Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

천재교육(신) 교과서

출판사별 교과서 밀착 문제

개념 확인 문제

물질의 고유한 성질을 나타내는 가장 작은 입자를         (        )라고 한다.

다음 설명 중 옳은 것은 ○, 옳지 않은 것은 ×로 표시하시오.

(1) 냄새는 한 방향으로만 퍼진다, --------------(     )

(2) 확산은 바람이 불 때만 일어날 수 있다. ------(     )

(3) 증발과 확산은 분자 운동의 증거이다. --------(     )

물이 들어 있는 두 개의 비커에 한쪽에는 물 위에 잉크를 떨어뜨리고, 다른 한쪽에는 물의 바닥에 잉크를 넣었다. 충분한 시간이 지난 후 두 비커에서 잉크는 어떻게 되는가?

기체 분자가 움직이면서 주위에 충돌하여 가하는 힘을 기체의 (        )이라고 한다.

페트병 안에 고무풍선을 넣고 풍선을 불면 거의 부풀지 않는 이유를 설명하시오.

온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피는 서로 (        )한다.

0 ℃, 2기압에서 어떤 기체의 부피가 100 mL이다. 같은 온도에서 압력을 1기압으로 낮추면 기체의 부피는 몇 mL가 되는가?

감압 용기에 초코파이를 넣은 후 펌프로 용기 속의 공기를 빼내면 압력이 ( 증가, 감소 )하므로 마시멜로에 포함된 공기의 부피가 ( 증가, 감소 )하여 마시멜로가 부풀어 오른다.

압력이 일정할 때 온도가 높아지면 기체의 부피는 일정하게 (        )한다.

압력이 일정할 때 온도가 높아지면 기체의 부피가 ( 증가, 감소 )하고, 온도가 낮아지면 기체의 부피가 ( 증가, 감소 )한다.

겨울철에 농구공을 바깥에 두면 기온이 낮아 농구공 속 기체의 부피가 ( 증가, 감소 )하므로 농구공이 덜 팽팽하여 잘 튕기지 않는다.

물질이 고체에서 액체로 변하는 상태 변화를 (        )라 하고, 액체에서 기체로 변하는 상태 변화를 (        )라고 한다.

다음 현상에서 일어나는 상태 변화의 이름을 각각 쓰시오.

(1) 아이스크림이 녹는다. -------------------(        )

(2) 나뭇잎에 이슬이 맺힌다. ----------------(        )

(3) 옷장 속의 나프탈렌이 사라진다. ----------(        )

(4) 젖은 빨래가 마른다. ---------------------(        )

(5) 겨울철 유리창에 성에가 생긴다. ----------(        )

강물이 구름이 되었다가 다시 비가 되어 내리는 과정에서 일어나는 상태 변화 2가지를 쓰시오.

기체 상태는 액체 상태에 비해 분자 사이의 거리가 매우  ( 가깝, 멀 )고, 분자들이 매우 ( 규칙적, 불규칙적 )으로 배열되어 있다.

상태 변화가 일어날 때 변하지 않는 것을 다음 보기에서 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. 물질의 질량 ㄴ. 물질의 부피 ㄷ. 물질의 성질 ㄹ. 분자의 크기 ㅁ. 분자의 개수 ㅂ. 분자 사이의 거리 ㅅ. 분자의 종류 ㅇ. 분자의 성질 ㅈ. 분자 배열

비닐 팩에 드라이아이스를 넣고 입구를 막으면 드라이아이스가 승화하여 분자 사이의 거리가 ( 멀어, 가까워 )지므로 비닐 팩이 팽팽해진다.

기화나 융해가 일어나는 동안 온도가 일정하게 유지되는 이유는 무엇인가?

융해나 기화가 일어날 때는 열에너지를 ( 흡수, 방출 )하고, 응고나 액화가 일어날 때는 열에너지를 ( 흡수, 방출 )한다.

여름날 마당에 물을 뿌리면 물이 기화하면서 열에너지를  ( 방출, 흡수 )하므로 시원해진다.

기체 상태의 물질을 냉각할 때 물질이 액화하는 동안 물질의 온도는 ( 변한다, 변하지 않는다 ).

추운 겨울에 오렌지 나무에 물을 뿌리면 물이 얼면서 열에너지를 ( 방출, 흡수 )하므로 오렌지가 얼지 않는다.

고체, 액체, 기체 상태에서 분자 운동이 활발한 정도를 부등호를 이용하여 비교하시오.

옥수수를 가열하면 물이 기화하면서 옥수수가 터져 팝콘이 만들어진다. 이때 물 분자의 운동은 ( 활발, 둔 )해지고, 분자 사이의 인력은 ( 강, 약 )해지며, 열에너지를 ( 흡수, 방출 )한다.

단원 마무리 문제

다음 중 증발과 확산에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 증발은 분자들이 스스로 움직이기 때문에 나타난다.

② 확산은 모든 방향으로 일어난다.

③ 어항 속 물의 양이 줄어드는 것은 증발이다.

④ 물에 잉크를 떨어뜨리면 골고루 퍼지는 것은 확산이다.

⑤ 음식 냄새가 퍼져 나가려면 바람이 불어야 한다.

주사기에 작게 분 고무풍선을 넣고 주사기 끝을 막은 후 피스톤을 당겼더니 풍선이 부풀어 올랐다. 이 현상과 관계있는 그래프는?

①               ②                  ③

④               ⑤

오른쪽 그래프는 기체의 온도와 부피 사이의 관계를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

① 분자 운동은 A가 B보다 활발하다.

② 분자 사이의 거리는 A가 B보다 멀다.

③ A에서 B로 부피가 증가하는 것은 기체 분자의 크기가 커지기 때문이다.

④ 기체 분자 한 개가 용기 벽면에 충돌할 때 가하는 힘의 세기는 B가 A보다 강하다.

⑤ A와 B에서 온도와 부피를 곱한 값은 서로 같다.

오른쪽 그림과 같이 피펫의 위쪽 입구를 막고 가운데 부분을 손으로 잡으면 피펫 끝에 남아 있는 액체 방울이 빠져 나온다. 이와 같은 원리로 설명할 수 있는 현상은?

① 바닷물을 증발시켜 소금을 얻는다.

② 높은 산에서는 과자봉지가 부풀어 오른다.

③ 감압 용기에 고무풍선을 넣고 공기를 빼내면 고무풍선의 크기가 커진다.

④ 여름에는 겨울보다 자동차 타이어에 공기를 조금 적게 넣는다.

⑤ 부엌에서 하는 음식 냄새를 방 안에서도 맡을 수 있다.

다음 중 액체가 조금 남아 있는 뷰테인 가스통에 들어 있는 뷰테인 분자를 모형으로 바르게 나타낸 것은?

①         ②         ③         ④         ⑤

[30～31] 다음 그림은 구슬과 용수철을 이용하여 물질의 상태를 모형으로 나타낸 것이다.

고체, 액체, 기체 상태에 해당하는 모형을 각각 고르시오.

고체, 액체, 기체 상태에서 분자 운동과 분자 사이의 인력을 설명하시오.

다음 그래프는 어떤 기체 물질의 냉각 곡선을 나타낸 것이다.

B, D 구간에서 존재하는 물질의 상태를 다음 보기에서 각각 모두 고르시오.

	<보 기>
ㄱ. ㄴ. ㄷ.

다음 그림은 냉장고의 구조를 나타낸 것이다. 냉매가 냉장고 내부의 증발기를 지날 때는 기화되고, 냉장고 뒷면의 응축기를 지날 때는 액화된다.

냉장고 속은 시원하고, 뒷면은 뜨거워지는 이유를 냉매의 상태 변화에 따른 열에너지 출입으로 설명하시오.

정답과 해설

Ⅵ. 분자 운동과 상태 변화

1. 분자    2. (1) × (2) × (3) ○    3. 두 비커에서 모두 물 전체에 잉크가 골고루 퍼진다.    4. 압력    5. 페트병 안에 들어 있는 기체 분자가 풍선에 충돌하여 힘을 가하기 때문    6. 반비례    7. 200 mL    8. 감소, 증가    9. 증가    10. 증가, 감소    11. 감소    12. 융해, 기화    13. (1) 융해 (2) 액화 (3) 승화 (4) 기화 (5) 승화    14. 기화, 액화    15. 멀, 불규칙적    16. ㄱ, ㄷ, ㄹ, ㅁ, ㅅ, ㅇ    17. 멀어    18. 가해 준 열에너지가 상태 변화에 쓰이기 때문    19. 흡수, 방출    20. 흡수    21. 변하지 않는다    22. 방출    23. 고체<액체<기체   24. 활발, 약, 흡수

25. ⑤    26. ②    27. ④    28. ④    29. ③    30. 고체 : (가), 액체 : (나), 기체 : (다)    31. 해설 참조    32. B : ㄱ, ㄷ,   D : ㄱ, ㄴ    33. 해설 참조

25. ⑤ 분자들은 바람에 관계없이 스스로 끊임없이 운동하므로 바람이 불지 않아도 확산 현상이 일어나 음식 냄새가 퍼져 나간다.

26. 주사기의 끝을 막고 피스톤을 당기면 주사기 내부의 압력이 감소하므로 풍선 속 기체의 부피가 증가하여 풍선이 커진다. 이것은 기체의 압력과 부피가 반비례한다는 보일 법칙과 관계있다.

27. ① 분자 운동은 온도가 높은 B가 더 활발하다.

② 분자 사이의 거리는 B가 A보다 멀다.

③ A에서 B로 부피가 증가하는 것은 온도가 높아지기 때문이다.

④ 기체의 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해지므로 분자가 용기 벽면에 충돌할 때 가하는 힘이 커진다.

28. 피펫의 위쪽 입구를 막고 가운데 부분을 손으로 잡으면 체온에 의해 피펫 속 기체의 온도가 높아지고 기체의 부피가 증가하므로 피펫 끝의 액체 방울이 밀려 나온다.

①은 증발, ⑤는 확산에 의한 현상이다. ②와 ③은 압력에 따른 기체의 부피 변화와 관련된 현상이다. ④는 온도에 따른 기체의 부피 변화와 관련된 현상이다.

29. ③ 뷰테인 가스통에서 뷰테인은 액체 상태와 기체 상태로 존재하며, 상태에 관계없이 분자의 크기는 같다. 기체 상태에서는 분자들이 통 속에 고르게 퍼져 있다.

30. 고체 상태에서는 분자 배열이 매우 규칙적이고, 기체 상태에서는 분자 배열이 매우 불규칙하고 분자 사이의 거리가 가장 멀다.

31. [모범 답안] 고체 상태에서는 분자 사이의 인력이 강하여 분자들이 제자리에서 진동 운동을 한다. 액체 상태에서는 분자 사이의 인력이 고체에 비해 약하며, 분자들이 일정한 부피 내에서만 운동한다. 기체 상태에서는 분자 사이의 인력이 거의 작용하지 않으므로 분자들이 자유롭게 운동한다.

32. 기체 물질을 냉각하면 B 구간에서는 액화가 일어나고, D 구간에서는 응고가 일어난다. 따라서 B 구간에서는 기체와 액체가 함께 존재하고, D 구간에서는 액체와 고체가 함께 존재한다.

33. [모범 답안] 액체 냉매가 증발기를 지날 때 기화하면서 열에너지를 흡수하므로 냉장고 내부의 온도가 낮아진다. 기체 냉매가 응축기를 지날 때 액화하면서 열에너지를 방출하므로 냉장고 뒷면이 뜨거워진다.