무거워질수록 더 뜨거워야 하는 까닭
지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
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: 별 속 재료 ㉮·㉯·㉰·㉱ (비교용: ㉮ (+ 알갱이가 가장 적은 것))
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①네 재료 ㉮·㉯·㉰·㉱의 + 알갱이 수를 [칸 A]에 그대로 옮겨 적으세요. (㉮1·㉯2·㉰6·㉱8)
- ②각 재료가 반응을 시작하는 온도도 [칸 A]에 나란히 적으세요. (㉮0.1억·㉯1억·㉰6억·㉱20억 K)
- ③[칸 A]의 재료를 + 알갱이 수가 작은 것부터 큰 순서로 [칸 B]에 다시 줄 세우세요.
- ④[칸 B]의 순서대로 반응 온도를 함께 적고, 온도가 어떻게 변하는지 화살표(→)로 이어 표시하세요.
- ⑤같은 재료 둘이 만나 서로 미는 세기를 (+ 알갱이 수)×(+ 알갱이 수)로 계산해 [칸 C]에 재료마다 적으세요.
- ⑥[칸 C]의 미는 세기가 큰 순서와 ④의 온도가 큰 순서가 같은지 [칸 D]에 ○/✗로 적으세요.
칸 A — ㉮~㉱의 + 알갱이 수와 반응 온도
칸 B — + 알갱이 수가 작은 것부터 줄 세우기 (온도 함께)
칸 C — 재료마다 미는 세기 (+수 × +수)
칸 D — 미는 세기 순서 = 온도 순서? ○/✗
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)④에서 + 알갱이 수가 커질수록 반응 온도는 어떻게 변했나요? 그리고 ⑤·⑥에서 계산한 '미는 세기'와 어떤 관계가 있어 보이는지 여러분의 말로 설명하세요. (15점)
✎ + 알갱이가 많을수록 서로 ___ 힘이 커져서, 반응이 시작되려면 온도가 더 ___ …
(2)이 관계는 이 네 재료라서 생긴 우연일까요, 어떤 재료에서도 성립하는 규칙일까요? + 알갱이 수가 14인 새 재료 하나를 직접 정해 미는 세기(14×14)를 계산하고, 그 값과 온도 순서에서 놓일 자리를 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 14×14=___ 이고, 이 값은 ㉱의 세기(64)보다 ___ 이므로 …
(3)㉮는 + 알갱이가 1개뿐이라 미는 세기도 가장 작습니다. 그래서 ㉮의 반응 온도가 넷 중 가장 낮은 까닭을 '미는 힘'이라는 말을 써서 설명하세요. (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 과학 시간에 배운(또는 배울) 용어를 짝지어 붙여 보세요. (예: 재료들이 서로 붙어 새 물질이 되는 반응, +끼리 서로 미는 힘, ㉮~㉱의 실제 이름 등) (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 재료의 + 알갱이 수·온도를 옮겨 적고, 줄 세우기·세기 계산·순서 비교를 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 온도와 미는 세기의 관계를 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 새 재료로 규칙을 직접 확인함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
무거워질수록 더 뜨거워야 하는 까닭 · 각 20점 · 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.수소 핵융합 반응이 끝난 별의 중심에서 수소보다 무거운 원소가 에너지를 내는 반응의 이름을 쓰고, 이 반응이 일어나려면 중심부의 무엇이 높아야 하는지 쓰시오.
2.적색 거성의 중심부가 약 1억 K에 도달하면 어떤 원소의 핵융합 반응이 일어나며, 그 결과 주로 생성되는 원소는 무엇인지 쓰시오.
3.원자핵이 무거운 원소일수록 핵융합 반응에 필요한 온도가 더 높은 까닭을, 원자핵 사이에 작용하는 힘을 근거로 설명하시오.
4.다음 중 중심부에서 규소(Si)의 핵융합으로 철(Fe)까지 만들 수 있는 별을 고르고, 이유를 쓰시오. (가) 태양과 질량이 비슷한 별 (나) 태양보다 질량이 훨씬 큰 초거성
5.핵융합 반응이 H → He → C → O → ⋯ → Si → Fe 처럼 가벼운 원소에서 무거운 원소 쪽으로 차례대로 진행되는 까닭을, 별 중심부의 온도 변화와 각 원소가 필요로 하는 온도를 연결하여 설명하시오.
정답
1. 핵융합 반응 / (중심부의) 온도
2. 헬륨(He)의 핵융합 / 생성 원소: 탄소(C) (3개의 헬륨 원자핵 → 1개의 탄소 원자핵)
3. 원자핵이 무거울수록 양성자 수(전하)가 많아 원자핵 사이의 전기적 반발력이 더 커지므로, 이를 이겨내고 융합하려면 더 높은 온도가 필요하다.
4. (나) — 초거성은 중심부 온도가 매우 높아 무거운 원소까지 핵융합이 진행되어 철(Fe)이 생성됨. (가)는 온도가 낮아 헬륨~탄소 정도에서 반응이 멈춤.
5. 중심핵이 중력 수축하며 온도가 점점 높아지는데, 가벼운 원소일수록 낮은 온도에서 반응하므로 먼저 융합되고, 온도가 더 오르면 그다음으로 무거운 원소가 융합되기 때문. 즉 필요한 온도가 낮은 원소부터 차례로 반응한다.