뜨거운 물과 찬물을 맞대어 두고 두 온도를 10분간 추적하기
중등과학 2-2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다. 예제: 뜨거운 물 그릇 속에 담근 찬물 컵 (비교용: 찬물 컵을 두꺼운 스타이로폼으로 감싼 경우)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①큰 그릇에 뜨거운 물을, 작은 컵에 찬물을 담고 각각의 처음 온도를 재세요.
- ②작은 컵을 큰 그릇의 물속에 담그되 두 물이 섞이지 않게 하세요.
- ③1분마다 10분 동안 두 물의 온도를 각각 재어 [칸 A]의 표에 적으세요.
- ④[칸 A]의 표를 [칸 B]에 꺾은선 그래프 두 개로 옮겨 그리세요.
- ⑤두 값이 더 이상 변하지 않은 시각을 [칸 C]에, 처음과 마지막 값의 차를 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥작은 컵을 두꺼운 스타이로폼으로 감싸고 ①~③을 반복한 결과를 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 시간별 두 물의 온도 표 (0~10분)
칸 B — 표를 옮겨 그린 꺾은선 그래프 두 개
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 두 선은 시간이 지나면서 어떻게 되었나요? 뜨거운 쪽과 찬 쪽에서 각각 무슨 일이 있었는지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ 뜨거운 쪽은 ___지고 찬 쪽은 ___지다가, 결국 두 선은 …
(2)이 결과는 이번에 고른 두 물의 처음 값 때문에 생긴 우연일까요, 어떤 두 물체에서도 생기는 규칙일까요? 처음 값이나 재료를 바꿔 직접 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 바꾼 조건 ___로 해 보니 …
(3)⑥에서 스타이로폼으로 감쌌을 때는 무엇이 달라졌나요? 결과 자체가 달라졌는지, 걸린 시간만 달라졌는지 구분해 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)
(2) 이름 붙이기 — 오늘 그래프에서 확인한 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 1분 간격 측정을 빠뜨리지 않고 표와 그래프를 정확히 옮겨 그림 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 선의 변화를 자기 말로 설명하고, 조건을 바꿔 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
뜨거운 물과 찬물을 맞대어 두고 두 온도를 10분간 추적하기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.온도가 다른 두 물체를 접촉시켰을 때 시간이 지나 도달하는 상태를 무엇이라 하는지 쓰고, 그때 두 물체의 온도와 열의 이동을 설명하시오.
2.80 ℃ 물 200 g과 20 ℃ 물 200 g을 섞었을 때 열평형 온도를 구하시오. (외부와 열 출입 없음, 물의 비열 1 cal/(g·℃))
3.60 ℃ 물 100 g과 20 ℃ 물 300 g을 섞었을 때 열평형 온도를 구하시오.
4.100 ℃ 금속 500 g(비열 0.1 cal/(g·℃))을 20 ℃ 물 150 g에 넣었다. 열평형 온도를 구하시오.
5.체온계를 겨드랑이에 5분 정도 두고 나서 눈금을 읽는 까닭을 열평형으로 설명하시오.
정답
1. 열평형 — 두 물체의 온도가 같아지고, 겉보기에 열의 이동이 더 이상 일어나지 않는 상태이다.
2. 50 ℃ ( 200×(80−t) = 200×(t−20) → t = 50 ℃ )
3. 30 ℃ ( 100×(60−t) = 300×(t−20) → t = 30 ℃ )
4. 40 ℃ ( 500×0.1×(100−t) = 150×1×(t−20) → 50(100−t)=150(t−20) → t = 40 ℃ )
5. 체온계와 몸 사이에 열이 이동해 열평형에 이르러야 체온계의 온도가 체온(약 36.5 ℃)과 같아지므로, 그 시간을 기다려야 정확한 값을 읽을 수 있다.