Ⅴ. 열과 우리 생활

교학사 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

질량이 2 kg인 물의 온도를 25 ℃ 올리는 데 필요한 열량은 몇 kcal인가?

그림과 같이 체온을 측정할 때 온도계를 귓속에 갖다 대고 기다린다. 그 이유는 무엇일까?

두 물체의 온도 차 때문에 한 물체에서 다른 물체로 이동하는 에너지를 (      )이라고 한다.

20 ℃의 물 6 kg을 45 ℃로 올리는 데 필요한 열량은 몇 kcal인가?

70 ℃의 물 50 g이 든 비커를 30 ℃의 물 200 g이 든 수조에 넣었다. 비커 속 물과 수조 속 물 사이에서 열의 이동 방향은?

20 ℃의 물과 70 ℃의 물을 섞어서 열평형을 이룰 때 가능하지 않은 온도는 몇 ℃인가?

① 30 ℃	② 40 ℃	③ 50 ℃

④ 60 ℃	⑤ 70 ℃

천장형 냉난방 장치는 냉방을 할 때에는 찬 공기가 실내 전체를 고르게 냉각시켜 효율적이지만, 난방을 할 때에는 비효율적이다. 그 이유는 무엇인가?

온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물체를 따라 열에너지가 전달되는 현상을 무엇이라고 하는가?

일반적으로 난방 장치는 아래쪽에 설치하고 냉방 장치는 위쪽에 설치하는 이유는 무엇인가?

태양과 지구 사이는 거의 진공 상태이다. 태양열이 지구로 전달되는 방식은 무엇인가?

간이 보온병은 그림과 같이 작은 병을 알루미늄박으로 싸고 큰 병 속에 넣은 후 병 사이를 솜으로 채워서 뚜껑을 닫아 만든다. 알루미늄박과 솜이 차단하는 열의 전달 방식을 써라.

(1) 알루미늄박 : (         )

(2) 솜 : (       )

70 ℃의 금속 0.2 kg을 10 ℃의 물 0.1 kg에 넣은 후 시간이 충분히 지났더니 최종 온도가 30 ℃가 되었다. 이 금속의 비열은 얼마인가?

비열이 0.092 kcal/kg℃인 구리 300 g의 온도를 20 ℃에서 60 ℃로 높이는 데 필요한 열량은 얼마인가?(단, 소수점 첫째 자리까지 구한다.)

그래프는 같은 양의 액체와 물을 일정한 세기의 열로 계속 가열할 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다. 이 액체의 비열을 구하라.(단, 소수 두 번째 자리까지 구한다.)

포개어 놓았더니 서로 꽉 끼어서 빠지지 않는 그릇을 어떻게 하면 쉽게 분리할 수 있을까?

그림과 같이 알루미늄과 구리를 붙여 만든 바이메탈을 얼음 속에 넣으면 어느 쪽으로 휘어질까?

다음의 글이 설명하는 용어를 보기에서 골라 기호로 써라.

(1) 물체의 차갑고 뜨거운 정도를 나타내는 양

(2) 접촉한 두 물질의 온도가 같아진 상태

(3) 이웃한 분자들의 충돌에 의해 열을 전달하는 방식

(4) 기체나 액체에서 분자들의 이동에 의해 열을 전달하는 방식

(5) 빛에 의해 열을 전달하는 방식

(6) 질량이 1 kg인 어떤 물질의 온도를 1 ℃ 올리는 데 필요한 열량

(7) 물체의 온도가 높아짐에 따라 부피가 증가하는 현상

	<보 기>
ㄱ. 비열 ㄴ. 열평형 ㄷ. 전도 ㄹ. 복사 ㅁ. 대류 ㅂ. 온도 ㅅ. 열팽창

다음 설명 중 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X를 표시하시오.

(1) 접촉한 두 물체의 온도가 같아지면 열의 이동이 더 이상 일어나지 않는다.	(        )

(2) 가열된 분자들이 직접 이동하여 열을 전달하는 방식을 전도라고 한다.	(        )

(3) 난로를 쬘 때 신문지로 가리면 따뜻함이 느껴지지 않는 것은 복사에 의한 열의 전달을 막기 때문이다.	(        )

(4) 일반적으로 고체가 팽창하는 정도는 액체가 팽창하는 정도보다 크다.	(        )

(5) 질량이 같은 두 물질을 가열할 때 비열이 큰 물질일수록 온도가 빨리 올라간다.	(        )

(6) 물 1 L, 2 L가 담겨 있는 비커 2개를 난로 위에 동시에 올려놓았더니, 1 L 물의 온도가 20 ℃ 올랐다면 2 L 물의 온도는 10 ℃ 오른다. (단, 두 물의 처음 온도는 같다.)	(        )

단원 마무리 문제

열에 관한 설명으로 옳은 것을 모두 고른 것은?

① 열은 차가운 쪽에서 뜨거운 쪽으로 이동한다.

② 열으로 인해 온도 변화, 상태 변화, 열팽창이 일어난다.

③ 비열은 어떤 물질 1 kg의 온도를 1 ℃ 높이는 데 필요한 열량이다.

④ 같은 양의 열을 가할 때 비열이 큰 물질일수록 온도가 빨리 올라간다.

⑤ 열팽창이 일어나는 이유는 온도가 높아질 때 분자들의 운동이 활발해지기 때문이다.

두 물체 A, B를 접촉시켰더니 물체 A와 B의 온도가 시간에 따라 그래프와 같이 변하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 열은 고온에서 저온으로 이동한다. ㄴ. 열평형을 이룰 때까지 어느 정도 시간이 걸린다. ㄷ. 시간이 지날수록 전달되는 열량은 점점 증가한다. ㄹ. 열평형 온도는 A와 B의 처음 온도의 사이의 온도가 된다.

① ㄱ, ㄴ	② ㄴ, ㄷ	③ ㄷ, ㄹ

④ ㄱ, ㄴ, ㄹ	⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ

추운 겨울날 밖에 세워 둔 자전거의 플라스틱을 씌운 손잡이를 잡을 때보다 금속으로 된 부분을 잡을 때 더 차갑게 느껴지는 이유로 옳은 것은?

① 금속 부분의 온도가 플라스틱 부분보다 낮기 때문이다.

② 플라스틱의 비열이 금속보다 작기 때문이다.

③ 플라스틱의 비열이 금속보다 크기 때문이다.

④ 금속 부분이 플라스틱 부분보다 열을 잘 전달하기 때문이다.

⑤ 금속 부분이 플라스틱 부분보다 열을 잘 전달하지 못하기 때문이다.

더운물

진공

은도금

그림은 보온병의 단면으로 내부를 나타낸 것이다. 보온병의 각 부분은 열의 전달 방법 중 어떤 것을 막기 위한 것인지 설명해 보자.

추운 겨울날 양지바른 곳에서 햇빛을 받으면 몸이 따뜻함을 느낀다. 이와 가장 관계가 깊은 현상은?

① 전도	② 대류	③ 복사

④ 열평형	⑤ 열팽창

온도가 15 ℃인 물 0.5 kg의 온도를 35 ℃까지 높이는 데필요한 열량은 몇 kcal일까?

그림과 같이 구리와 철을 맞붙여서 얼음 위에 얹어 놓으면 금속판은 어느 방향으로 휠까?

온도가 100 ℃, 질량이 0.1 kg인 어떤 금속을 온도가 20 ℃, 질량이 0.5 kg인 물에 넣었더니 열평형 온도가 30 ℃가 되었다.  이 금속의 비열은 몇 kcal/kg℃일까? (단, 외부로의 열 손실은 무시한다.)

다음 표는 몇 가지 물질의 비열을 나타낸 것이다.

물질	물	알루미늄	구리
비열(kcal/kg℃)	1	0.211	0.092

(1) 구리 5 kg의 온도를 50 ℃ 높이는 데 필요한 열량은 몇 kcal인가?

(2) 질량이 같은 물과 알루미늄의 온도를 30 ℃ 높이는 데 필요한 열량의 비는?

해풍과 육풍이 생기는 주된 원인으로 가장 적절한 것은?

① 밤과 낮의 길이 차이 때문

② 햇빛을 받는 양의 차이 때문

③ 햇빛을 받는 면적의 차이 때문

④ 바닷물과 지표면의 비열 차이 때문

⑤ 바닷물과 지표면의 부피 차이 때문

정답과 해설

Ⅴ. 열과 우리 생활

1. 50 kcal   2. 온도계와 몸이 열평형을 이루어야 하기 때문이다.   3. 열   4. 150 kcal   5. 70 ℃의 물에서 30 ℃의 물로 이동한다.   6. ⑤   7. 대류에 의해 더운 공기는 위로 올라가고 찬 공기는 아래로 내려오므로, 천장에서 뿜어 나오는 더운 공기는 아래로 내려오지 못해 난방에 효율적이지 않다.   8. 전도   9. 더운 공기는 위로 올라가고 찬 공기는 아래로 내려오기 때문이다.   10. 복사   11. (1) 복사 (2) 전도   12. 0.25 kcal/(kg℃)   13. 1.1 kcal  14. 0.67 kcal/(kg℃)    15. 바깥쪽에는 더운물, 안쪽에는 찬물을 넣는다.   16. 알루미늄   17. (1) ㅂ (2) ㄴ (3) ㄷ (4) ㅁ (5) ㄹ (6) ㄱ (7) ㅅ   18. (1) O (2) X (3) O (4) X (5) X (6) O   19. ②, ③, ⑤   20. ④   21. ④   22. 은도금 : 복사, 진공 : 대류, 마개 : 전도   23. ③   24. 10 kcal   25. 구리    26. 0.71 kcal/(kg℃)   27. (1) 23 kcal (2) 5:1   28. ④

19. ① 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다.

④ 열을 가할 때 비열이 작은 물질일수록 온도가 빨리 오른다.

20. 시간이 지남에 따라 전달되는 열량이 점점 줄어든다.

21. 금속 부분이 플라스틱 부분보다 열을 잘 전달하여 손으로부터 열을 빨리 빼앗아가기 때문이다.

23. 태양열이 빛의 형태로 전달되는 것을 복사라고 한다.

24. [eqn: Q= cmt = rm 1~ kcal/(kg℃) times0.5~ kg times(35-15)~℃]

[eqn: rm =10~ kcal]

25. 구리가 철보다 열팽창률이 높으므로, 온도가 내려가면 구리가 철보다 더 많이 수축한다. 따라서 금속판은 구리쪽으로 휜다.

26. 금속이 잃은 열량=물이 얻은 열량에서

[eqn: c times 0.1~rmkg times (100-30)~℃][eqn: = rm 1~ kcal/(kg℃) times0.5~ kg times(30-20)~℃]에서

[eqn: c= rm0.71~ kcal/(kg℃)]

27. (1) 열량=비열×질량×온도=0.092 kcal/(kg℃)×5 kg×50 ℃=23 kcal

(2)  물과 알루미늄의 비열의 비가 약 5:1이다. 필요한 열량은 질량과 비열, 온도 변화의 곱에 비례하므로 열량의 비는 5:1이다.

28. 육지보다 비열이 큰 바닷물이 천천히 가열되고 천천히 냉각되기 때문이다.