Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

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부피는 일정하지만, 담는 그릇에 따라 모양이 달라지는 물질의 상태를 쓰시오.

물질의 성질을 지닌 가장 작은 알갱이는 (       )라고 한다.

액체에서 기체로 상태 변화할 때 (       )는 증가하고 (       )은 일정하다.

분자가 끊임없이 움직이는 현상은 (       )이라고 한다.

다음 중 액체 표면에서 일어나는 기화 현상은?

① 끓음	② 액화	③ 응고

④ 증발	⑤ 확산

물에 잉크를 떨어뜨릴 때 고르게 섞이는 현상은 (       )으로, (       )와 (       )의 분자 운동 때문에 일어난다.

일정한 온도에서 일정량의 기체의 부피는 (       )에 반비례하며, 이를 (       ) 법칙이라고 한다.

얼음이 물로 변할 때는 열에너지를 ( 흡수, 방출 )한다.

물질이 열에너지를 ( 흡수, 방출 )하면 분자 운동이 활발해지고, 열에너지를 ( 흡수, 방출 )하면 분자 운동이 둔해진다.

물이 끓어 수증기로 변하는 동안 (       )는 일정하며, 이때의 온도를 (       )이라고 한다.

액체 물질이 끓는 동안 온도가 일정한 이유는 가해 준 열에너지가 (       )에 사용되기 때문이다.

단원 마무리 문제

다음 그림 (가)～(다)의 상태를 쓰시오.

(가)              (나)              (다)

다음은 물질의 어떤 상태에 대한 설명이다.

분자 사이의 거리가 매우 멀리 떨어져 있고, 분자들이 매우 활발하게 움직이고 있다.

이에 대한 설명으로 옳은 것을 보기에서 모두 고른 것은?

	<보 기>
ㄱ. 모양이나 부피가 항상 일정하다. ㄴ. 압축에 의해 쉽게 부피가 변한다. ㄷ. 넣는 용기에 따라 모양이 달라진다. ㄹ. 넣는 용기에 관계없이 부피는 일정하다.

① ㄱ, ㄴ	② ㄱ, ㄷ         ③ ㄴ, ㄷ

④ ㄴ, ㄹ	⑤ ㄷ, ㄹ

다음 그림은 양초가 타는 모습을 나타낸 것이다.

위 (가)～(다)를 분자 모형으로 나타내시오.

다음 현상에서 나타나는 상태 변화를 보기에서 고르시오.

(1) 젖은 빨래가 마른다.

(2) 추운 겨울에 숨을 내쉬면 김이 생긴다.

(3) 용광로에서 철이 녹는다.

(4) 차가운 지표면 근처에 안개가 생긴다.

(5) 영하의 추운 날씨에도 쌓여 있던 눈이 줄어든다.

	<보 기>
ㄱ. 기화 ㄴ. 액화 ㄷ. 승화 ㄹ. 융해 ㅁ. 응고

밀폐된 용기에 드라이아이스를 넣어 두면 위험한 이유를 설명하시오.

다음 보기에서 분자 사이의 거리가 멀어지는 상태 변화를 모두 고르시오. (단, 물은 제외한다.)

	<보 기>
ㄱ. 응고 ㄴ. 융해 ㄷ. 액화 ㄹ. 기화 ㅁ. 승화(고체 → 기체)

다음은 생활 속에서 볼 수 있는 몇 가지 현상이다.

․ 찬 음료수를 부은 컵 주위로 물방울이 생긴다.

․ 아침에 호수 위로 안개가 피어오른다.

위 두 가지 현상에서 공통적으로 일어나는 상태 변화는?

① 응고	② 융해         ③ 액화

④ 기화	⑤ 승화

젖은 머리카락을 말릴 때 헤어드라이어를 사용하면 더 빨리 말릴 수 있는 이유를 설명하시오.

다음 설명에서 분자 운동과 관련 것으로 옳은 것은 ◯, 옳지 않은 것은 ✕로 표시하시오.

(1) 분자들은 끊임없이 운동한다.

(2) 증발과 확산은 모두 분자 운동의 증거가 되는 현상이다.

(3) 압력이 높아질수록 분자 운동이 활발해지므로 증발이 잘 일어난다.

(4) 기체 분자들이 용기 벽에 충돌하는 횟수가 많아질수록 압력은 작아진다.

다음 그림은 물, 공기, 진공 상태를 간단한 모형으로 나타낸 것이다.

물               공기                진공

기체 분자가 물, 공기, 진공 중으로 확산될 때 어느 경우가 가장 빠른지 쓰시오.

A

B

C

D

오른쪽 그림과 같이 용기 속에 기체를 넣었을 때 A～D에서 압력의 크기를 비교하시오.

일정한 온도에서 다음 그림과 같이 기체의 부피가 달라질 때 변하는 것은?

⇨

① 분자의 크기	② 총 분자 수

③ 분자 1개의 질량	④ 분자의 운동 속도

⑤ 분자 사이의 거리

다음 그림은 압력에 따른 공기의 부피 변화를 확인하는 실험이다.

⇨

(가)

(나)

(1) 그림 (가)에서 60 mL의 공기가 들어 있는 주사기에 추를 1개 올려놓았더니 부피가 30 mL가 되었다. 추를 1개 더 올렸을 때 부피는 얼마인지 구하시오.

(2) 그림 (나)에서 주사기에 공기를 절반쯤 넣고 끝을 잘 막은 후 감압 용기 속에 넣은 다음 펌프로 공기를 빼냈더니 주사기 속 공기의 부피가 2배로 증가했다. 이때 감압 용기 속 공기의 압력은 얼마인지 구하시오.

0 ℃, 1기압에서 부피가 300 mL인 기체가 있다. 이 기체의 온도가 273 ℃가 될 때 부피는 얼마인지 구하시오.

주사기의 끝을 막고 피스톤을 누르면 주사기 속 공기의 부피가 작아지면서 압력이 증가한다. 이 현상을 공기를 이루는 기체 입자의 충돌로 설명하시오.

다음 그림은 물질의 상태 변화를 모형으로 나타낸 것이다. (단, 물은 제외한다.)

(1) A～F에 해당하는 상태 변화를 쓰시오.

(2) 부피가 가장 크게 증가하는 상태 변화를 쓰시오.

(3) A와 B에서 질량은 어떻게 변하는지 쓰시오.

공기를 이루는 기체 분자들은 매우 빠르게 움직이면서 서로 부딪혀 압력을 나타낸다.

(1) 고무풍선의 크기를 크게 만드는 방법을 세 가지 쓰시오.

(2) (1)에서 쓴 각 방법에서 풍선이 커지는 이유를 분자 운동과 압력을 이용하여 설명하시오.

공기가 들어 있는 고무풍선의 온도를 높여 주면 고무풍선 속 분자 수와 분자 사이의 거리는 어떻게 변하는지 설명하시오.

(나)

(가)

오른쪽 그림은 아이오딘의 상태 변화를 알아보는 실험 장치이다. 이 실험 장치의 (가)와 (나)에서 열에너지의 출입은 어떻게 되는지 쓰시오.

다음 그래프는 물의 가열 곡선을 나타낸 것이다.

(가)

(나)

(다)

(1) (가)～(다) 구간에서 물은 각각 어떤 상태로 존재하는지 쓰시오.

(2) (나) 구간에서 온도가 일정한 이유를 설명하시오.

다음 그래프는 얼음의 가열 곡선을 나타낸 것이다.

(1) 위 그래프에 녹는점과 끓는점을 표시하시오.

(2) 위 그래프를 다섯 구간으로 나누고 각 구간에서 물질의 상태를 표시하시오.

오른쪽 그림은 에탄올의 끓는점을 측정하는 실험 장치를 나타낸 것이다.

(1) 시험관 A에서 일어나는 상태 변화를 쓰시오.

(2) 시험관 B에서 일어나는 상태 변화를 쓰시오.

(3) 물중탕으로 에탄올을 가열하는 이유를 설명하시오.

다음 그림과 같이 장치한 후 밤이 지나면 그릇에 물이 얻어지는데, 이 원리에 대해 설명하시오.

유리컵에 뜨거운 물을 가득 넣었다가 따라 내고 유리컵의 입구에 고무풍선을 올려놓은 후 다음 그림과 같이 얼음물이 들어 있는 수조 속에 넣었다.

(1) 위 실험에서 유리컵 내부에 있는 공기를 이루는 기체 입자의 운동을 어떻게 되는지 쓰시오.

(2) 위 실험에서 유리컵 위에 올려놓은 고무풍선은 어떻게 되는지 쓰시오.

(3) 위 실험과 같은 현상이 나타나는 이유를 설명하시오.

다음 그림은 물질의 상태가 변하는 과정을 나타낸 것이다.

얼음

수증기

물

(1) 위 A～F에 각각 해당하는 상태 변화를 쓰시오.

(2) 위 A～F에서 열에너지를 방출하는 상태 변화를 고르시오.

다음 보기에서 분자 운동이 활발해지는 상태 변화를 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 기화 ㄴ. 액화 ㄷ. 융해 ㄹ. 응고 ㅁ. 승화(기체 → 고체)

아이스크림을 오랫동안 보관할 수 있는 용기에 얼음 대신 드라이아이스를 사용하는 이유는 무엇인지 설명하시오.

다음 그림은 물이 담긴 유리컵 주변의 공기를 모형으로 나타낸 것이다.

빨대를 이용하여 물을 마실 수 있는 것은 대기압 때문이다. 위 그림에서 물에 작용하는 대기압을 표시하고, 빨대로 물을 먹을 수 있는 원리를 설명하시오.

정답과 해설

Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

1. 액체   2. 분자   3. 부피, 질량   4. 분자 운동   5. ④   6. 확산, 잉크, 물   7. 압력, 보일   8. 흡수   9. 흡수, 방출   10. 온도, 끓는점   11. 상태 변화(기화)   12. (가) 고체, (나) 액체, (다) 기체   13. ③   14. 해설 참조   15. (1) ㄱ (2) ㄴ (3) ㄹ (4) ㄴ (5) ㄷ   16. 해설 참조   17. ㄴ, ㄹ, ㅁ   18. ③   19. 해설 참조   20. (1) ◯ (2) ◯ (3) ✕ (4) ✕   21. 진공   22. 모두 같다.   23. ⑤   24. (1) 20 mL (2) 0.5기압   25. 600 mL  26. 해설 참조   27. (1) A - 승화, B - 승화, C - 액화, D - 기화, E - 융해, F - 응고 (2) A (3) 변하지 않는다(일정하다).   28. (1) 해설 참조 (2) 해설 참조   29. 해설 참조   30. (가) 열에너지 흡수, (나) 열에너지 방출   31. (1) (가) - 액체, (나) 액체 + 기체, (다) 기체 (2) 물이 기화하면서 열에너지를 흡수하므로 물의 온도는 일정하다.   32. (1) 해설 참조 (2) 해설 참조   33. (1) 기화 (2) 액화 (3) 에탄올은 불이 붙기 쉬운 성질이 있으며, 물보다 끓는점이 낮기 때문이다.   34. 해설 참조   35. (1) 느려진다(둔해진다). (2) 유리컵 속으로 빨려 들어간다. (3) 해설 참조   36. (1) A - 응고, B - 융해,  C - 승화, D -  승화, E - 기화, F - 액화 (2) A, C, F   37. ㄱ, ㄷ   38. 해설 참조   39. 해설 참조

13. 분자 사이의 거리가 멀고 분자가 매우 활발하게 운동하는 상태는 기체 상태이다. 기체는 넣는 용기에 따라 모양이 달라지며 분자 사이의 거리가 멀어 압축에 의해 쉽게 부피가 변한다.

14. [모범 답안]

(가) 기체 모형     (나) 액체 모형     (다) 고체 모형

16. [모범 답안] 드라이아이스는 쉽게 승화되어 기체가 되므로, 밀폐된 용기 속에 드라이아이스를 넣어 두면 압력이 매우 높아져 용기가 터질 수 있다.

17. 고체에서 액체, 고체에서 기체로 상태가 변하는 과정에서 분자 사이의 거리는 멀어진다. 단, 물의 경우는 융해가 아닌 응고 과정에서 분자 사이의 거리가 멀어진다.

19. [모범 답안] 머리를 따뜻하게 하면 분자 운동이 활발해져 증발이 잘 일어나고, 바람이 불면 건조한 공기가 머리카락의 물을 증발시키므로 더 빨리 마른다.

20. (3) 온도가 높아질수록 분자 운동이 활발해지므로 증발이 잘 일어난다.

(4) 기체 분자들이 용기 벽에 충돌하는 횟수가 많아질수록 압력이 커진다.

21. 기체 분자가 확산하려면 빈 공간이 많아야 한다. 따라서 진공 - 공기 - 물의 순서로 확산 속도가 빠르다.

22. 기체 분자들은 용기의 모든 단위 면에 같은 시간당 같은 횟수만큼 부딪히므로 압력이 같다.

23. 기체의 부피가 감소하면 분자 사이의 거리는 가까워진다. 분자의 크기, 분자의 개수, 분자 1개의 질량은 어떤 경우에도 변하지 않고 일정하며, 분자의 운동 속도는 온도에 따라 달라진다.

24. (1) 일정한 온도에서 압력과 부피를 곱한 값은 항상 일정하므로 [eqn: 60mL TIMES 1기압=30mL TIMES 2기압=V TIMES 3기압]이다. 따라서 [eqn: V=20mL]이다.

(2) 주사기 속 공기의 부피가 두 배로 커졌다면 감압 용기 속 공기의 압력은 반으로 줄어든다.

25. 온도가 1 ℃ 오를 때마다 기체의 부피는 0 ℃ 부피의 [eqn: {1} over {273}]씩 증가하므로 273 ℃에서는 부피가 2배인 600 mL가 된다.

26. [모범 답안] 주사기 속 공기의 부피가 감소하면 공기를 이루는 기체 입자들의 거리는 더 가까워지고 더 많이 충돌하여 압력이 증가한다.

27. (2) 고체의 부피가 가장 작고 기체의 부피가 가장 크다. 따라서 고체에서 기체로 변할 때 부피가 가장 크게 증가한다.

28. (1) [모범 답안] 공기를 더 불어 넣는다, 온도를 높여 준다, 외부 압력을 낮춘다.

(2) [모범 답안] 공기를 넣으면 풍선 속에 더 많은 분자들이 들어가게 되어 분자의 충돌 횟수가 증가하므로 외부 압력과 같아질 때까지 풍선이 커진다, 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 분자의 충돌 횟수가 증가하므로 외부 압력과 같아질 때까지 풍선이 커진다,

29. [모범 답안] 온도를 높여 주면 기체의 부피가 증가하여 분자 사이의 거리가 멀어지지만, 분자 수는 변하지 않는다.

30. 고체 아이오딘이 기체로 승화할 때 주위의 열에너지를 흡수하며, 기체 아이오딘이 고체로 승화할 떼 주위의 열에너지를 방출한다.

32. (1) [모범 답안]

(2) [모범 답안]

34. [모범 답안] 모래 속에 있던 바닷물이 증발하여 수증기가 되고, 수증기가 찬 공기와 닿아 있는 비닐에 의해 물로 액화된다.

35. (1) 유리컵 속의 온도가 낮아지므로 공기를 이루는 기체 입자의 운동은 느려진다.

(2) 유리컵 속의 공기의 부피가 감소하므로 풍선이 유리커 속으로 빨려 들어간다.

(3) [모범 답안] 뜨거운 물에서 활발하게 증발한 수증기로 채워진 컵을 풍선으로 막고 찬물로 온도를 낮추면 수증기가 액화하여 컵의 압력이 낮아진다. 따라서 풍선이 유리컵 속을 빨려 들어간다.

38. [모범 답안] 얼음이 융해될 때보다 드라이아이스가 승화할 때 더 많은 열에너지를 빼앗기며, 얼음이 녹으면 물이 남아 용기 내부를 적시기 때문이다.

39. [모범 답안]

빨대를 입으로 빨아들이면 빨대 속 공기의 압력이 작아져 컵에 담긴 물에 작용하는 공기의 압력이 상대적으로 커지게 된다. 따라서 물이 빨대를 통해 입으로 들어온다.