온도와 압력에 따라 영역이 나뉘는 그림 읽기
화학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — [칸 A]는 가로축이 온도(°C), 세로축이 압력(기압)인 모눈입니다. 다음 점을 씁니다 — T(0.01, 0.006), A(−20, 1), B(50, 1), C(200, 1), K(374, 218). 세로축 값의 단위는 기압입니다. 예제: 온도-압력 모눈 위의 점 A·B·C (비교용: 1기압 가로선 vs 0.003기압 가로선)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A] 모눈에 점 T·A·B·C·K를 좌표에 맞게 정확히 찍어 보세요.
- ②점 T에서 왼쪽 위로 가파르게 오르는 곡선 ①, 오른쪽 위로 휘어 K까지 가는 곡선 ②, 왼쪽 아래로 내려가는 곡선 ③을 그리세요.
- ③세 곡선이 모눈을 세 영역(왼쪽·가운데·오른쪽 아래)으로 나눕니다. A·B·C가 각각 어느 영역에 있는지 확인하세요.
- ④압력 1기압 높이에 가로선을 긋고, 곡선 ①·②와 만나는 두 점의 온도를 [칸 B]에 적으세요.
- ⑤점 A에서 1기압 가로선을 따라 오른쪽 끝까지 갈 때 지나는 영역 순서를 [칸 C]에, 점 A에서 곧장 아래로 갈 때 도착하는 영역을 [칸 D]에 적으세요.
- ⑥압력 0.003기압 높이에 가로선을 긋고, 왼쪽에서 오른쪽으로 지나는 영역 순서를 [칸 E]에 적으세요.
칸 B — 1기압 가로선이 곡선 ①·②와 만나는 온도
칸 C — A에서 오른쪽으로 갈 때 지나는 영역 순서
칸 D — A에서 아래로 갈 때 도착하는 영역
칸 E — 0.003기압 가로선이 지나는 영역 순서
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)세 곡선이 모두 한 점 T에서 만납니다. 그 점에서는 왼쪽·가운데·오른쪽 세 영역이 어떻게 되나요? T가 특별한 이유를 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 점 T에서는 세 영역이 모두 ___ 때문에, 그 점은 …
(2)1기압 가로선의 두 교차 온도는 0°C와 100°C였습니다. 가로선을 더 높은 압력에 그으면 이 두 온도는 그대로일까요, 달라질까요? 1기압만의 우연인지 어떤 압력에서도 나타나는 규칙인지, 다른 압력을 직접 골라 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (그대로 / 달라진다) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 압력 ___기압으로 해 보니 …
(3)0.003기압 가로선은 가운데 영역을 지나지 않았는데 1기압 가로선은 지났습니다. 무엇 때문에 이 차이가 생겼을지 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, 세 곡선과 점 T, 세 영역 각각에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 점·곡선을 좌표에 맞게 그리고, 가로선 교차와 영역 순서를 빠짐없이 표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 압력을 직접 골라 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 곡선·점·영역에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
온도와 압력에 따라 영역이 나뉘는 그림 읽기 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 다음은 물의 상평형 그림에 대한 문제이다. 앞 활동에서 그린 그림을 떠올려 답하시오.
1.상평형 그림에서 융해 곡선, 증기 압력 곡선, 승화 곡선은 각각 어떤 두 상태 사이의 평형을 나타내는지 쓰시오.
2.삼중점이 무엇인지 설명하고, 물의 삼중점 값(약 0.01°C, 0.006기압)이 의미하는 바를 쓰시오.
3.1기압에서 이 물질의 기준 녹는점과 기준 끓는점을 상평형 그림에서 읽으면 각각 몇 °C인지 쓰시오.
4.1기압에서 고체 상태인 A점의 온도를 계속 높일 때 물질의 상태 변화 순서를 쓰시오.
5.삼중점보다 낮은 압력(예: 0.003기압)에서 고체를 가열하면 어떤 상태 변화가 일어나는지 설명하시오.
정답
1. 융해 곡선=고체와 액체의 평형, 증기 압력 곡선=액체와 기체의 평형, 승화 곡선=고체와 기체의 평형
2. 삼중점=고체·액체·기체 세 상이 함께 평형을 이루며 공존하는 온도와 압력. 물은 0.01°C·0.006기압에서 세 상태가 동시에 존재한다.
3. 기준 녹는점 0°C, 기준 끓는점 100°C (1기압 가로선이 융해 곡선·증기 압력 곡선과 만나는 온도)
4. 고체 → 액체 → 기체
5. 액체를 거치지 않고 고체가 곧바로 기체로 변한다(승화). 삼중점보다 낮은 압력에서는 액체 영역을 지나지 않기 때문이다.