중2 과학 8단원 기말고사 기출문제 - 3

8단원은 열과 관련된 단원입니다. 열의 이동, 단열, 열평형, 열량, 비열, 열팽창에 대한 내용으로 구성되어 있죠.  앞에서 열의 이동, 단열, 열평형, 열량, 비열에 대해서 문제 풀이를 했고, 오늘은 열팽창이 관련된 문제를 보도록 하겠습니다.

- 첫 번째 문제 -

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

- 문제 풀이 -
비열이란 물질 1kg을 1도 올리는 데 필요한 열량을, 비열의 물질마다 달라요. 그래서 물질의 특성으로 봅니다. 그리고 비열을 구하는 공식은 열량을 구하는 공식에서 유도가 되는데요,
열량 = 비열 X 질량 X 온도변화, 그럼 비열 = 열량 / (질량 X 온도변화)로 알 수 있습니다. 같은 열량, 같은 질량은 경우 비열이 크면 온도변화는 작고, 비열이 작으면 온도변화는 큽니다. 즉, 비열과 온도변화는 반비례 관계라는 것이죠.
우리 생활에서 비열은 다양하게 볼 수 있는데요, 사람몸에 가장 많은 것 물입니다. 물은 비열이 큰 편이라서 온도변화가 작은 편이죠. 그래서인지 여름철에 온도가 30도 이상 올라가도 체온 변화가 작은 이유이죠.
그럼 보기 하나씩 볼까요?
1) 인체는 대부분이 물이라 체온 변화가 작다.
- 물의 비열이 크기 때문에 주변의 온도 변화가 심해도 우리 체온 변화는 작은 편입니다.
2) 사막 지역은 해안 지역보다 온도 변화가 심하다.
- 사막에는 모래가 많고, 해안 지역은 물이 많죠? 그럼 모래와 물 중 비열은 물이 큽니다. 따라서 모래는 비열이 작기 때문에 온도 변화가 심한 편입니다.
3) 찜질팩 속에 뜨거운 물이나 찬물을 넣어 찜질한다.
- 물의 비열이 크기 때문에 온도가 천천히 변하기 때문이죠.
4) 전깃줄은 여름에 늘어나고 겨울에는 팽팽해진다.
- 여름에는 온도가 높죠? 그럼 물질을 구성하는 입자들 간의 간격이 멀어지게 됩니다. 그래서 전깃줄이 여름에는 늘어나죠? 이는 비열과 상관이 없고, 열팽창현상 때문에 나타나는 현상입니다.
5) 라면을 끓일 때는 뚝배기보다 금속 냄비를 사용한다.
- 뚝배기는 금속 냄비보다 비열이 큰 편입니다. 그렇기 때문에 온도 변화가 큰 금속 냄비를 사용하여 라면을 끓이죠. 만약 뚝배기로 라면을 끓이면 시간도 오래 걸리지만, 라면을 끓고 나서 먹을 때 천천히 식기 때문에 불어 터진 면을 먹을 수 있죠.

정답 보이시죠??

- 두 번째 문제 -

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

- 문제 풀이 -
열팽창이란 물질에 열을 가하면 물질을 구성하는 입자들의 운동이 활발해지면서 입자들 간의 간격이 멀어지면서 부피 또는 길이가 늘어나는 현상입니다. 열팽창 정도는 고체보다는 액체, 액체보다는 기체가 크고, 그 이유는 입자들 간의 거리 때문이죠.
ㄱ. 다리의 이음새에 틈을 만든다.
- 여름철에는 온도가 올라가고, 겨울철에는 온도가 내려가죠? 여름철에는 온도가 높아서 물질을 구성하는 입자들의 운동이 활발하고, 그러면 입자들 간의 간격이 멀어지면서 벌어지는 다리라면 이음새 부분이 늘어날 수 있어서 이음새 부분에 틈을 만드는 것이죠.
ㄴ. 페트병에 음료수를 가득 채우지 않는다.
- 페트병을 보면 음료수가 가득 들어 있지 않습니다. 왜? 페트병을 냉장고에 보관을 하지만, 마트나 편의점에서는 일부만 냉장고에 있고, 나머지는 창고에 있습니다. 여름철이 되면 온도가 올라가고, 창고도 온도가 올라가게 되면 페트병의 온도가 올라갑니다. 그러면 페트병의 온도가 올라가면 페트병에 있는 음료수도 온도가 올라가서 부피가 팽창이 일어나서 터질 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해서입니다.
ㄷ. 겨울철 운동장의 철봉이 나무 의자보다 더 차갑다.
- 철봉이나 나무 의자 모두 겨울철 밖에 있죠? 근데 철봉이 더 차갑죠? 이는 비열 때문입니다. 철봉이 비열이 나무의 비열보다 작기 때문에 온도가 더 빨리 내려가기 때문이죠.

정답 보이시죠??

- 세 번째 문제 -

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

- 문제풀이 -
금속에 열을 가하면 금속을 구성하는 입자들의 운동이 활발해지고, 입자들 간의 간격이 멀어지겠죠? 그러면 부피가 늘어나는데 그림에서 모두 넓어져야겠죠?
그럼 정답 보이시나요??

- 네 번째 문제 -

모중학교 2학년 과학 기말고사 기출문제 참조

- 문제풀이 -
열팽창 정도는 고체보다는 액체가 크고, 액체보다는 기체가 큽니다. 왜? 물질을 구성하는 입자들 간의 간격이 다른데, 기체인 경우 입자들 간의 간격이 가장 넓기 때문이죠.
그럼 기체인 경우 온도가 올라가서 열팽창이 일어난다면 어떻게 될까요?
샤를법칙에 의하면 '같은 기압인 경우 기체의 온도를 1도씩 올린다면 모든 기체의 부피는 1/273 씩 증가한다'라고 나와 있습니다. 따라서 같은 기압일 때 수소, 산소, 질소 기체를 1도씩 올린다면 부피는 1/273 씩 증가하기 때문에 열팽창 정도는 같습니다.

이상 열팽창에 관한 문제 풀이였습니다. 공부하는 데 도움이 되었으면 합니다.^^