양쪽에서 미는 세기를 액체 기둥 높이로 읽어 내기
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 바깥 공기가 밀어 올리는 기준 세기를 760이라고 하자(높이 단위 mm). 갇힌 공기가 든 둥근 공을 액체가 든 U자 관에 연결하고, 세 경우의 양쪽 액체 기둥 높이를 관찰했다. 가 — 양쪽 높이가 같다. 나 — 바깥과 통하는 쪽 액체가 40만큼 더 높다. 다 — 공과 통하는 쪽 액체가 40만큼 더 높다. 예제: 갇힌 공기가 든 공을 U자 관에 연결한 세 경우(가·나·다) (비교용: 액체가 바깥쪽으로 더 높은 경우(나) vs 공 쪽으로 더 높은 경우(다))
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①가·나·다 각각에서 U자 관 양쪽 액체 기둥 중 어느 쪽이 더 높은지(또는 같은지)를 [칸 A]에 나란히 적어 보세요.
- ②액체가 더 높은 쪽은 반대쪽이 더 세게 밀어 올린 것입니다. 각 경우 갇힌 공기와 바깥 공기 중 어느 쪽이 더 세게 미는지 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③양쪽 세기가 같은 경우를 하나 고르고, 그때 갇힌 공기가 미는 세기를 숫자로 [칸 C]에 적어 보세요(바깥 기준 760을 그대로 쓰면 됩니다).
- ④갇힌 공기가 더 센 경우, 그 세기를 760에 높이차 40을 더할지 뺄지 정해 계산한 값을 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑤갇힌 공기가 더 약한 경우도 같은 방식으로 760과 40으로 계산해 [칸 E]에 적어 보세요.
- ⑥[칸 D]와 [칸 E] 중 40을 더한 것과 뺀 것이 각각 나·다 어느 그림이었는지 화살표로 이어 보세요.
칸 A — 가·나·다에서 어느 쪽 액체가 더 높은가
칸 B — 가·나·다에서 어느 공기가 더 세게 미는가
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 D]와 [칸 E]는 똑같이 760과 40으로 계산했는데, 왜 하나는 더하고 하나는 뺐나요? 무엇을 보고 더할지 뺄지 정했는지 자기 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 나는 ___ 쪽 액체가 더 높은 것을 보고, 갇힌 공기가 (더 세다 / 더 약하다)고 판단해서 …
(2)높이차가 40이 아니라 다른 값 h였다면, 갇힌 공기가 더 센 경우의 세기는 항상 760+h가 될까요? 이것은 40일 때만 생긴 우연일까요, 어떤 h에서도 성립하는 규칙일까요? h를 직접 하나 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 h = ___로 해 보니 …
(3)나와 다는 액체 높이차가 똑같이 40인데 계산 결과(800과 720)가 서로 달랐습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼는지 여러분의 생각을 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 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, '바깥 공기가 미는 기준 세기 760', '갇힌 공기가 미는 세기', '양쪽 높이차 40'이 각각 화학 교과서의 어떤 용어에 해당하는지 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 경우의 높이 비교를 정확히 하고, 760에 40을 더하거나 빼는 계산을 바르게 함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 더할지 뺄지 정하는 근거를 자기 말로 대고, 다른 값으로 규칙을 직접 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
양쪽에서 미는 세기를 액체 기둥 높이로 읽어 내기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 관계를 이번에는 용어와 함께 반복 적용해 봅니다. 풀이를 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.대기압이 760 mmHg인 곳에서 U자관 압력계를 보니, 대기압 쪽 수은 기둥이 기체 쪽보다 35 mmHg 더 높았다. 기체의 압력을 구하시오.
2.대기압 760 mmHg인 곳에서 기체 쪽 수은 기둥이 대기압 쪽보다 48 mmHg 더 높았다. 기체의 압력을 구하시오.
3.U자관 양쪽 수은 기둥의 높이가 같았다. 이 장소의 대기압이 750 mmHg일 때 기체의 압력을 구하시오.
4.기체의 압력이 820 mmHg, 대기압이 760 mmHg일 때, U자관에서 어느 쪽 수은 기둥이 몇 mmHg 더 높은지 구하시오.
5.대기압이 1기압(760 mmHg)인 곳에서 기체의 압력이 2기압이었다. 수은 기둥 높이차는 몇 mmHg이며 어느 쪽이 더 높은지 구하시오.
정답
1. 760 + 35 = 795 mmHg
2. 760 - 48 = 712 mmHg
3. 750 mmHg (양쪽 높이가 같으면 기체의 압력 = 대기압)
4. 대기압 쪽이 60 mmHg 더 높다 (820 = 760 + h → h = 60)
5. 2기압 = 1520 mmHg, 1520 - 760 = 760 mmHg → 대기압 쪽이 760 mmHg 더 높다