 근데, 질량의 단위는 g이네요. 공식에 질량을 넣을 때 비열의 단위와 같게 해줘야 해요. 따라서 400g을 0.4kg으로 해야 합니다.
그럼 물이 얻은 열량은 1 X 0.4 X 10 = 4가 되네요. (단위는 빼서 계산을 했습니다. 참고하세요.)

2. 물체 A가 얻은 열량은?
- 물체 A의 비열을 모르는데, 어떻게 구할 수 있을까요? 못 구하죠? 하지만, 이미 답은 나와 있죠? 왜? 문제에서 고온이 물체 A이고, 저온이 물이죠? 그럼 열은 고온에서 저온으로 이동하므로, 물체 A에서 물 쪽으로 열은 이동합니다. 그러면 물체 A는 열을 잃고, 물은 열을 얻는데, 잃은 열량과 얻은 열량은 같죠. 따라서 물이 얻은 열량이 4라면 물체 A가 잃은 열량도 4입니다. (단위는 뺐어요^^)

3. 물체 A의 비열을 구하시오.
- 물체 A가 잃은 열량은 알고 있으므로 열량 구하는 공식에 대입을 하면 비열을 구할 수 있습니다.
우선, 물체 A의 비열을 x, 질량은 200g인데, 0,2kg으로 바꿔주고, 온도변화는 70도에서 30도를 뺀 40도, 열량은 4이죠. 식에 대입을 하면 4 = x X 0.2 X 40으로 x를 계산을 하면 됩니다.
물체 A의 비열을 0.5가 되네요. (단위는 뺐어요~~)

열평형문제 와 비열문제를 같이 봤습니다. 열량 구하는 공식 꼭 기억하세요^^
여러분 공부하는 데 조금이나마 도움이 되었으면 합니다.