뿌리학습 · 중1 과학탐구 · 물질의 상태

물이 끓는 동안 온도가 일정한 이유는 무엇인가요?

물이 끓는 동안에는 가해 준 열이 온도를 올리는 데 쓰이지 않고, 입자들이 서로 당기는 힘을 이겨 내고 떨어져 기체가 되는 데 쓰이기 때문에 온도가 일정합니다. 물이 모두 수증기가 되고 나면 그때부터 열은 다시 온도를 올리는 데 쓰입니다.

얼음을 계속 가열할 때의 가열 곡선(1기압)
구간	온도	물질의 상태
1	오름	얼음
2	0 ℃에서 일정(녹는점)	얼음과 물이 함께 있음
3	오름	물
4	100 ℃에서 일정(끓는점)	물과 수증기가 함께 있음
5	오름	수증기

열이 사라진 것은 아닌가요?

아닙니다. 열은 사라지지 않고 다른 일에 쓰이고 있습니다. 액체에서 기체가 되려면 입자들이 서로 끌어당기는 힘을 이겨 내고 떨어져야 하는데, 여기에 에너지가 듭니다. 상태가 바뀌는 동안에는 가해 준 열이 이 일에 쓰여 온도가 오르지 않습니다. 얼음이 녹는 동안 0 ℃에서 온도가 멈춰 있는 것도 같은 까닭입니다.

온도가 일정한 구간에는 어떤 상태가 있나요?

두 가지 상태가 함께 있습니다. 0 ℃에서 온도가 멈춘 구간에는 얼음과 물이 섞여 있고, 100 ℃에서 멈춘 구간에는 물과 수증기가 함께 있습니다. 구간마다 상태가 하나씩 정해져 있는 것이 아니라, 상태가 바뀌는 중이라 두 상태가 함께 나타나는 것입니다. 그래프를 읽을 때 온도가 일정한 구간을 찾으면 그곳이 상태가 바뀌는 구간입니다.

물을 식힐 때도 온도가 멈추나요?

네, 수증기를 식히면 상태가 바뀌는 동안 다시 온도가 일정한 구간이 나타납니다. 이때도 열은 계속 주변으로 빠져나가지만, 입자들이 서로 가까워지며 상태가 바뀌는 동안 열을 내놓아 빠져나가는 만큼을 채워 줍니다. 그래서 온도가 내려가지 않습니다. 같은 물질이라면 녹는점과 어는점은 같은 값이어서, 물은 0 ℃에서 녹고 0 ℃에서 업니다.

이 단원 시험에서 묻는 것

학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.

[9과04-03]여러 가지 물질의 상태 변화를 관찰하고, 이를 입자 모형으로 설명할 수 있다.
[9과04-04]물질의 상태 변화와 열에너지 출입 관계를 이해하고, 이를 실생활에 적용하여 과학의 유용성을 인식할 수 있다.

자주 하는 착각

착각 · 열을 계속 가하면 온도도 계속 올라간다.

왜 헷갈릴까 · 열을 주면 온도가 오른다는 경험이 강하기 때문입니다.

바른 설명 · 상태가 바뀌는 동안에는 열이 입자들을 떼어 놓는 데 쓰여 온도가 일정합니다. 상태 변화가 끝나야 다시 오릅니다.

착각 · 온도가 일정한 구간에는 한 가지 상태만 있다.

왜 헷갈릴까 · 그래프의 구간마다 이름이 하나씩 붙기 때문입니다.

바른 설명 · 상태가 바뀌는 동안에는 두 상태가 함께 있습니다. 100 ℃ 구간에는 물과 수증기가 섞여 있습니다.

착각 · 물이 얼 때는 주변이 차가워진다.

왜 헷갈릴까 · 얼음은 차갑다는 인상이 강하기 때문입니다.

바른 설명 · 물이 어는 것은 열을 내놓는 변화라서, 어는 동안 주변 온도가 더 내려가지 않게 열을 보태 줍니다. 차가운 것과 열을 내놓는 것은 다릅니다.

스스로 확인

물을 가열해 100 ℃에서 끓기 시작한 뒤 불을 더 세게 하면 물의 온도는 어떻게 될까요? (1기압)정답 보기

100 ℃에서 그대로입니다.

끓는 동안 가한 열은 물이 수증기가 되는 데 쓰입니다. 불을 세게 하면 더 빨리 끓어 없어질 뿐 온도는 오르지 않습니다.

가열 곡선에서 0 ℃로 온도가 일정한 구간에는 어떤 상태의 물질이 있을까요?정답 보기

얼음과 물이 함께 있습니다.

얼음이 녹는 중이라 두 상태가 섞여 있습니다. 얼음이 모두 녹아야 온도가 다시 오릅니다.

이 단원, 내가 꺼낼 수 있는지 확인해 볼까요?

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