Transcript 1. 행성의 대기와 에너지 보존

II. 태양계와 지구
II-2. 지구 구성 원소와 지구계
1. 행성의 대기와 에너지 보존
Ⅱ-2. 지구 구성 원소와 지구계
1. 행성의 대기와 에너지 보존
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행성의 탈출 속도를 역학적 에너지를 이용하여 설명할 수 있다.
행성의 대기 성분이 차이가 나는 이유를 설명할 수 있다.
역학적 에너지 보존 법칙

공기의 저항과 같은 다른 힘이 작용하지 않는다면 운동하는 물체의 운동
에너지(Ek)와 위치 에너지(Ep)의 합은 일정하다.
1 2
Ek  E p  mv  mgh  일정
2
역학적 에너지의
전환과 보존
Ⅱ-2. 지구 구성 원소와 지구계
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탈출 속도

탈출 속도: 어떤 물체가 지구의 중력을 벗어나 무한히 먼 곳까지 가기
위한 최소한의 처음 속도
E  Ek  E p

1 2 
mM 
mv    G
 0
2
R 

위 식에서 물체의 탈출 속도
2GM
v
R
-탈출 속도는 행성의 질량이 클수록,
행성과 물체 사이의 거리가
가까울수록 크며, 운동하는 물체의
질량과는 관계없다.
-탈출 속도보다 느리게 운동하는
기체는 그 천체의 대기를 구성한다.
행성의 만유인력과 역학적 에너지
II-2. 지구 구성 원소와 지구계
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평균 운동 에너지와 분자량
모든 기체 분자의 평균 운동에너지는 절대 온도에 비례한다.
같은 온도에서 분자량이 작을 수록 분자 운동 속도가 빠르다.
분자량이 작은 헬륨이 채워진 풍선의 크기가
더 빠르게 줄어든다.
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목성 대기 성분 vs. 지구 대기 성분
목성
수소(H2)
암모니아(NH3)
메테인(CH4)
표면 온도
<
지구
탈출 속도
>
대기 성분
분자량
<
질소(N2)
산소(O2)
이산화탄소(CO2)
II-2. 지구 구성 원소와 지구계
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기체의 분자량( M ) 측정
w
PV  nRT 
RT
M
wRT
M
PV
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극성 분자 vs. 무극성 분자
극성 분자
– 전자의 불균일한 분포
염화수소(HCl)
물(H2O)
암모니아(NH3)
무극성 분자
- 전자의 균일한 분포
- 전자의 불균일한 분포가 서로 상쇄
수소(H2)
이산화탄소(CO2)
메테인(CH4)
II-2. 지구 구성 원소와 지구계
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기체 분자의 구조와 끓는점, 행성 대기 성분의 관계
분자량이 비슷할 때, 극성 분자 끓는점>무극성 분자 끓는점
분자량이 클수록, 분자간 힘이 크고, 끓는점은 높아짐.
목성
지구
끓는점 낮은 무극성 분자
→ 수소, 헬륨: 대기의 주성분
끓는점 높은 극성 분자
→ 암모니아: 구름 형성(응결)
이산화탄소: 무극성 → 대기 구성
물: 극성 → 응결하여 물로 존재
이산화탄소가 물에 녹아
석회암 형태로 저장
II-2. 지구 구성 원소와 지구계
확인 문제
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탈출 속도를 정의하고, 탈출 속도에 영향을 미치는 요인 2가지와
탈출 속도와의 관계를 설명해 보자.
수소, 헬륨 기체가 지구형 행성에서는 쉽게 탈출하지만 목성형
행성에서는 대기를 형성할 수 있는 까닭을 써 보자.
이산화탄소는 지구 생성 초기에 대기 중에 풍부했지만 지금은
0.03%의 부피비를 가질 뿐이다. 그 이유를 물의 끓는점, 지구의
위치와 연관지어 설명해 보자.