중2과학 6단원 물질의 특성 - 밀도
물질의 특성은 특정물질만이 가지고 있는 고유한 성질을 말합니다. 물질의 특성에는 겉보기 성질, 밀도, 끓는점, 어는점, 용해도가 있습니다. 겉보기 성질을 앞에서 정리를 했으니까, 읽어보세요^^
2023.09.13 - [중등과학문제/중2 과학이론] - 중2과학 6단원 물질의 특성 - 물질의 분류 및 겉보기 성질
중2과학 6단원 물질의 특성 - 물질의 분류 및 겉보기 성질
물질이란 물체를 구성하는 재료 또는 본바탕을 말합니다. 물질에 대해서는 1단원에서 언급을 했죠? 물질을 생각하는 물질관이 고대에서 현대까지 어떻게 발전을 했고, 물질을 구성하는 입자인
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밀도
밀도는 단위부피당 질량입니다. 정확하게 말하면 질량을 부피로 나눈 값을 밀도라고 합니다.
예를 들면, 물체 A의 질량이 10g이고, 부피가 10㎤ 일 때 물체 A의 밀도는 10g / 10㎤ = 1g/㎤가 됩니다.
밀도는 물질의 특성입니다. 특성이라는 것은 고유한 성질이죠. 물질의 특성은 물질마다 가지고 있는 고유한 성질을 말합니다. 밀도도 물질의 특성이기 때문에 밀도가 같으면 같은 물질이고, 밀도가 다르면 다른 물질이죠.
여러 가지 물질의 밀도
| 물질 | 밀도(g/㎤) | 물질 | 밀도(g/㎤) |
| 금 | 19,3 | 물 | 1.0 |
| 수은 | 13.5 | 메탄올 | 0.79 |
| 구리 | 8.9 | 이산화탄소 | 0.0019 |
| 철 | 7.9 | 산소 | 0.0014 |
| 납 | 11.3 | 얼음 | 0.92 |
표를 보시면 물질마다 밀도는 정해져 있죠. 따라서 밀도를 알게 되면 어떤 물질인지 쉽게 알 수 있습니다.
표에서 물과 얼음은 같은 물질인데 왜 밀도가 다를까요? 물과 얼음을 구성하는 수소와 산소 간의 결합이 조금 다르기 때문입니다. (정확하게 수소결합이라고 하는데요, 이는 중학교에서 배우지 않지만, 간략하게 설명하면 물이 얼음이 되면 물분자에 있는 수소와 산소가 다른 물분자의 산소와 수소가 결합을 하게 됩니다. 이를 수소결합이라고 하죠. 수소결합으로 인해서 물이 얼음이 되면서 분자 간의 공간이 넓어져서 부피가 커지기 때문입니다. 부피가 커지면 밀도는 조금 작아지겠죠?)
밀도의 특징
1. 물질의 종류에 따라 밀도는 다르죠.
2. 같은 물질이면 양에 관계없이 밀도는 같습니다.
3. 밀도가 큰 물질은 아래로 가라앉고, 밀도가 작은 물질은 위로 뜨게 됩니다.
그림에서 코르크는 가장 위에, 시럽이 가장 아래쪽에 있죠^^ 그럼 밀도는 코르크가 가장 작고, 시럽이 가장 크다는 것이죠^^ 이해가 되시나요??
탐구과정
크기가 다른 철 조각이 준비합니다. 각각의 질량을 재고, 철 조각을 실로 묶어서 물이 담긴 눈금실린더에 넣어서 늘어난 물의 부피를 측정합니다. 여기서 늘어난 물의 부피가 바로 철의 부피입니다.
| 크기 | A(크기가 작은 철) | B(크기가 큰 철) |
| 질량(g) | 11.4 | 19 |
| 부피(㎤ =㎖) | 3 | 5 |
| 밀도(g/㎤) | 3.8 | 3.8 |
표를 보면 질량이 다른 철이지만, 밀도가 같다는 것을 알 수 있죠. 따라서 같은 물질이라면 양에 관계없이 밀도는 일정합니다.
물질의 상태에 따른 밀도
같은 물질이지만, 물질의 상태가 고체, 액체, 기체에 따라서 밀도는 조금씩 달라집니다. 왜냐하면 질량이 같지만, 물질을 구성하는 입자들의 간격이 다르기 때문이죠. 같은 물질일 때 밀도는 고체일 때가 가장 크고, 액체, 기체 순입니다. 고체에서 액체, 기체가 되면서 물질을 구성하는 입자 간의 간격이 넓어지기 때문에 부피가 커지므로 밀도는 작아지게 되죠.
| 같은 물질이라도 물질의 상태에 따라서 밀도는 달라집니다. 같은 물질일 때 상태에 따른 밀도 크기 : 고체 > 액체 > 기체 입니다. 기체는 압력과 온도에 따라서 부피가 크게 변하기 때문에 기체의 밀도는 표시할 때는 반드시 압력과 온도를 같이 표시해야 합니다. |
생활 속에서 밀도
1. 잠수을 할 때 잠수복에는 밀도가 큰 납 벨트를 허리에 차고 잠수를 하죠.
2. 수영을 할 때 구명조끼를 입는 것도 밀도 때문입니다. 구명조끼에는 기체(보통 공기)가 들어 있어서 강물이나 바닷물보다 밀도가 작아서 뜨게 되죠.
3. 풍선을 헬륨을 넣는 것도 밀도 때문이죠. 헬륨은 공기보다 밀도가 작기 때문에 위로 올라가게 됩니다.
4. 집안에 가스 경보기 설치를 할 때 도시가스(LNG)인지, LPG인가에 따라서 위치가 달라집니다. LNG는 공기보다 밀도가 작기 때문에 가스 경보기를 천장에 설치하고, LPG는 공기보다 밀도가 크기 때문에 아래쪽에 설치합니다. 그리고 가스가 누출이 되었을 때 LNG는 창문만 열면 빠져나가지만, LPG는 공기보다 밀도가 크기 때문에 창문을 열고 빗자루로 쓸면서 창문 쪽으로 보내야 합니다.
밀도가 알려진 이야기
밀도라는 개념을 알게 된 계기는 로마의 과학자인 아르키메데스 때문입니다. 아르키메데스는 왕으로부터 왕관과 순금을 각각 줘서 왕관이 100% 순금인지 알아보라고 했을 때 알게 되었습니다.
아르키메데스는 목욕탕에서 탕 속에 들어갔을 때 물이 넘치는 현상을 보고 왕관이 100% 순금으로 되어 있다면 물이 가득 들어 있는 곳에 순금과 왕관을 넣었을 때 넘친 물의 양이 같아야 하겠죠? 하지만, 그렇지 않다는 것으로 밀도라는 개념을 알게 되었다고 합니다.
간단한 문제
1. 빈칸을 채워보세요^^
1. ( )는 단위 부피 당 질량으로, 물질의 ( )에 따라 다르다.
2. 밀도가 ( ) 물질은 위로 뜨고, ( ) 물질은 아래로 가라앉는다.
3. 기체는 ( )와 ( )에 따라 ( )가 크게 변하기 때문에 ( )가 달라집니다.
4. 같은 물질이라도 밀도는 ( ) > ( ) > 기체순입니다.
5. 헬륨을 채운 풍선이 위로 떠오르는 이유는 헬륨이 공기보다 ( )가 크기 때문입니다.
이상 물질의 특성 첫 번째 밀도에 대해서 알아봤습니다. 많은 도움이 되었으면 합니다.