Ⅴ. 열과 우리 생활

금성 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

(      ) : 물체의 차고 뜨거운 정도를 숫자로 나타낸 것

다음 글에서 설명하는 온도의 종류를 써 보자.

(1) 물의 어는점은 0 ℃, 끓는점은 100 ℃로 정하고 그 사이를 100등분한 것으로 단위는 ℃를 사용한다.

(2) 물질을 구성하는 분자의 운동 상태와 직접적인 관련이 있는 것으로 단위는 K(켈빈)을 사용한다.

그래프는 온도가 다른 두 물체를 접촉해 놓고 시간에 따라 온도 변화를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

(1) 온도가 높은 물체와 온도가 낮은 물체의 그래프를 각각 고르면?

(2) A와 B 사이에서 열의 이동 방향은?

(3) 시간이 충분히 지난 후, A와 B의 그래프가 C와 같이 되는 이유는 무엇인가?

(4) C와 같은 상태를 무엇이라 하는가?

(      ) : 어떤 물질 1 kg의 온도를 1 ℃만큼 높이는 데 필요한 열량

[eqn: 비열(c) = {(~~~~~)} over{질량(m) times온도~변화(Delta t)]

(      ) : 어떤 물체의 온도를 1 ℃만큼 높이는 데 필요한 열량

비열에 대한 설명으로 옳은 것은 O, 옳지 않은 것은 X로 표시하시오.
(1) 금속의 비열은 금속의 종류에 관계없이 일정하다.

(         )

(2) 어떤 물체의 온도를 1 ℃ 높이는 데 필요한 열량은 열용량이라고 한다.	(	)

다음 중 열팽창과 관계있는 현상에는 O, 관계없는 현상에는 X를 표시하시오.

(1) 선로 이음새에 틈을 주어 열차가 선로를 이탈하지 않게 한다.	(	)

(2) 나무 의자보다 돌의자가 더 차게 느껴진다.	(	)

(3) 에펠탑의 길이는 여름철이 겨울철보다 더 늘어난다.

(	)

(4) 뜨거운 음식은 내열 유리 그릇에 담는다.	(	)

열에 의한 길이와 부피의 팽창

∙바이메탈 : (	) 정도가 다른 두 금속판을 붙여서 만든다.

∙온도가 (	)지면 팽창이 잘 되지 않는 금속 쪽으로 휘어지고, 온도가 원래대로 다시 낮아지면 원래의 모양으로 되돌아간다.

∙다리미는 (	)을 이용하여서 온도를 조절한다.

다음 중 고체의 열팽창을 이용한 경우에는 A, 액체의 열팽창을 이용한 경우에는 B로 표시하시오.

(1) 콘크리트 다리 중간중간에 이음새를 만들어 틈을 둔다.

(         )

(2) 알코올이나 수은이 든 온도계를 이용하여 온도를 측정할 수 있다.	(	)

다음 (     ) 안에 알맞은 말을 써 보자.

(1) 열이 물체를 따라 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되는 현상을 열의 (         )라고 한다.

(2) 물체의 한쪽을 가열하면 분자의 움직임이 빨라져서 가까이에 있는 다른 (	)에게도 그 움직임이 전해져 물체 전체가 뜨거워지게 된다.

추운 지방의 집은 일반적으로 벽의 두께가 두껍다고 한다. 그 이유를 열의 전도와 연관지어 설명해 보자.

다음 (     ) 안에 알맞은 말을 써 보자.

액체나 기체 상태의 분자가 직접 이동하여서 열이 전달되는 방식을 ㉠ (      )라 하고, 열이 물질의 도움 없이 직접 전달되는 방식을 ㉡ (       )라고 한다.

냄비가 가스레인지의 한쪽 바닥만 걸쳐져 있어도 냄비 속의 국이 끊는다. 이것은 어떤 현상으로 설명할 수 있을까?

다음 (     ) 안에 알맞은 말을 써 보자.

(1) 열의 전달을 막는 것은 ㉠ (      )이라고 하며, 열의 전달을 효과적으로 막기 위해서는 ㉡ (       ), 대류, 복사에 의한 열의 전달을 모두 막아야 한다.

(2) 우리가 살고 있는 집의 이중 유리창 속에는 (       ) 가 들어 있어 열의 전달을 효율적으로 막아준다.

(3) 열을 사용하는 동안 열이 (       ) 온도로 흘러가면 효용성이 더 낮아진다.

단원 마무리 문제

다음 글의 (    ) 안에 알맞은 말을 옳게 짝지은 것은?

뜨거운 물체에서 차가운 물체로 이동하는 에너지를 ( ㉠ )이라 하고, 두 물체의 온도가 같아져서 더 이상 ( ㉠ )의 이동이 없는 상태를 ( ㉡ ) 상태라고 한다.

㉠	㉡	㉠	㉡

① 온도	열	②	열	온도

③ 열	열평형	④	온도	열평형

⑤ 열	열평균

그래프는 뜨거운 물과 차가운 물을 접촉해 놓았을 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다. 차가운 물이 얻은 열에너지가 2,000 kcal라면 따뜻한 물이 잃은 열에너지는?(단, 외부로 빠져나간 열은 없다.)

① 100 kcal	② 300 kcal	③ 900 kcal

④ 1,800 kcal	⑤ 2,000 kcal

물체 A와 B의 질량 비가 1 : 2이고, 비열 비가 2 : 3이라면 같은 열량을 가했을 때 두 물체 A와 B의 온도 변화 비는?

① [eqn: 1over2 : 2over3]	② 2 : 3	③ 3 : 1

④ 3 : 4	⑤ 8 : 9

열팽창 현상으로 설명할 수 있는 것만 보기에서 모두 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 다리에 이음새를 만들어 틈을 둔다. ㄴ. 선로 이음새에 틈을 주어 열차가 선로를 이탈하지 않도록 한다. ㄷ. 자전거의 손잡이에서 고무 부분보다 금속 부분이 더 차갑다.

① ㄷ	② ㄱ, ㄴ	③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

그림은 열팽창 정도가 다른 두 금속을 붙여 만든 바이메탈을 나타낸 것이다. B가 A보다 열팽창 정도가 크다고 할 때, 온도가 올라갈 때와 내려갈 때 바이메탈이 휘는 방향을 옳게 나타낸 것은?

	온도가 올라갈 때	온도가 내려갈 때
①	위쪽	위쪽
②	위쪽	아래쪽
③	아래쪽	위쪽
④	아래쪽	아래쪽
⑤	위쪽	변화 없다.

그림과 같이 시험관에 물을 넣고 시험관 위쪽을 가열하면 시험관의 위쪽에 있는 물은 끓지만, 시험관의 아래에 있는 물은 끓지 않는다. 이와 같은 원리로 설명할 수 있는 것을 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물은 위쪽에서부터 언다. ㄴ. 난방용 라이에이터는 바닥에 설치한다. ㄷ. 산 위에서 밥을 하면 물이 빨리 끓는다. ㄹ. 에어컨은 위쪽에서 설치한다.

다음 우리 주변에서 자주 일어나는 현상 중 열의 이동 방법이 다른 하나는?

① 공장의 굴뚝은 높이 세운다.

② 난로를 방의 중간에 설치한다.

③ 냉장고에서 냉동실은 위쪽에 있다.

④ 겨울철 양지 바른 곳에 있으면 따뜻함을 느낀다.

⑤ 해안 지방에서 낮에는 바다에서 육지로 바람이 분다.

더운 여름날 얼음을 운반하려고 한다. 얼음을 덜 녹게 하는 운반 방법을 (가)와 (나) 중에 고르고, 그 이유를 옳게 설명한 것은?

(가) 얼음을 스타이로폼 상자에 넣어서 운반한다.

(나) 튼튼한 금속으로 만든 가방에 넣어 운반한다.

① (가) - 전도가 잘 되기 때문

② (나) - 전도가 잘 되지 않기 때문

③ (나) - 전도가 잘 되기 때문

④ (가) - 전도가 잘 되지 않기 때문

⑤ (가), (나) 모두 같다. - 두 경우 모두 전도가 잘 되기 때문이다.

그림과 같이 끓는 물에 금속을 넣고 3～4분 정도 지난 후, 끓는 물에서 금속을 꺼내 열량계 안의 찬물에 넣고 잘 저어 주면서 찬물의 온도를 측정하는 실험을 하였다.

이 실험의 결과가 다음과 같을 때 이 금속의 비열은 얼마인가?(단, 소수 둘째 자리까지 구하시오.)

∙ 금속의 질량 : 100 g

∙ 금속의 처음 온도 : 100 ℃

∙ 찬물의 질량 : 200 g

∙ 찬물의 처음 온도 : 20 ℃

∙ 금속과 물의 열평형 온도 : 30 ℃

그림과 같이 알루미늄 막대에 촛농으로 나무 막대를 세워 놓고 한쪽 끝을 알코올램프로 가열하면서 나무 막대의 움직임을 관찰하였다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 골라 보자.

	<보 기>
ㄱ. 열이 전도에 의해 전달된다. ㄴ. 나무 막대는 오른쪽부터 넘어진다. ㄷ. 열이 분자의 움직임을 통해 전달된다. ㄹ. 한쪽에서 난로를 켜 두면 방 전체가 따뜻하지는 원리와 같다.

따뜻한 물과 찬물을 접촉해 놓았더니 따뜻한 물과 찬물의 온도가 그래프와 같이 변하였다. 물음에 답해 보자.

(1) 두 물 사이에 열의 이동 방향을 쓰시오.

(2) 따뜻한 물과 찬물의 분자 운동의 변화를 각각 쓰시오.

그래프는 콩기름과 물의 비열을 비교하기 위한 실험 결과이다. 그래프로 보아 이 실험에서 같게 해 주어야 하는 값은?

콩기름

물

그림은 보온병의 내부 구조를 나타낸 것이다. 열이 전도, 복사, 대류의 방식으로 전달된다고 할 때, 다음 보온병의 구조적 특징이 주로 어떤 방식으로 전달되는 열을 차단하는지 설명해 보자.

더운물

진공

은도금

(1) 유리병 내부를 은도금 처리한다.

(2) 유리벽은 이중벽으로 한다.

(3) 이중벽 사이는 진공으로 한다.

정답과 해설

Ⅴ. 열과 우리 생활

1. 온도   2. (1) 섭씨온도 (2) 절대온도   3. (1) 온도가 높은 물체 : A, 온도가 낮은 물체 : B (2) A에서 B로 이동한다. (3) 높은 온도인 물체 A에서 낮은 온도인 물체 B로 열이 이동하여 온도가 같은 평형 상태에 도달하기 때문이다. (4) 열평형 상태   4. 비열, 열량   5. 열용량   6. (1) X (2) O   7. (1) O (2) X (3) O (4) O   8. 열팽창, 높아, 바이메탈   9. (1) A  (2) B   10. (1) 전도  (2) 분자   11. 벽을 통해서 전도에 의해 열이 밖으로 흘러나간다. 전도에 의해 전달되는 열의 양은 거리에 반비례하기 때문에 벽이 두꺼워지면 열을 덜 빼앗긴다.   12. ㉠ 대류, ㉡ 복사   13. 냄비 속에 들어 있는 물은 한쪽만 가열해도 대류에 의해 열이 전체에 전달되기 때문이다.  14. (1) ㉠ 단열, ㉡ 전도 (2) 공기 (3) 낮은  15. ③   16. ⑤   17. ③   18. ②   19. ②   20. ㄴ, ㄹ   21. ④   22. ④   23. 0.29 kcal/(kg․℃)   24. ㄱ, ㄴ, ㄷ   25. (1) 따뜻한 물에서 찬물로 열이 이동한다. (2) 따뜻한 물의 분자 운동은 느려지고, 찬물의 분자 운동은 빨라진다.   26. 물과 콩기름의 질량 및 물과 콩기름에 가한 불꽃의 세기가 같아야 한다.   27. (1) 복사에 의한 열의 전달을 차단한다. (2) 전도에 의한 열의 전달을 막는다. (3) 전도와 대류에 의한 열의 전달을 막는다.

16. 뜨거운 물이 잃은 열에너지는 차가운 물이 얻은 열에너지와 같다.

17. 같은 열량을 가했을 때 온도 변화는 비열×질량에 반비례한다.

23. 금속이 잃은 열량=물이 얻은 열량이므로 금속의 비열을 c라고 하면

[eqn: c times 0.1~rmkg times (100-30)~℃][eqn: = rm 1~ kcal/(kg℃) times0.2~ kg times(30-20)~℃]에서

[eqn: c= rm0.29~ kcal/(kg℃)]이다.