같은 온도만큼 데우는데 물질마다 드는 에너지 비교
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 아래 표는 각 물질 1 g의 온도를 1 ℃ 높이는 데 드는 에너지(J)입니다. 물 4.18 · 철 0.45 · 모래 0.80 · 알루미늄 0.90. 이 값을 이용해 지시를 따라 손으로 계산하고, 그 결과를 여러분의 말로 해석하세요. 예제: 물·철·모래·알루미늄 각 100 g (비교용: 물과 모래)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 네 물질의 이름과 '1 g을 1 ℃ 높이는 에너지(J)' 값을 표대로 옮겨 적어 보세요.
- ②각 물질 100 g을 10 ℃ 높이려면 몇 J이 드는지 (값×100×10)로 계산해 [칸 A] 옆에 적으세요.
- ③[칸 A]에서 계산한 값이 가장 큰 물질을 찾아 [칸 B]에 적으세요.
- ④[칸 A]에서 계산한 값이 가장 작은 물질을 찾아 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤네 물질에 똑같이 900 J씩 준다면 어느 물질이 가장 빨리 뜨거워질지 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥물 100 g과 모래 100 g을 10 ℃ 높일 때 드는 에너지를 나란히 써서 몇 배 차이인지 적으세요.
칸 A — 네 물질의 값 + 100 g을 10 ℃ 높이는 데 드는 에너지(J) 계산
칸 D — 같은 에너지를 줄 때 가장 빨리 뜨거워지는 물질
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)⑤에서 같은 에너지를 주었을 때 물이 가장 늦게 뜨거워졌습니다. 이것은 물이라서 생긴 우연일까요, 표의 값이 정하는 규칙일까요? 다른 물질 하나를 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. ___를 900 J로 데워 보니 물보다 ___ 뜨거워졌기 때문에 …
(2)⑥에서 물과 모래는 같은 100 g을 같은 10 ℃ 높이는데도 드는 에너지가 크게 달랐습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (15점)
✎ 물은 모래보다 1 g을 1 ℃ 높이는 데 ___ 에너지가 들기 때문에 …
(3)한낮에 햇빛이 바닷물과 모래사장을 똑같이 비추면 어느 쪽이 먼저 뜨거워질까요? 위에서 계산한 값을 근거로 답하세요. (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, '1 g을 1 ℃ 높이는 데 드는 에너지'와 '물이 잘 데워지지 않는 까닭'에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 각각 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 네 물질의 값을 옮기고 100 g·10 ℃ 에너지를 정확히 계산해 큰·작은 값을 빠짐없이 찾음 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 물질을 직접 골라 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
같은 온도만큼 데우는데 물질마다 드는 에너지 비교 · 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.물의 비열은 4.18 J/g·℃이다. 물 200 g의 온도를 5 ℃ 높이는 데 필요한 열량을 구하시오. (열량 Q = 비열 × 질량 × 온도 변화)
2.철(비열 0.45 J/g·℃) 500 g에 4500 J의 열을 가하였다. 철의 온도는 몇 ℃ 높아지는가?
3.질량이 같은 물과 철에 같은 열량을 가할 때, 온도가 더 많이 올라가는 것은 어느 것인가? 그 까닭을 비열로 설명하시오.
4.물의 비열이 4.18 J/g·℃로 다른 물질보다 매우 큰 까닭을 물 분자 사이의 결합과 관련지어 서술하시오.
5.물 100 g의 온도를 20 ℃에서 80 ℃까지 높이는 데 필요한 열량을 구하시오. (물의 비열 4.18 J/g·℃)
6.물의 비열이 크기 때문에 나타나는 현상을 해안 지역의 바람과 관련지어 한 가지 서술하시오.
정답
1. Q = 4.18 × 200 × 5 = 4180 J
2. ΔT = 4500 ÷ (0.45 × 500) = 4500 ÷ 225 = 20 ℃
3. 철. 비열이 작을수록 같은 열량으로 온도가 더 많이 오르는데, 철의 비열(0.45)이 물(4.18)보다 훨씬 작기 때문이다.
4. 물의 온도를 높이려면 물 분자 사이의 수소 결합을 끊는 데도 에너지가 쓰이므로, 온도를 올리는 데 더 많은 열량이 필요해 비열이 크다.
5. Q = 4.18 × 100 × 60 = 25080 J
6. 낮에는 물이 육지보다 천천히 데워져 바다가 상대적으로 저온이 되어 바다에서 육지로 해풍이 불고, 밤에는 물이 천천히 식어 반대로 육지에서 바다로 육풍이 분다.