Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

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개념 확인 문제

물질을 이루고 있는 분자들이 끊임없이 스스로 움직이는 현상은 (       )이라고 한다.

확산은 분자들이 액체나 기체 속으로 퍼져 나가는 현상으로 (       )에 의해 일어난다.

증발은 분자들이 액체 표면에서 떨어져 나와 기체로 되는 현상으로 (       )에 의해 일어난다.

증발은 온도가 ( 낮, 높 )을수록, 표면적이 ( 좁, 넓 )을수록 잘 일어난다.

기체의 압력은 기체가 (       )을 하기 때문에 나타난다.

온도가 일정할 때 기체의 부피는 압력에 ( 비례, 반비례 한다.

압력이 일정할 때 기체의 온도가 낮아지면 부피가 ( 감소, 증가 )한다.

(       ) 법칙에 의하면 압력이 일정할 때 기체의 부피는 온도가 1 ℃ 높아질 때마다 0 ℃ 때 부피의 약 [eqn: {1} over {273}]씩 증가한다.

고체에서 액체로 변하는 현상은 (       )이고, 액체에서 고체로 변하는 현상은 (       )이다.

액체에서 기체로 변하는 현상은 (       )이고, 기체에서 액체로 변하는 현상은 (       )이다.

고체에서 액체를 거치지 않고 바로 기체로 변하거나 기체에서 액체를 거치지 않고 바로 고체로 변하는 현상은 (       )이다.

다음 현상에서 나타나는 상태 변화를 각각 쓰시오.

(가) 목욕탕 거울의 표면이 뿌옇게 되었다.

(나) 젖은 머리카락을 헤어드라이어로 말린다.

물질의 상태가 변하면 부피는 변하지만, (       )은 변하지 않고 일정하다.

기체가 액화하는 동안 방출하는 열에너지를 (       )이라고 하고, 액체가 기화하는 동안 흡수하는 열에너지를 (       )이라고 한다.

고체에서 액체로 상태가 변할 때 물질이 흡수하는 열에너지를 (       )이라고 한다.

물질의 상태가 고체에서 기체로 변할 때 열에너지를 (       )하여 주위의 온도가 (       )한다. 이때 (       )은 활발해지므로 분자 사이의 거리가 매우 멀어지고 분자들은 자유롭게 배열된다.

단원 마무리 문제

다음 중 분자 운동에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 고체 상태에서도 증발은 일어난다.

② 고체 상태에서 분자는 전혀 움직이지 않는다.

③ 물질의 상태가 달라도 분자들은 모두 똑같은 분자 운동을 한다.

④ 물질의 세 가지 상태 중 기체 상태일 때 분자 운동이 가장 활발하다.

⑤ 확산은 좌우 방향으로 일어나는 것이 위아래 방향으로 일어나는 것보다 빠르다.

다음 보기에서 분자 운동의 증거가 되는 현상의 예를 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 공을 던지면 날아간다. ㄴ. 물을 가열하면 끓는다. ㄷ. 젖은 우산의 물기가 마른다. ㄹ. 설탕을 물에 넣고 더어주지 않아도 녹는다.

온도가 높을수록 확산이 잘 일어나는 이유는 무엇인지 설명하시오.

다음 중 압력이 감소하여 생기는 현상으로 옳은 것은?

① 풍선을 들고 물속으로 들어갔더니 크기가 작아졌다.

② 풍선에 공기를 불어 넣었더니 풍선이 크게 부풀어 올랐다.

③ 아침에는 크기가 작았던 풍선이 낮이 되니 부풀어 올랐다.

④ 냉장고에 빈 페트병을 일정 시간 동안 넣어 두었더니 쭈그러들었다.

⑤ 높이 날아오른 비행기 안에서 과자 봉지가 부풀어 올랐다.

주사기에 40 mL의 공기를 넣고 물속으로 들어간다고 가정했을 때 주사기 속 공기가 10 mL가 되려면 몇 mL를 들어가야 하는지 설명하시오. (단, 물속으로 10 m를 들어갈 때마다 기압은 1기압씩 커진다.)

다음 그림은 온도가 일정할 때 압력에 따른 기체의 부피 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 보일 법칙을 설명할 수 있다.

② 온도가 일정할 때 기체의 부피는 압력에 반비례한다.

③ 압력이 [eqn: 5P]가 되면 부피는 [eqn: {4} over {5} V]가 된다.

④ A～C에서 압력과 부피를 곱한 값은 모두 같다.

⑤ 위 그래프로 찌그러진 탁구공을 뜨거운 물속에 넣을 때 펴지는 현상을 설명할 수 있다.

다음 그림은 물질의 상태 변화를 나타낸 것이다.

위 그림에서 A～F에 해당하는 예를 바르게 짝지은 것은?

① A - 겨울철 창문에 성에가 생긴다.

② B - 손 위에 올려 놓은 초콜릿이 녹는다.

③ C - 쇳물이 굳어 철판이 된다.

④ E - 늦은 가을 아침 풀잎에 이슬이 맺힌다.

⑤ F - 가뭄이 들면 땅바닥이 갈라진다.

생활 속에서 온도가 낮아지면 기체의 부피가 감소하는 현상의 예를 찾아 한 가지만 쓰시오.

온도가 높아지면 기체의 부피가 증가하는 이유를 분자 운동과 관련지어 설명하시오.

다음 현상에서 공통적으로 일어나는 분자 배열의 변화로 옳은 것은?

․ 냉동실에 넣어 둔 물이 언다.

․ 용광로에서 나온 쇳물이 굳는다.

․ 고기를 구운 후라이팬에 기름이 하얗게 굳어 있다.

① 분자의 크기가 작아진다.

② 분자의 질량이 작아진다.

③ 분자 사이의 인력이 작아진다.

④ 분자 사이의 거리가 멀어진다.

⑤ 분자 배열이 규칙적으로 변한다.

물질의 상태에 따라 부피가 달라지는 이유를 분자 배열로  설명하시오. (단, 물질의 양은 일정하다고 가정한다.)

다음 중 온도가 높아질 때 나타나는 현상으로 옳은 것을 모두 고르면? (2개)

① 분자 수가 증가한다.

② 분자의 크기가 증가한다.

③ 기체의 부피가 증가한다.

④ 분자 운동이 활발해진다.

⑤ 분자 사이의 인력이 증가한다.

다음 그림은 고체 상태의 팔미트산을 가열할 때 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이다.

62

(가)

(가) 구간에서 존재하는 팔미트산의 상태는?

① 고체	② 액체	③ 기체

④ 고체와 액체	⑤ 액체와 기체

다음 그림은 물질의 상태 변화 과정을 분자 모형으로 나타낸 것이다.

상태 변화에 대한 설명과 과정을 바르게 짝지은 것은?

① 가열에 의한 상태 변화 - B, D, F

② 물질의 질량이 작아지는 상태 변화 - A, D, F

③ 분자 운동이 활발해지는 상태 변화 - A, D, E

④ 분자 사이의 거리가 멀어지는 상태 변화 - B, C, E

⑤ 분자 사이의 인력이 커지는 상태 변화 - B, C, F

생활 속에서 물질이 융해될 때 흡수한 열에너지를 이용하는 예를 찾아 한 가지만 쓰시오.

비에 젖은 옷을 갈아입지 않고 있으면 감기에 걸리기 쉬운 이유를 설명하시오.

우리 주변에서 상태 변화에 따른 열에너지를 이용하는 현상의 예를 찾아 두 가지만 쓰시오.

컵에 따뜻한 물을 담고 뚜껑을 닫아 두었을 때와 뚜껑을 닫지 않았을 때 컵이 더 빨리 식는 경우는 어느 때인지 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

정답과 해설

Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

1. 분자 운동   2. 분자 운동   3. 분자 운동   4. 높, 넓    5. 분자 운동   6. 반비례   7. 감소   8. 샤를   9. 융해, 응고   10. 기화, 액화   11. 승화   12. (가) 액화, (나) 기화   13. 질량   14. 액화열, 기화열   15. 융해열   16. 흡수, 감소, 분자 운동   17. ④   18. ㄷ, ㄹ   19. 온도가 높을수록 분자 운동이 활발하게 일어나므로 확산이 잘 일어난다.   20. ⑤   21. 해설 참조   22. ⑤   23. ②   24. 해설 참조   25. 해설 참조   26. ⑤   27. 해설 참조   28. ③, ④   29. ④   30. ④   31. 해설 참조   32. 해설 참조   33. 해설 참조   34. 해설 참조

17. ① 증발은 액체 표면에서 일어나는 기화 현상이다.

②, ③ 고체는 제자리에서 분자 운동을 하고, 액체는 정해진 부피 안에서 비교적 자유롭게 분자 운동을 하며, 기체는 매우 활발하게 분자 운동을 한다.

⑤ 기체 분자의 운동 방향은 모든 방향으로 일어나므로 확산 속도는 방향에 따른 차이가 없다.

18. 물질을 이루고 있는 분자들이 정지해 있지 않고 끊임없이 스스로 움직이는 현상을 분자 운동이라고 하며, 분자 운동의 증거가 되는 현상에는 증발과 확산이 있다. ㄷ. 증발, ㄹ. 확산의 예이다.

20. 하늘 높이 올라갈수록 공기의 압력이 낮아지므로 봉지 속 기체의 부피가 늘어나 봉지가 부풀어 오른다.

21. [모범 답안] 40 mL의 공기 부피가 [eqn: {1} over {4}]이 되려면 압력이 4배가 되어야 한다. 물속으로 10 m씩 내려갈 때마다 1기압씩 커지므로 4기압이 되려면 물속으로 40 m를 들어가야 한다.

22. 보일 법칙은 온도가 일정할 때 일정량의 기체의 부피는 압력에 반비례한다는 것이며, ⑤는 샤를 법칙과 관련된 현상이다.

23. ① 겨울철 창문에 성에가 생긴다. - C, 기체에서 고체로의 승화

③ 손 위에 올려 놓은 초콜릿이 녹는다. - A, 융해

④ 늦은 가을 아침 풀잎에 이슬이 맺힌다. - F, 액화

⑤ 가뭄이 들면 땅바닥이 갈라진다. - E, 기화

24. [모범 답안] 뜨거운 국이 담긴 그릇에 랩을 씌워두고 오랜 시간이 지나면 랩이 그릇 안쪽으로 오목하게 들어간다 등

25. [모범 답안] 기체의 온도가 올라가면 분자의 운동 속도가 증가하고 이에 따라 분자들이 용기 벽에 충돌하는 횟수가 증가한다. 따라서 압력이 증가하여 부피가 증가한다.

26. 냉동실에 넣어 둔 물이 얼고, 쇳물이 국더나 기름이 하얗게 굳는 현상은 모두 액체에서 고체로 물질의 상태가 변하는 응고의 예이다. 고체 상태에서 분자 배열은 액체 상태일 때보다 규칙적이다.

27. [모범 답안] 같은 양의 물질은 상태에 따라 분자 배열이 변하게 되어 분자 사이의 거리가 달라지기 때문에 부피가 달라진다.

28. 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해져 기체의 부피가 증가한다.

29. 고체 물질의 가열 곡선에서 나타는 온도가 일정한 구간은 녹는점을 나타낸다. 이때 물질은 고체와 액체 상태로 존재한다.

30. A - 응고, B - 융해, C - 고체에서 기체로의 승화, D - 기체에서 고체로의 승화, E - 기화, F - 액화이다.

① 가열에 의한 상태 변화 - B, C, E

② 물질의 상태가 변하더라도 질량은 변하지 않고 일정하게 유지된다.

③ 분자 운동이 활발해지는 상태 변화 - B, C, E

⑤ 분자 사이의 인력이 커지는 상태 변화 - A, D, F

31. [모범 답안] 발목을 삐었을 때 얼음찜질을 하면 염증 발생을 방지하고 통증을 완화시킬 수 있다.

[해설] 얼음이 융해되면서 체온을 빼앗아가기 때문이다.

32. [모범 답안] 젖은 옷의 수분이 증발하면서 열을 흡수하므로, 젖은 옷을 입고 있으면 체온이 떨어지기 때문이다.

33. [모범 답안] 추운 겨울 스팀 보일러로 건물 내부를 따뜻하게 한다, 무더운 여름 에어컨으로 건물 내부를 시원하게 한다.

[해설] 보일러 내부에서는 물이 열을 흡수하여 기화되고, 방열기 내부에서는 수증기가 흡수한 기화열만큼 열에너지를 방출하면서 액화된다.

34. [모범 답안] 컵 뚜껑을 열어 두었을 때, 컵 뚜껑을 열어 두면 증발이 더 잘 일어나 열을 더 많이 흡수할 수 있기 때문이다.