무게가 정하는 순서와 운명

지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 아래는 스스로 뭉치며 점점 작아지는 가스 덩어리 다섯 개(㉮~㉲)를 관측한 자료입니다. 중심부 온도가 1000만 K를 넘으면 그 덩어리는 스스로 빛을 내기 시작합니다. 표를 읽고 지시대로 손을 움직이세요.
㉮ 무게 15 · 시간 6만 년 · 표면온도 30000K · 밝기 10000 · 중심부 3000만K
㉯ 무게 5 · 시간 50만 년 · 표면온도 17000K · 밝기 500 · 중심부 2200만K
㉰ 무게 1 · 시간 3000만 년 · 표면온도 5800K · 밝기 1 · 중심부 1500만K
㉱ 무게 0.5 · 시간 1억 년 · 표면온도 3800K · 밝기 0.03 · 중심부 1100만K
㉲ 무게 0.08 · 안정 못 함(계속 식음) · 표면온도 2000K 이하 · 밝기 0.0001 · 중심부 500만K  예제: 무게가 다른 가스 덩어리 5개(㉮~㉲) (비교용: ㉲ (무게 0.08))

1

활동 — 무게순으로 줄 세우고 갈라 보기

30점
  1. 표의 다섯 덩어리를 무게가 무거운 것부터 가벼운 것 순으로 기호를 [칸 A]에 나열하세요.
  2. [칸 A] 순서대로 '걸린 시간'을 옆에 적고, 무게가 커질수록 시간이 늘어나는지 줄어드는지 [칸 B]에 화살표로 쓰세요.
  3. 같은 순서로 표면온도와 밝기를 읽어, 무게가 커질수록 둘이 각각 커지는지 작아지는지 [칸 B]에 화살표로 더 쓰세요.
  4. 각 덩어리의 '중심부 온도'를 보고, 1000만 K를 넘는 것의 기호만 [칸 C]에 적으세요.
  5. [칸 C]에 적힌 것은 '빛을 냄', 나머지는 '못 냄'으로 나누어 [칸 D]에 기호를 분류해 적으세요.
  6. 가장 가벼운 ㉲가 시간이 지나며 온도와 밝기가 어떻게 되는지 표에서 찾아 [칸 E]에 한 줄로 쓰세요.
칸 A — 무거운 것부터 나열한 순서(기호)
칸 B — 무게 커질 때: 시간·온도·밝기 변화(↑↓)
칸 C — 중심부가 1000만 K를 넘는 덩어리
칸 D — 빛을 냄 / 못 냄 분류
칸 E — ㉲가 시간이 지나며 겪는 변화
2

해석 — 왜 그렇게 갈렸는지 쓰기

40점

(1)②③에서 무게가 무거운 덩어리일수록 걸린 시간이 짧고 표면온도·밝기가 컸습니다. 이것은 이 다섯 개에서만 생긴 우연일까요, 무게가 다른 어떤 덩어리에서도 생기는 규칙일까요? 표에 없는 무게(예: 3 또는 8)의 덩어리를 하나 상상해 그 시간·온도·밝기가 어디쯤 올지 직접 정하고 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 무게 ___인 덩어리라면 시간은 ___, 온도·밝기는 ___일 것이다. 왜냐하면 …

(2)㉲는 [칸 D]에서 '못 냄'으로 분류됐습니다. 무엇 때문에 ㉲만 다른 덩어리처럼 빛을 내지 못했을까요? 표의 어떤 값을 근거로 삼았는지 함께 쓰세요. (15점)

✎ ㉲는 중심부 온도가 ___라서 1000만 K에 …

(3)㉲는 빛을 내지 못한 뒤에도 사라지지 않고 남습니다. ⑥에서 적은 대로 시간이 지나며 ㉲의 온도와 밝기가 어떻게 될지, 그리고 그것을 눈으로 본다면 어떤 색으로 보일지 예상해 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 다룬 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)무게순 나열·화살표 표시·분류를 표의 값에 맞게 빠짐없이 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)규칙/우연에 자기 예상과 이유를 붙였고, 못 낸 까닭을 표의 값으로 근거를 댐상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 과학 용어를 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

무게가 정하는 순서와 운명 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

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

1.원시별이 주계열성이 되려면 중심부에서 어떤 반응이 일어나야 하며, 그 반응이 시작되려면 중심부 온도가 대략 몇 K 이상이어야 하는가?
2.질량이 큰 원시별과 작은 원시별 중 주계열 단계에 더 빨리 도달하는 것은 어느 쪽인지 쓰고, 그 까닭을 중력 수축 속도로 설명하시오.
3.질량이 큰 주계열성일수록 표면 온도와 광도는 어떠하며, H-R도에서 주계열의 어느 위치에 분포하는가?
4.질량이 태양의 약 0.08배 이하인 원시별은 무엇이 되는가? 그 까닭을 중심부 온도와 수소 핵융합으로 설명하시오.
5.태양과 질량이 비슷하거나 작은 원시별은 H-R도에서 주로 어느 방향(수평/수직)으로 진화하며 주계열에 도달하는 속도는 어떠한지, 질량이 큰 원시별과 비교해 쓰시오.
정답
1. 수소 핵융합 반응, 약 1000만 K 이상 2. 질량이 큰 원시별. 질량이 클수록 중력 수축이 빠르게 일어나 주계열 단계에 빨리 도달한다. 3. 표면 온도가 높고 광도가 크다. H-R도에서 주계열의 왼쪽 위에 분포한다. 4. 갈색 왜성. 중심부 온도가 1000만 K에 이르지 못해 수소 핵융합 반응이 일어나지 않아 주계열성이 되지 못하기 때문. 5. 태양과 비슷하거나 작은 원시별: 주로 수직 방향으로 진화(광도가 크게 감소, 표면 온도는 거의 그대로)하며 주계열에 느리게 도달. 질량이 큰 원시별: 주로 수평 방향으로 진화하며 빨리 도달.
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