Transcript 단원별내용정리판서_I_3차시

Ⅰ. 열에너지
2. 열과 온도는 어떻게 다를까?
*학습목표: 열과 온도를 비교하여
설명할 수 있다.
1 .탐구 : 못 믿을 손 1
다음 그림은 적외선 사진으로, (가)는 스타이로폼
판을, (나)는 스타이로폼 판 위에 손바닥을 살짝
눌렀다가 뗀 후 다시 촬영한 것이다.
1 .탐구 : 못 믿을 손 1
- 손바닥으로 누른 부분의 온도가 높아져 있음을
알 수 있다.
- 온도가 높은 손에서 스타이로폼 판으로 열이
이동하였다.
2. 탐구 : 못 믿을 손 2
1. 컵 3개에 각각 찬물, 미지근한 물, 더운물을 담은 후,
찬물과 더운물에 오른손과 왼손의 검지를 각각
담근다.
2. 1분 정도 지나고 나서
미지근한 물에 두 손
가락을 동시에 담가
본다.
2. 탐구 : 못 믿을 손 2
- 미지근한 물에서 두 손가락이 느끼는 차갑고
따뜻한 정도는 다르다.
- 찬물에 담갔던 손 : 물에서 손으로 열이 이동
더운물에 담갔던 손 : 손에서 물로 열이 이동
3. 온도
 물체의 차고 뜨거운 정도를 나타내는 물리량
 온도의 단위 : 섭씨온도(℃)
 섭씨온도 : 물의 어는점을 0℃, 물의 끓는점
100℃로 하여 그 사이를 100 등분한 온도
4. 열
 온도가 다른 두 물체가 접해 있을 때 이동하는
에너지
 열은 온도가 높은 물체에서 온도가 낮은 물체로
이동한다.
 열이 이동하면 물체의 온도가 변한다.
Ⅰ. 열에너지
3. 열에너지는 언제까지 이동할까?
*학습목표 : 1온도가 다른 물체들 사이에서 열이
이동하는 방향을 말할 수 있다.
2.온도가 같아지면 더 이상 열의
이동이 일어나지 않는 열평형 상태가 됨을
탐구를 통해 설명할 수 있다.
1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
1)실험 목표
온도가 다른 두 물체를 접촉시킬 때 두 물체의
온도 변화와 열에너지의 이동을 설명할 수
있다.
2) 준비물
온도계 2개, 500mL 비커, 작은 지퍼백, 스탠드, 링,
더운물, 찬물
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1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
3) 실험 과정
1. 지퍼백에 찬물 200mL를 넣고 그 속에 온도계를
넣고 입구를 잘 막는다.
2. 비커에 더운물 200mL를 넣고 그 속에 온도계를
넣어 둔다.
3. 찬물이 든 지퍼백을 비커 속에 넣는다.
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1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
3) 실험 과정
4. 1분 간격으로 물의 온도가 변하지 않을 때까지 두
물의 온도를 측정하여 기록한다.
온도를 측정할 때는
온도계를 가볍게 저
어 물이 섞이도록 한
후 측정한다.
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1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
4)실험 정리
1. 온도 변화
시간(초)
0
20
40
60
80
100
120
찬물의
온도(℃)
5
17
21
22.8
23.3
24
24
더운물의
온도(℃)
56
32
28
25
24
24
24
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1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
4) 실험 정리
2. 온도 변화 그래프
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1.실험 : 어디까지 올라갈까, 어디까지 내려갈까?
3. 열에너지는 어떻게 이동하는가?
- 열에너지는 더운물에서 찬물로 이동하였다.
4. 두 물체의 온도가 계속 변하지 않고 일정해지는
이유를 열에너지와 관련지어 설명해 보자.
- 두 물체의 온도가 같아진 상태에서는 더 이상
열에너지의 이동이 일어나지 않으므로 온도가
일정한 상태로 유지된다.
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2. 온도가 다른 두 물체가 접촉할 때
 온도가 높은 물체에서 온도가 낮은 물체로 열이
이동한다.
 온도가 높은 물체는 열을 잃어 온도가 낮아지고,
온도가 낮은 물체는 열을 얻어 온도가 높아진다.
 한참 후에는 두 물체의 온도가 같아진다.
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3. 열평형
 온도가 다른 두 물체가 충분한 시간 동안 접촉
하여 더 이상 열의 이동이 없는 상태로, 물체들의
온도는 서로 같다.
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Ⅰ. 열에너지
4. 열을 받으면 물체는 어떻게 변할까?
*학습목표 : 1.고체와 액체의 열팽창 정도가
다름을 실험을 통하여 비교할 수 있다.
2. 고체나 액체의 열팽창의 정도는
물질의 종류에 따라 다름을 실험을 통하여
설명할 수 있다.
1.실험 1 : 액체의 열팽창
1)실험 목표
액체가 열을 얻거나 잃을 때의 부피 변화를 관찰
하고, 열에 의한 부피 변화의 정도는 액체의 종류에
따라 다름을 이해한다.
2)준비물
같은 크기의 병 2개, 고무찰흙, 온도계, 1mL 눈금
피펫 2개, 수조, 물, 에탄올, 방수 테이프, 얼음물,
뜨거운 물
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1.실험 1 : 액체의 열팽창
3)실험 과정
1. 병에 실온의 물과 에탄올을 가득 채운 후 1mL
눈금 피펫을 넣고 입구를 방수 테이프로 막는다.
피펫과 테이프 사이는 고무찰흙으로 꽉 막는다.
병 속에 빈 공
간이 생기지
않도록 한다.
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물과 에탄올에 물
감을 조금 타면 올
라온 높이를 관찰
하기 좋다.
1.실험 1 : 액체의 열팽창
3)실험 과정
2. 물과 에탄올이 피펫 위로 얼마나 올라왔는지
표시한다.
3. 두 병을 뜨거운 물이 든 수조에 담그고 물과
에탄올의 높이 변화를 측정한다.
4. 두 병 을 얼 음 물 이 든 수 조 에 담 그 고 물 과
에탄올의 높이 변화를 측정한다.
- 에탄올이 물보다 열에 의한 부피 변화 정도가 더
크다.
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2.실험 2: 고체의 열팽창
1)실험 목표
열에 의한 고체의 부피 변화의 정도는 고체의
종류에 따라 다름을 이해한다.
2)준비물
4mm 굵기의 쇠막대와 알루미늄 막대, 받침 유리,
바늘, 빨대, 나무 도막, 1kg 추, 알코올램프, 면장갑
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2.실험 2: 고체의 열팽창
3)실험 과정
1. 양쪽에 나무 도막을 세우고 한쪽 나무 도막에는
받침 유리를 얹은 후 두 나무 도막 사이에
쇠막대를 올려놓는다.
2. 바늘에 빨대를 꽂아 받침 유리와 쇠막대 사이에
끼워 넣고, 쇠막대의 반대쪽 끝에는 추를 걸어 움
직이지 않도록 고정한다.
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2.실험 2: 고체의 열팽창
3)실험 과정
3. 쇠막대의 중간에서 알코 알코올램프로 달구어진 막
올램프의 불꽃이 쇠막대
에 닿도록 가열한다.
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대는 매우 뜨거우므로 함부
로 만지지 말고, 반드시 장
갑을 끼고 식은 후에 만진다.
2.실험 2: 고체의 열팽창
3)실험 과정
4. 3분 후 빨대가 돌아간 정도를 측정한다.
- 알루미늄 막대가 쇠막대보다 열에 의한 부피 변
화가 더 크다.
쇠막대의 부피가 늘어나면 그 작용으로
바늘이 굴러간다. 빨대가 돌아간 정도
를 확인하면 바늘이 굴러간 정도를 알
수 있다.
5. 쇠막대 대신 알루미늄 막대를 얹고 위의 과정을
반복하여 빨대가 돌아간 정도를 측정한다.
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3.실험 1, 2. 액체와 고체의 열팽창
4)실험 정리
1. 열을 얻거나 잃을 때 물체의 부피는 어떻게 변하는
가?
- 열을 얻으면 물체의 부피는 늘어나고, 열을 잃으면
물체의 부피는 줄어든다.
2. 부피가 변하는 정도는 물질의 종류에 따라 같은가,
다른가?
- 물질의 종류에 따라 온도가 변할 때 부피가 변하는
정도는 서로 다르다.
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Ⅰ. 열에너지
5. 열을 받으면 늘어난다!
*학습목표 : 1.고체와 액체의 열팽창이
기체의 열팽창과 다른점을 설명할 수 있다.
2. 생활 주변에서 고체와 액체의
열팽창을 이용하고 있는 예를 들 수 있다.
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1.열팽창
1) 열팽창 : 온도가 높아질 때, 물질의 부피가 늘어
나는 현상
2)기체는 종류에 관계없이 열팽창 정도가 일정하다.
3) 고체와 액체는 물질의 종류에 따라 열팽창 정도가
다르다.
4) 기체의 열팽창≫ 액체의 열팽창 > 고체의 열팽창
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2. 액체의 상대적인 열팽창
 물과 에탄올을 더운 물에 담그면 에탄올이 물보다
열팽창 정도가 크므로 더 많이 올라온다.
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3. 고체의 상대적인 열팽창
 쇠막대와 알루미늄 막대를 같은 시간 가열하면
알루미늄 막대가 쇠막대보다 더 많이 늘어난다.
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4. 열팽창을 이용한 물건
1) 바이메탈 : 전열기 등에서 일정한 온도를 유지하기
위해서 사용
- 열팽창 정도가 다른 두 장의 금속을 붙여 만든다.
- 온도가 높아지면 열팽창 정도가 작은 금속 쪽으로
휘고, 온도가 낮아지면 열팽창 정도가 큰 금속 쪽으
로 휜다. (예 : 전기 다리미, 토스터)
2) 알코올 온도계 : 온도 변화에 따라 알코올의 부피가
변하는 정도를 읽어 온도를 측정한다.
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5. 열팽창과 관련된 현상
 다리를 만들 때는 사이에 공간을 둔다.
 유리컵에 뜨거운 물을 부으면 유리컵이 깨진다.
 철도 레일 사이가 벌어져 있다.
 전선은 여름에 더 크게 늘어진다.
 건물을 지을 때는 열팽창 정도가 같은 시멘트와 철근
을 주로 이용하여 짓는다.
 치과 충전재
 상감 청자, 표면에 가는 균열이 있는 도자기
 에펠탑
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Ⅰ. 열에너지
7. 이동한 열은 같은데 온도가
다르다면?
*학습목표 : 1.열용량과 비열의 개념을
비교하여 설명할 수 있다.
2. 고체와 액체의 열용량을
비열과 구분하여 생활 주변의 예를 통하여
설명할 수 있다.
1.실험. 온도 높이기 시합
1) 실험 목표
물질의 종류에 따라 같은 온도를 올리는 데
필요한 열량이 다름을 설명할 수 있다.
2) 준비물
물, 기름, 50mL 비커 3 개, 온도계, 핫플레이
트, 전자저울, 스탠드, 링, 초시계, 면장갑
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1.실험. 온도 높이기 시합
3) 실험 과정
1. 3개의 비커에 각각 물 50g, 물 30g, 기름 30g을
담는다.
2. 처음 온도를 측정하여 기록하고, 온도계를 스탠드
에 고정한 후, 핫플레이트를 이용하여 같은 세기
로 세 물질을 각각 가열한다.
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1.실험. 온도 높이기 시합
3)실험 과정
핫플레이트의 세기
는 눈금을 이용하
가열한 비커를
옮길 때는 면장
갑을 낀다.
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여 조절한다.
1.실험. 온도 높이기 시합
3) 실험 과정
3. 각 액체의 온도가 5°C 올라가는 데 걸린 시간을 측
정한다.
물질의 양
물 50g
물 30g
기름
걸린 시간
20초
12초
6초
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30g
1.실험. 온도 높이기 시합
4) 실험 정리
1. 각 액체의 온도가 1°C 올라가는 데 걸린 시간은
물보다 기름이 적게 걸리며, 질량이 작을수록 적
게 걸린다.
2. 온도가 1°C 올라가는 데 걸린 시간이 길수록 물
체로 이동한 열에너지의 양이 많다.
3. 온도를 1°C 높이는 데 필요한 열에너지의 양은
물질의 양이 많을수록 많아지며, 물질의 종류에
따라서 달라진다.
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2.열량과 열용량
1) 열 량 : 물 체 의 온 도 가 변 할 때 이 동 한 전 체
열에너지의 양(단위 : 킬로칼로리(kcal))
2)열용량 : 어떤 물체의 온도를 1℃ 변하게 하는 데 필
요한 열량
열용량 =
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열량
(단위 : kcal / ℃)
온도 변화
2.열량과 열용량
3)열용량은 물질의 종류와 질량에 따라 달라진다.
4) 같은 물질의 경우 열용량은 질량에 비례한다.
5)열량이 같을 때 열용량이 클수록 온도가 적게
변한다.
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3.비열
 어떤 물질 1kg의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한
열량
열용량
 비열 =
(단위 : kcal / kg·℃)
질량
 물질의 종류에 따라 다르다.
 같은 물질의 경우 질량에 관계없이 일정하다.
 열량과 물질의 질량이 같을 때 비열이 클수록
온도가 적게 변한다.
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4.열평형과 열용량
 서로 접촉한 두 물체가 열평형 상태에 도달했을 때,
온도가 높은 물체가 잃은 열량과 온도가 낮은
물체가 얻은 열량은 같다.
 열평형에 도달한 두 물체 중 열용량이 작은 물체의
온도 변화가 더 크고, 열용량이 큰 물체의 온도
변화가 더 작다.
 서로 접촉한 두 물체가 열평형 상태에 도달할 때
열평형 온도는 열용량이 더 큰 물체의 처음 온도에
가까워진다.
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Ⅰ. 열에너지
8. 어떤 금속이 더 빨리 뜨거워질까?
*학습목표 : 1.고체의 비열을 실험을 통하여
측정할 수 있다.
2. 금속의 비열이 종류마다
다름을 설명할 수 있다.
3. 금속의 비열을 측정한 값을
통해 어떤 금속인지 알아낼 수 있다.
1.실험. 고체의 비열 측정
1)실험 목표
물의 비열을 이용하여 값을 모르는 금속의 비열을
구할 수 있다.
2)준비물
디지털 온도계, 열량계, 금속 도막(철, 구리, 알루미
늄 각 1개), 250mL 눈금 실린더, 200mL 비커, 뜨
거운 물(60~80°C), 찬물(20°C 내외), 전자저울
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1.실험. 고체의 비열 측정
3)실험 과정
1. 모둠별로 금속 도막 1 개를
선택하여 질량을 측정한다.
2. 눈 금 실 린 더 를 이 용 하 여
찬물200mL(200g)를 측정하
여 열량계 속에 넣는다.
3. 디지털 온도계를 이용하여 열량계 속에 든 물의
온도를 측정한 후 열량계의 뚜껑을 닫는다.
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1.실험. 고체의 비열 측정
3)실험 과정
4. 금속 도막을 고리에 걸어
뜨거운 물이 든 비커에 넣고,
1 분 정도 지나 물과 금속
도막이 열평형 상태에 도달
하고 나면, 디지털 온도계를
이용해 물의 온도를 측정
한다.
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1.실험. 고체의 비열 측정
3)실험 과정
5. 고리를 잡아당겨 비커 속의 금속
도막을 꺼낸 다음 재빨리 열량계
속에 넣고, 디지털 온도계를
이용하여 열량계 속에 들어 있는
물의 온도 변화를 20초 간격으
로 열평형 상태에 도달할 때까지
측정한다.
디지털 온도계가 금속에 닿지 않도록 주의
하고, 열량계에 달린 금속 링을 이용하여 물
Page  46
이 고르게 데워지도록 천천히 저어 준다.
Page  47
1.실험. 고체의 비열 측정
4)실험 정리
1.
나중 온도
물질
질량(kg)
처음 온도(℃)
물
0.2
10.6
15.4
금속
0.2
68.4
15.4
(열평형 온도)(℃)
- 물이 얻은 열량=물의 온도 변화×물의 질량 × 물의
비열= (15.4-10.6)×0.2×1=0.96
- 금속이 잃은 열량=금속의 온도 변화×금속의 질량 ×
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금속의 비열=(68.4-15.4)×0.2×c
1.실험. 고체의 비열 측정
4)실험 정리
2. 열평형 상태에 도달할 때까지 외부와 열의 출입이
없다면, 물이 얻은 열량과 금속이 잃은 열량은 같
다.
3. 물이 얻은 열량 = 금속이 잃은 열량이므로
(68.4-15.4)×0.2×c=0.96에서 c=0.09kcal/kg·°C이
다.
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1.실험. 고체의 비열 측정
4)실험 정리
4. 앞에서 구한 c=0.09값을 아래 표와 비교해 보면,
구리임을 알 수 있다.
물질
물
철
(15℃) (25℃)
비열
(kcal/kg 1
․℃)
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0.11
구리 알루미늄 은
(25℃) (25℃)
(25℃)
납
(25℃)
0.09
0.03
0.22
0.06
1.실험. 고체의 비열 측정
4)실험 정리
5. 금속의 실제 비열과 실험 결과 얻은 비열이 차이
가 나는 이유
- 뜨거운 물속에서 열평형을 이룬 금속을 열량계
속으로 옮길 때, 주위로 열을 잃어버렸다.
- 물속에서 건져낸 금속의 표면에 물이 묻어서 함
께 열량계 속으로 옮겨질 수 있다.
- 금속이 잃은 열량은 찬물로만 전달되는 것이 아
니라 열량계로도 전달이 된다.
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Ⅰ. 열에너지
9. 북극의 눈물
*학습목표 : 1.지구 전체의 규모에서의 열
흐름에 관한 이해를 바탕으로 지구
온난화로 인한 해수면 상승을 바닷물의
열팽창으로 설명할 수 있다.
2. 바다의 기후 조절 기능을
열용량과 비열을 이용하여 설명할 수 있다.
탐구. 무서운 바다, 고마운 바다(36쪽)
1. 바다의 수온이 올라가면 바닷물을 이루는 물
분자들의 운동은 어떻게 변하는지 설명해 보자.
->바닷물을 이루는 물 분자들의 운동이
활발해지므로 바닷물의 부피가 커진다.
2. 열과 관련하려 해수면이 상승하는 이유가 무엇인지
설명해 보자
->수온이 상승하면 물은 열팽창을 하게 되는데,
바닷물은 양이 매우 많으므로 온도가 조금만
올라가도 열팽창되는 전체 양이 많아져
해수면이 급격하게 상승한다.
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탐구. 무서운 바다, 고마운 바다(37쪽)
1. 질량이 같고 비열이 다른 두 물질이 같은 양의
열에너지를 받으면 어느 물질의 온도가 더 많이
올라가는가?
-> 비열이 작은 물질의 온도가 더 많이
올라간다.
2. 열에너지를 많이 받아도 바닷물의 수온이 육지에
비해 쉽게 올라가지 않는 이유를 물의 비열과
관련지어 설명해 보자.
-> 물의 비열과 열용량이 육지에 비해 크므로
바닷물의 온도가 육지보다 적게 올라간다.
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1.지구 온난화
 지구 온난화 : 지구의 평균 기온이 상승하는 현상
 지구 온난화로 인한 현상
- 빙하의 양이 줄어든다.
- 해수면이 높아진다.
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2. 바다와 열
 바다는 열용량이 매우 커서 같은 온도의 대기나
육지보다 더 많은 열에너지를 저장할 수 있다.
- 지구 온난화로 대기의 기온이 많이 올라가더라도
바다의 수온은 조금만 올라가며, 대기의 열에
너지를 흡수하여 저장하므로 대기의 급격한 기온
상승을 막아 준다.
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2. 바다와 열
 열에너지를 많이 받아도 바닷물의 수온이 육지에
비해 쉽게 올라가지 않는다.
- 물의 비열이 다른 물질에 비해 크고, 바닷물의
열용량이 매우 크기 때문에
 수온이 상승하면 바다는 그 양이 매우 많기 때문에
온도가 조금만 올라가더라도 열팽창되는 전체 양이
많아서 급격한 해수면의 상승을 가져온다.
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