Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

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개념 확인 문제

냄새가 퍼지는 현상은 분자의 어떤 성질 때문에 나타나는 것인지 쓰시오.

액체가 끓지 않은 상태에서 표면의 분자들이 기체로 되는 현상은 (       )이라고 한다.

고체에서 액체로 물질의 상태가 변하는 현상을 (       ), 액체에서 고체로 물질의 상태가 변하는 현상을 (       )이라고 한다.

상태 변화의 종류를 쓰시오.

열에너지를 흡수하는 상태 변화와 방출하는 상태 변화의 종류를 각각 쓰시오.

물질의 세 가지 상태를 분자 운동이 활발한 순으로 나열하면 (       ), (       ), (       )이다.

고체, 액체, 기체 중 열에너지를 가장 많이 흡수하여 분자 운동이 가장 활발한 상태를 쓰시오.

열에너지를 흡수하여 분자 운동이 활발해질 때 일어나는 상태 변화의 종류를 쓰시오.

단원 마무리 문제

다음 중 분자 운동에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 고체는 분자 운동을 하지 않는다.

② 분자 운동은 한쪽 방향으로만 일어난다.

③ 분자의 질량이 작으면 분자 운동이 느리다.

④ 분자의 규칙적인 운동을 브라운 운동이라 한다.

⑤ 분자는 물질의 상태에 관계없이 계속 스스로 움직인다.

확산과 증발에 대해 설명하시오.

다음 보기의 현상을 확산과 증발로 구분하시오.

	<보 기>
ㄱ. 젖은 빨래가 마른다. ㄴ. 컵에 담긴 물의 양이 점점 줄어든다. ㄷ. 냉면에 식초를 넣으면 국물에서 신맛이 난다. ㄹ. 향수를 뿌린 사람 옆을 지나가면 향수 냄새가 난다.

에탄올이 들어 있는 병의 마개를 열면 냄새가 나는 이유를 분자 배열의 변화를 이용하여 설명하시오.

다음 그림은 온도가 다른 물에 잉크를 동시에 떨어뜨린 모습이다.

(가) 10 ℃        (나) 60 ℃

(가)와 (나) 중 잉크가 더 잘 퍼지는 것을 고르고, 그 이유를 설명하시오.

생활 속에서 압력을 작게 하여 이용하는 예와 압력을 크게 하여 이용하는 예를 각각 두 가지씩 쓰시오.

다음 중 기체의 압력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 모든 방향으로 작용한다.

② 기체 분자들이 용기 벽에 충돌하여 나타난다.

③ 방향에 따라 압력의 크기가 달라진다.

④ 분자 수가 같을 때 부피가 작을수록 압력이 크다.

⑤ 부피가 같을 때 분자의 운동 속도가 빠를수록 압력이 크다.

고무풍선의 크기가 일정한 조건에서, 고무의 탄성을 고려하여 풍선 안쪽 기체의 압력과 풍선 밖 대기압의 크기를 비교하시오.

공기 펌프로 자전거 타이어에 공기를 넣을 때 공기 펌프와 타이어 속 공기의 압력을 비교하여 설명하시오.

공기가 들어 있는 작은 풍선을 주사기 안에 넣은 다음 주사기의 피스톤을 당기면 풍선의 크기가 ( 작아, 커 )지고, 피스톤을 밀면 풍선의 크기가 ( 작아, 커 )진다.

다음 그림은 온도가 일정할 때, 압력이 증가함에 따라 기체의 부피가 감소하는 모습을 나타낸 것이다.

위 그림으로 설명할 수 있는 법칙은 무엇인지 쓰시오.

보일 법칙에 대해 설명하시오.

10 ℃, 2기압에서 어떤 기체의 부피가 60 mL이다. 온도를 일정하게 하여 압력을 4기압으로 할 때 기체의 부피는 몇 mL인지 구하시오.

다음 그래프는 일정한 압력에서 온도에 따른 기체의 부피 변화를 나타낸 것이다.

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 온도가 올라갈수록 기체의 부피가 증가한다.

② 이론적으로 기체의 부피가 0이 되는 온도는 -273 ℃이다.

③ -273 ℃는 절대 영도라 하며, 절대 온도는 273 + t ℃이다.

④ -273 ℃보다 낮은 온도에서 기체는 액체나 고체 상태로 변한다.

⑤ 기체의 종류에 관계없이 온도가 1 ℃ 올라갈 때마다 0 ℃ 때 부피의 [eqn: {1} over {273}]배씩 증가한다.

압력이 일정할 때 온도의 변화에 따라 기체의 부피는 어떻게 변하는지 설명하시오.

피펫 윗부분을 손가락으로 막고 중간 부분을 감싸 쥐었더니 피펫 끝에 남아 있던 물방울이 빠져나왔다. 이러한 현상이 일어난 이유를 설명하시오.

다음 그림은 물질의 상태 변화 과정을 나타낸 것이다.

(1) 위 그림에서 C와 D는 각각 무엇인지 쓰시오.

(2) 위 A～F에서 분자 배열이 규칙적으로 변하여 모양과 부피가 일정해지는 과정을 모두 쓰시오.

(3) 위 A～F에서 열에너지를 흡수하는 과정을 모두 쓰시오.

소금이나 설탕이 물에 녹는 것은 융해 현상인지 판단하여 쓰시오.

안개와 이슬, 눈과 우박이 만들어질 때 일어나는 상태 변화를 쓰시오.

다음 그림은 고체 아이오딘을 넣은 비커에 얼음이 들어 있는 시계 접시를 올려놓고 서서히 가열하는 모습이다.

위 A에서 나타나는 상태 변화가 같은 현상은?

① 얼음이 녹아 물이 된다.

② 바닷물이 증발하면 소금이 생긴다.

③ 설탕이 물에 녹아 설탕물이 된다.

④ 추운 겨울 새벽녘에 서리가 내린다.

⑤ 공기 중의 수증기가 구름이 된다.

유리, 플라스틱, 철 등의 폐기물을 재활용할 때 이용하는 상태 변화를 쓰시오.

다음 그래프는 어떤 고체 물질의 가열 ․ 냉각 곡선이다.

위 그래프에서 상태 변화가 일어나는 구간을 모두 쓰시오.

수영을 하고 나오면 추위를 느끼는 이유를 설명하시오.

다음 중 열에너지를 방출하는 상태 변화를 모두 고르면? (2개)

① 젖은 옷이 마른다.

② 촛농이 떨어지다가 굳는다.

③ 아이스크림이 녹아 흘러내린다.

④ 옷장 속의 나프탈렌의 크기가 작아진다.

⑤ 뜨거운 라면을 먹을 때 안경에 김이 서린다.

다음 그림은 상태 변화 과정을 분자 모형으로 나타낸 것이다.

A와 B에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

A         B

① 상태 변화	융해	응고

② 열에너지	흡수	방출

③ 분자 운동	활발해짐   느려짐

④ 분자 사이의 거리    멀어짐    가까워짐

⑤ 분자 사이의 인력	커짐	작아짐

다음 중 상태 변화에 따른 분자 운동의 변화가 가장 큰 것은?

① 물이 끓어 수증기가 된다.

② 헤어드라이어로 젖은 머리를 말린다.

③ 용광로에서 철이 녹아 쇳물이 된다.

④ 옷장 속에 넣어 둔 나프탈렌의 크기가 작아진다.

⑤ 얼음물이 담긴 유리컵 표면에 물방울이 맺힌다.

물질의 상태가 변할 때 분자 배열은 어떻게 변하는지 설명하시오.

추운 겨울날 미지근한 물보다 뜨거운 물로 세차할 때 물이 더 빠르게 어는 이유를 설명하시오.

정답과 해설

Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

1. 분자가 스스로 운동하기 때문에 나타난다.    2. 증발   3. 융해, 응고   4. 융해, 응고, 기화, 액화, 고체에서 기체로의 승화, 기체에서 고체로의 승화   5. 열에너지를 흡수하는 상태 변화 : 융해, 기화, 고체에서 기체로의 승화, 열에너지를 방출하는 상태 변화 : 응고, 액화, 기체에서 고체로의 승화   6. 고체, 액체, 기체   7. 기체   8. 융해, 기화, 고체에서 기체로의 승화   9. ⑤   10. 해설 참조   11. 증발 - ㄱ, ㄴ, 확산 - ㄷ, ㄹ   12. 해설 참조   13. 해설 참조   14. 해설 참조   15. ③   16. 해설 참조   17. 해설 참조   18. 커, 작아   19. 보일 법칙   20. 온도와 기체의 양이 일정할 때, 기체의 압력과 부피는 반비례한다.   21. 30 mL   22. ④   23. 해설 참조   24. 해설 참조   25. (1) B - 기화, E - 액화 (2) A, F (3) B, C, E   26. 소금이나 설탕이 물에 녹는 것은 융해 현상이 아니다.   27. 해설 참조   28. ④   29. 해설 참조   30. BC 구간, EF 구간   31. 해설 참조   32. ②, ⑤   33. ⑤   34. ④   35. 해설 참조   36. 해설 참조

9. ① 고체도 제자리에서 분자 운동을 한다.

② 분자 운동은 모든 방향으로 일어난다.

③ 분자의 질량이 작으면 분자 운동이 빠르다.

④ 브라운 운동은 분자의 불규칙적인 운동을 말한다.

10. [모범 답안] 확산은 공기 중에서 냄새가 퍼지거나 물속에서 색소가 퍼지는 현상이다. 증발은 끓지 않은 상태에서 액체 물질이 기화하여 공기 중으로 날아가는 현상이다.

[해설] 확산과 증발은 모두 물질을 이루고 있는 분자들이 스스로 운동하기 때문에 일어난다.

12. [모범 답안] 에탄올이 들어 있는 병의 마개를 열면 냄새를 맡을 수 있는데 이는 액체 상태의 에탄올 분자들이 기화(증발)하여 기체 상태의 자유로운 분자 배열을 하게 되고, 이 분자들이 운동을 하여 코를 자극하기 때문이다.

13. [모범 답안] (나), 온도가 더 높은 60 ℃의 물에서 분자 운동이 더 활발하므로 잉크가 잘 퍼져 나갈 것이다.

14. [모범 답안] ․ 압력을 작게 하여 이용하는 예 : 스키, 트럭의 많은 바퀴 수 등은 힘을 받는 면의 넓이를 넓게 하여 압력을 작게 한다.

․ 압력을 크게 하여 이용하는 예 : 못, 송곳, 바늘, 칼 등은 힘을 받는 면의 넓이를 좁게 하여 압력을 크게 한다.

15. 기체 분자들은 모든 방향으로 움직일 수 있으므로 기체의 압력은 방향에 따라 그 크기가 달라지지 않고 일정하다.

16. [모범 답안] 고무풍선의 탄성은 풍선의 부피를 줄이는 데 작용되므로 풍선 안쪽 기체의 압력은 대기압보다 풍선의 탄성력만큼 크다.

[해설] 크기가 일정한 고무풍선에서 고무의 탄성을 무시하면 풍선 안쪽 기체의 압력은 대기압과 같다.

17. [모범 답안] 공기 펌프로부터 자전거 타이어에 공기를 넣기 위해서는 공기 펌프의 압력이 자전거 타이어 속 공기의 압력보다 커야 한다.

[해설] 공기 펌프로 자전거 타이어에 공기를 넣을수록 점점 힘이 드는 것은 공기가 채워질수록 타이어 속 공기의 압력이 증가하여 공기 펌프의 압력을 그만큼 더 증가시켜야 하기 때문이다.

18. 피스톤을 당기면 주사기 내부의 압력이 작아지므로 고무풍선의 부피가 증가하고, 피스톤을 누르면 주사기 내부의 압력이 증가하므로 고무풍선의 부피가 감소한다.

21. 보일 법칙을 이용하면, 일정한 온도에서 압력이 2배가 되었으므로 부피는 절반으로 줄어든다.

22. -273 ℃보다 높은 온도에서 상태 변화가 일어나게 된다.

23. [모범 답안] 압력이 일정할 때 온도가 높아지면 기체의 부피가 증가하고, 온도가 낮아지면 기체의 부피가 감소한다.

24. [모범 답안] 피펫의 중간 부분을 손으로 감싸 쥐면 체온에 의해 피펫 속 공기의 압력과 부피가 증가하는데, 위쪽을 막았으므로 팽창된 공기는 아래쪽으로 나오게 된다. 따라서 피펫 끝에 있는 물방울이 빠져나오게 된다.

25. (2) 분자 배열이 규칙적으로 변하여 고체 상태가 되는 과정이다.

(3) 분자가 열에너지를 흡수하여 불규칙적인 액체나 기체로 상태가 변하는 구간에서는 열에너지를 흡수한다.

26. 융해는 고체에서 액체로 상태가 변하는 것으로, 물질을 이루고 있는 분자 내의 변화에 의한 현상이다. 설탕이나 소금이 물에 녹는 현상은 설탕이나 소금을 이루는 입자들이 물 분자들에 의해 둘러싸이는 현상으로 용해라고 한다.

27. [모범 답안] 안개와 이슬은 공기 중의 수증기가 액화되어 물방울이 생기는 현상이고, 눈과 우박은 공기 중의 수증기가 승화되어 얼음이 생기는 현상이다.

28. 아이오딘이 고체에서 기체로 승화되었다가 차가운 비커에 닿으면 기체에서 고체로 승화된다. A의 승화 현상이 나타나는 예는 서리가 내리는 현상이다.

29. [모범 답안] 유리병, 캔 등의 폐기물은 융해시켜 액체로 만든 다음 응고시켜 재활용한다.

30. BC 구간에서는 고체에서 액체로 상태가 변하는 융해 현상이 일어나고, EF 구간에서는 액체에서 고체로 상태가 변하는 응고 현상이 일어난다. 이처럼 상태 변화가 일어나는 구간에서는 온도가 일정하다.

31. [해설 참조] 수영을 하고 물에서 나오면 피부에 묻어 있던 물이 기화하면서 기화열을 흡수하기 때문에 추위를 느끼게 된다.

32. 촛농이 굳는 현상은 응고, 김이 서리는 현상은 액화로 모두 열에너지를 방출하는 상태 변화이다.

33. 고체에서 액체로 변하면 분자 사이의 인력이 작아지고, 액체에서 고체로 변하면 분자 사이의 인력이 커진다.

34. 분자 운동은 고체 - 액체 - 기체 순으로 활발해진다. 따라서 분자 운동의 정도가 가장 크게 변하는 경우는 물질의 상태가 고체에서 기체로 변하거나 기체에서 고체로 변하는 경우이다.

35. [모범 답안] 물질의 상태가 변하면 물질을 이루는 분자의 배열이 규칙적이거나 불규칙적으로 변하므로 분자 사이의 거리가 달라진다.

36. [모범 답안] 추운 겨울날 뜨거운 물로 세차하면 미지근한 물로 세차할 때보다 증발하는 물의 양이 많다. 물이 증발할 때 열에너지를 흡수하므로 뜨거운 물로 세차할 때 물의 온도가 더 빠르게 내려간다.

[해설] 이러한 현상은 물의 기화열이 매우 크기 때문에 나타난다.