온도를 낮췄더니 사라진 것

통합과학 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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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: 금속 조각 ㉮ (비교용: 금속 조각 ㉯)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. [칸 A]에 ㉮의 측정값을 적으세요. 300K→0.120Ω, 100K→0.040Ω, 20K→0.012Ω
  2. 이어서 [칸 A] 오른쪽에 7.5K→0.004Ω, 7.0K→0Ω, 4.0K→0Ω을 덧붙여 적으세요.
  3. [칸 B]에 ㉯의 측정값을 적으세요. 300K→0.150Ω, 20K→0.011Ω, 7.0K→0.009Ω, 4.0K→0.009Ω
  4. [칸 A]와 [칸 B]에서 값이 처음으로 0이 되는 온도를 각각 찾아 [칸 C]에 적으세요. 없으면 ×.
  5. ㉮ 위에 작은 자석을 올렸더니 300K에서는 닿았고 4.0K에서는 떠 있었습니다. 뜬 온도를 [칸 D]에 적으세요.
  6. [칸 C]의 ㉮ 값과 [칸 D]의 값을 비교해 그 사이 온도 구간을 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — ㉮의 온도별 측정값(Ω)
칸 B — ㉯의 온도별 측정값(Ω)
칸 C — 값이 0이 되는 온도(㉮ / ㉯)
칸 D — 자석이 뜬 온도
칸 E — 두 일이 함께 일어나는 온도 구간
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)온도를 낮출 때 [칸 A]와 [칸 B]의 값은 어떻게 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)

✎ ㉯는 계속 ___했지만, ㉮는 어느 온도에서 갑자기 ___했기 때문에 …

(2)㉮에게 일어난 일은 ㉮라서 생긴 우연일까요, 어떤 물질에서도 생길 수 있는 규칙일까요? 아래 ㉰의 값(300K→0.200Ω, 20K→0.020Ω, 9.5K→0.006Ω, 9.0K→0Ω, 4.0K→0Ω)을 직접 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. ㉰를 확인해 보니 ___K에서 …

(3)[칸 C]의 온도와 [칸 D]의 온도가 같은 값이었던 것은 두 가지 변화가 서로 무슨 사이라는 뜻일까요? 이 두 가지를 함께 쓰면 어떤 장치를 만들 수 있을지 하나 제안하세요. (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 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)각 칸에 측정값을 빠짐없이 옮겨 적고, 값이 0이 되는 온도를 정확히 찾아냄상 · 중 · 하
해석 (40점)두 물질의 차이에 이유를 붙였고, 세 번째 물질을 직접 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

온도를 낮췄더니 사라진 것 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.어떤 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질을 무엇이라 하며, 저항이 0이 되기 시작하는 그 온도를 무엇이라 하는지 각각 쓰시오.
2.수은의 임계 온도는 약 4.2K이다. 수은을 3.0K와 5.0K로 각각 유지할 때 전기 저항은 어떻게 되는지 쓰시오.
3.초전도체 위에 자석을 올리면 자석이 공중에 뜬다. 이 현상의 이름과, 초전도체 내부의 자기장 세기가 어떻게 되기 때문인지 쓰시오.
4.다음 중 초전도체의 성질로 옳지 않은 것을 고르시오. (가) 임계 온도 이하에서 저항이 0이다 (나) 온도와 관계없이 항상 저항이 0이다 (다) 외부 자기장을 밀어낸다 (라) 손실 없이 큰 전류를 흘릴 수 있다
5.MRI(자기 공명 영상 장치)의 강한 전자석 코일에 구리 대신 초전도체를 쓰는 까닭을 저항과 관련지어 설명하고, 초전도체를 이용한 다른 예를 한 가지 더 쓰시오.
6.네오디뮴 자석(Nd₂Fe₁₄B)은 작아도 매우 강한 자기력을 내는 물질이다. 이 자석이 이어폰·하드 디스크·풍력 발전기에 쓰이는 까닭을 한 문장으로 쓰시오.
정답
1. 초전도체 / 임계 온도(전이 온도) 2. 3.0K: 임계 온도보다 낮으므로 저항 0 (초전도 상태) · 5.0K: 임계 온도보다 높으므로 저항이 0이 아님(보통의 도체 상태) 3. 마이스너 효과 · 외부 자기장을 밀어내어 내부 자기장이 0이 되기 때문(완전 반자성) 4. (나) — 임계 온도보다 높으면 보통의 도체처럼 저항이 있다 5. 저항이 0이어서 열로 잃는 에너지 없이 매우 큰 전류를 계속 흘릴 수 있고, 그만큼 강한 자기장을 만들 수 있기 때문 · 다른 예: 자기 부상 열차(초전도 전자석), 손실 없는 초전도 송전선, 입자 가속기 전자석 등 6. 같은 크기의 자석보다 훨씬 강한 자기력을 오래 유지하므로, 장치를 작고 가볍게 만들면서도 큰 힘·큰 출력을 얻을 수 있기 때문
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