Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

동아 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

물질을 이루는 분자들이 정지해 있지 않고 끊임없이 여러 방향으로 움직이는 현상을 (      )이라고 한다.

분자들이 스스로 운동하여 액체 표면에서 떨어져 나와 기체로 되는 현상을 무엇이라고 하는가?

물질을 이루는 분자들이 끊임없이 움직여서 넓게 퍼져 나가는 현상을 무엇이라고 하는가?

증발이나 확산 현상을 통해 물질을 이루는 분자들이 스스로 끊임없이 (      )하고 있다는 것을 알 수 있다.

단위 면적당 수직으로 작용하는 힘을 (      )이라고 한다.

무게가 10 N이고 밑면의 넓이가 100 cm2인 물체를 스펀지 위에 올려놓았을 때 물체가 스펀지에 작용하는 압력을 구하시오.

기체 분자가 용기의 벽과 충돌하여 용기의 벽에 미치는 단위 면적당 힘을 기체의 (      )이라고 한다.

기체의 압력과 부피는 서로 ( 비례, 반비례 )한다.

용기 속에 들어 있는 기체의 부피가 감소하면 분자 사이의 거리는 ( 가까워, 멀어 )지고, 용기 안쪽 벽에 충돌하는 횟수가 ( 감소, 증가 )하므로 기체의 압력이 ( 감소, 증가 )한다.

온도가 일정할 때 1기압, 20 L의 기체의 압력을 2기압으로 하면 기체의 부피는 몇 L인가?

기체는 압력이 일정할 때 온도가 낮아지면 부피가 ( 감소, 증가 )한다.

압력이 일정할 때 온도가 높아지면 기체 분자의 운동이 더 ( 활발, 둔 )해지므로 기체의 부피는 ( 감소, 증가 )한다.

기체의 온도와 부피 사이의 관계를 나타낸 법칙은 무엇인가?

( 고체, 액체, 기체 ) 상태는 물질의 모양과 부피가 일정하고, ( 고체, 액체, 기체 ) 상태는 모양과 부피가 담는 용기에 따라 변한다.

고체, 액체, 기체 상태에서 분자 운동이 활발한 정도를 부등호로 비교하시오.

물질의 상태가 변하는 것을 무엇이라고 하는가?

액체에서 기체로 변하는 현상을 (      )라 하고, 기체에서 액체로 변하는 현상을 (      )라고 한다.

고체에서 액체로 변하는 현상을 (      )라 하고, 액체에서 고체로 변하는 현상을 (      )라고 한다.

물이 끓어 수증기가 되는 현상은 (      )이고, 이른 새벽 풀잎에 이슬이 맺히는 현상은 (      )이다.

아이스크림이 녹아서 흐르는 현상은 (      )이고, 촛농이 식어서 굳는 현상은 (      )이다.

물질의 성질을 지닌 가장 작은 입자를 무엇이라고 하는가?

상태 변화가 일어날 때 물질의 고유한 성질은 ( 변한다, 변하지 않는다 ).

융해나 기화가 일어날 때 분자 운동이 ( 활발, 둔 )해지므로 분자 배열이 ( 규칙, 불규칙 )해지고, 분자 사이의 거리가 ( 가까워, 멀어 )져 물질의 부피가 ( 증가, 감소 )한다.

상태 변화가 일어날 때 물질을 구성하는 분자의 (      )가 변하지 않으므로 질량은 ( 변한다, 변하지 않는다 ).

일반적으로 융해, 기화, 고체에서 기체로의 승화가 일어날 때는 부피가 ( 증가, 감소 )한다.

액체에서 기체로 상태 변화하는 동안에는 물질을 가열하면 온도가 ( 변한다, 변하지 않는다 ).

상태 변화가 일어날 때 흡수한 열에너지는 분자 사이의 인력을 ( 강, 약 )하게 하여 분자의 운동을 ( 활발, 둔 )하게 하는 데 사용된다.

융해, 기화, 고체에서 기체로 승화가 일어날 때는 열에너지를 (      )하고, 주위의 온도가 (      )진다.

액체에서 고체로 상태 변화하는 동안에는 물질을 냉각하면 온도가 ( 변한다, 변하지 않는다 ).

분수대 주변에 있으면 시원해지는 것은 물이 기화하면서  (      )을 흡수하기 때문이다.

얼음 조각상 옆에 있으면 시원해지는 것은 얼음이 융해하면서 (      )을 흡수하기 때문이다.

응고, 액화, 기체에서 고체로 승화가 일어날 때는 열에너지를 (      )하고, 주위의 온도가 (      )진다.

목욕탕 안이 후덥지근한 것은 수증기가 액화하면서       (      )을 방출하기 때문이다.

액체가 고체로 변할 때 방출하는 열에너지를 무엇이라고 하는가?

융해, 기화, 고체에서 기체로의 승화가 일어나면 분자 운동이 ( 활발, 둔 )해지고, 분자 사이의 인력이 ( 약, 강 )해진다.

에어컨의 증발기에서는 액체 냉매가 ( 기화, 액화 )하면서 열에너지를 ( 흡수, 방출 )한다.

증기 난방기에서는 기체가 액체로 액화할 때 ( 흡수, 방출 )하는 열에너지를 이용한다.

단원 마무리 문제

다음 중 분자 운동에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 분자는 끊임없이 스스로 운동한다.

② 분자는 모든 방향으로 운동한다.

③ 고체 상태의 분자는 운동하지 않는다.

④ 온도가 높을수록 분자 운동이 활발해진다.

⑤ 세 가지 상태 중 기체 상태일 때 분자 운동이 가장 활발하다.

오른쪽 그림은 어떤 현상을 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 증발 현상이다.

② 액체 표면에서 일어난다.

③ 온도가 낮을수록 활발하게 일어난다.

④ 분자들이 스스로 운동하기 때문에 나타난다.

⑤ 운동장에 고인 물이 사라지는 현상을 설명할 수 있다.

다음 보기에서 확산과 관련 있는 현상을 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 이른 아침에 풀잎에 이슬이 맺힌다. ㄴ. 물에 잉크를 떨어뜨리면 점점 퍼진다. ㄷ. 냉면에 식초를 넣으면 냉면 전체에서 신맛이 난다. ㄹ. 난로를 피우면 방 전체가 따뜻해진다. ㅁ. 부엌의 음식 냄새를 거실에서도 맡을 수 있다.

다음 중 기체의 압력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 기체의 압력은 모든 방향으로 작용한다.

② 기체 분자가 빠르게 운동할수록 압력이 크다.

③ 분자 운동에 의해 기체의 압력이 나타난다.

④ 기체의 압력은 기체 분자가 용기 벽에 충돌하기 때문에 나타난다.

⑤ 부피가 같은 경우 기체 분자 수가 적을수록 압력이 크다.

[42～43] 다음 그림은 대기압이 1기압일 때 기체가 들어 있는 용기에 추를 올려놓았을 때의 부피 변화를 나타낸 것이다.

(가) 2기압, 90 mL           (나)

위 그림에 대한 설명으로 옳은 것은?

① (나)의 압력은 4기압이다.

② (나)의 부피는 60 mL이다.

③ 분자 사이의 거리는 (나)가 (가)보다 멀다.

④ 분자의 충돌 횟수는 (가)가 (나)보다 많다.

⑤ 일정한 온도에서 기체의 부피는 압력에 비례함을 알 수 있다.

위 그림의 원리와 관련 있는 현상으로 옳은 것은?

① 젖은 빨래가 마른다.

② 지나가는 사람에게서 향수 냄새가 난다.

③ 여름에는 겨울보다 자전거 타이어가 팽팽하다.

④ 잠수부가 내뿜은 공기 방울이 수면 가까이 올라올수록 커진다.

⑤ 쭈그러진 탁구공을 뜨거운 물에 넣으면 펴진다.

오른쪽 그래프는 압력이 일정할 때 일정량의 기체의 부피와 온도 사이의 관계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 분자 사이의 거리는 A가 B보다 멀다.

② 분자 운동은 B가 A보다 활발하다.

③ 분자의 크기는 B가 A보다 크다.

④ 기체의 종류에 따라 그래프의 기울기가 다르다.

⑤ 온도가 높아짐에 따라 기체의 부피는 일정한 비율로 감소한다.

[45～46] 다음은 기체의 온도와 부피 관계를 알아보기 위한 실험이다.

(가) 빈 삼각 플라스크의 입구에 공기를 뺀 고무풍선을 씌운 후 가열한다.

(나) 충분히 가열한 후 알코올램프를 끈다.

(다) 삼각 플라스크를 얼음물에 넣는다.

위 실험의 (가)와 (다)에서 고무풍선의 변화를 설명하시오.

위 실험 결과를 분자 운동과 관련하여 설명하시오.

다음 중 상태 변화와 관련된 현상이 아닌 것은?

① 손바닥 위에서 초콜릿이 녹는다.

② 처마 끝에 고드름이 생긴다.

③ 드라이아이스의 크기가 점점 작아진다.

④ 물에 소금을 넣어 녹인다.

⑤ 여름에 아이스크림이 녹는다.

[48～49] 다음 그림은 물질의 세 가지 상태를 모형으로 나타낸 것이다.

위 그림에 해당하는 상태 변화의 예를 옳게 짝 지은 것은?

① A - 찬물이 들어 있는 컵 표면에 물방울이 맺힌다.

② B - 프라이팬에 버터를 넣고 가열하면 녹는다.

③ C - 드라이아이스의 크기가 점점 줄어든다.

④ D - 물을 끓이면 수증기가 된다.

⑤ F - 이른 새벽 풀잎에 이슬이 맺힌다.

위 그림에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 열에너지를 방출하는 상태 변화는 B, C, F이다.

② D가 일어날 때 부피가 크게 증가한다.

③ E가 일어날 때 분자 사이의 거리가 멀어진다.

④ A, D, E가 일어날 때 분자 사이의 인력이 강해진다.

⑤ A가 일어날 때 물을 제외한 대부분의 물질은 부피가 증가한다.

비닐 주머니에 에탄올을 넣고 입구를 묶은 후 뜨거운 물을 부었다. 에탄올의 상태 변화가 일어날 때 변하는 것과 변하지 않는 것을 옳게 짝 지은 것은?

	변하는 것	변하지 않는 것
①	질량	부피
②	분자의 모양	분자의 크기
③	분자 사이의 거리	분자의 개수
④	분자 배열	분자 사이의 거리
⑤	부피	분자의 운동

[51～52] 다음 그래프는 어떤 고체 물질의 가열 곡선을 나타낸 것이다.

위 그래프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① A 구간에서는 고체 상태이다.

② B 구간에서는 두 가지 상태가 공존한다.

③ C 구간에서는 이슬이 맺히는 것과 같은 상태 변화가 일어난다.

④ D 구간에서는 액체가 기체로 변한다.

⑤ E 구간에서 분자 운동이 가장 활발하다.

B와 D 구간에서 온도가 일정한 이유를 설명하시오.

오줌싸개 인형을 뜨거운 물에 넣었다가 꺼내어 찬물에 넣고, 잠시 후 인형을 꺼내어 접시 위에 올려놓고 인형에 뜨거운 물을 부으면 오른쪽 그림과 같이 인형에서 물이 빠져 나온다. 오줌싸개 인형에서 물이 빠져 나오는 이유를 설명하시오.

다음 그림과 같이 비커에 물을 넣고 얼리면 가운데가 볼록해지고, 액체 양초를 넣고 굳히면 가운데가 오목해진다. 그 이유를 설명하시오.

뜨거운 국물이 있는 음식을 그릇에 넣고 랩으로 포장하면 시간이 지난 후 랩의 안쪽에는 물방울이 맺히고 랩이 그릇 안쪽으로 오목하게 들어간다. 이러한 현상이 나타나는 이유를 설명하시오.

나이지리아의 발명가는 흙으로 만든 두 개의 그릇 사이에 모래를 넣은 냉장고를 발명하였는데, 모래에 물을 뿌리면 그릇 안의 음식물을 시원하게 보관할 수 있다. 이 원리를 상태 변화에 따른 열에너지의 출입과 관련하여 설명하시오.

정답과 해설

Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

1. 분자 운동    2. 증발    3. 확산    4. 운동    5. 압력    3. 0.1 N/cm2    7. 압력    8. 반비례    9. 가까워, 증가, 증가    10. 10 L    11. 감소    12. 활발, 증가    13. 샤를 법칙    14. 고체, 기체    15. 고체 < 액체 < 기체    16. 상태 변화    17. 기화, 액화    18. 융해, 응고    19. 기화, 액화    20. 융해, 응고    21. 분자    22. 변하지 않는다    23. 활발, 불규칙, 멀어, 증가    24. 개수, 변하지 않는다    25. 증가    26. 변하지 않는다    27. 약, 활발    28. 흡수, 낮아    29. 변하지 않는다    30. 기화열    31. 융해열    32. 방출, 높아    33. 액화열    34. 응고열   35. 활발, 약    36. 기화, 흡수    37. 방출

38. ③    39. ③    40. ㄴ, ㄷ, ㅁ    41. ⑤    42. ②    43. ④    44. ②    45. 해설 참조    46. 해설 참조      47. ④    48. ⑤    49. ④    50. ③    51. ③    52. 가해 준 열에너지가 상태 변화에 쓰이기 때문     53. 해설 참조    54. 해설 참조    55. 해설 참조    56. 해설 참조

38. ③ 고체 상태에서는 분자들이 제자리에서 진동 운동을 한다.

39. ③ 온도가 높을수록 분자 운동이 활발하므로 증발이 활발하게 일어난다.

40. ㄱ. 공기 중의 수증기가 액화하는 현상이다.

ㄹ. 열은 물질이 아니므로 확산이 아니다.

41. ⑤ 부피가 같은 경우 기체 분자 수가 많을수록 충돌 횟수가 많아지므로 압력이 크다.

42. ①, ② 대기압이 1기압이고 추 1개를 올렸을 때 2기압이 되었으므로 (나)에서 추 2개를 올리면 3기압이고, 60 mL이다.

③, ④ 분자 사이의 거리는 (가)>(나)이고, 분자의 충돌 횟수는 (가)<(나)이다.

⑤ 일정한 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례한다.

43. ①은 증발, ②는 확산 현상이다. ③, ⑤는 온도에 따른 기체의 부피 변화와 관련된 현상이다.

44. ①, ③ 분자 사이의 거리는 B가 A보다 멀고, 분자의 크기는 같다.

④ 그래프의 기울기는 기체의 종류에 관계없이 일정하다.

⑤ 온도가 높아짐에 따라 기체의 부피는 일정한 비율로 증가한다.

45. [모범 답안] (가)에서 고무풍선이 부풀어 오른다. (다)에서는 고무풍선의 크기가 점점 작아지고, 삼각 플라스크 안으로 고무풍선이 빨려 들어간다.

46. [모범 답안] 삼각 플라스크를 가열하면 고무풍선 속 기체 분자의 운동이 활발해져 기체의 부피가 증가하므로 고무풍선이 부풀어 오른다. 삼각 플라스크를 얼음물에 넣으면 고무풍선 속 기체 분자의 운동이 둔해져 기체의 부피가 감소하므로 고무풍선의 크기가 작아지고, 결국 삼각 플라스크 안으로 빨려 들어간다.

47. ④ 물에 소금을 녹이는 것은 용해 현상이다.

48. ① 컵 표면에 물방울이 맺히는 것은 액화이므로 F에 해당한다.

② 버터가 녹는 것은 융해이므로 A에 해당한다.

③ 드라이아이스가 작아지는 것은 고체에서 기체로의 승화이므로 D에 해당한다.

④ 물을 끓이면 수증기가 되는 것은 기화이므로 E에 해당한다.

49. ④ A는 융해, D는 고체에서 기체로의 승화, E는 기화이므로 분자 사이의 인력이 약해진다.

50. 에탄올이 액체에서 기체로 기화한다. 이때 부피, 분자 배열, 분자 사이의 거리, 분자의 운동 상태는 변하고, 질량, 분자의 모양, 개수, 크기는 변하지 않는다.

51. ③ C 구간에서는 액체의 온도가 높아진다. 이슬이 맺히는 상태 변화는 액화이다.

53. [모범 답안] 오줌싸개 인형에 뜨거운 물을 부으면 인형 속 공기의 부피가 증가하여 물을 밀어내므로 물이 밖으로 빠져 나온다.

54. [모범 답안] 물이 얼음으로 응고할 때는 부피가 증가하므로 가운데가 볼록해지고, 액체 양초가 고체로 응고할 때는 부피가 감소하므로 가운데가 오목해진다.

55. [모범 답안] 뜨거운 음식이 식으면 수증기가 액화하여 물방울이 맺히고, 랩 안의 부피가 감소하므로 랩이 그릇 안쪽으로 오목하게 들어간다.

56. [모범 답안] 모래에 뿌린 물이 기화하면서 열에너지를 흡수하여 주위의 온도가 낮아지므로 음식물을 시원하게 보관할 수 있다.