6강 물질의 세 가지 상태와 상태 변화(1)

 

- 물질의 세 가지 상태: 물질은 고체, 액체, 기체의 

   세 가지 상태로 존재한다.

- 물질이 고체, 액체, 기체 상태로 존재하는 이유는

   온도나 압력 등 외부의 원인으로 인해 입자들의

    배열 상태가 달라지기 때문이다.

- 상태 변화: 물질의 상태가 변하는 현상이다.

- 융해: 손 위에 올려 놓은 초콜릿이 녹는 것처럼

            고체가 액체로 되는 현상을 말한다.

- 응고: 녹은 초콜릿을 냉동실에 넣으면 다시 굳는 것처럼

            액체가 고체를 굳어지는 형상을 말한다.

 

01 물질의 세 가지 상태 기초 관찰 

- 상태 변화: 얼음이 녹아 물이 되고, 물이 끓어 수증기가

                    되는 것처럼 물질의 상태가 변하는 현상이다.

예) 금붕어가 들어 있는 어항을 예로

      물질의 상태에 대해 알아보자.

      이때, 바닥에 있는 돌은 고체, 물은 액체,

      금붕어가 내뱉는 공기 방울은

      기체 상태로 설명할 수 있다.

 

물질의 상태: 담는 그릇에 따른 모양

고체: 변화 없다.

액체: 담는 그릇에 따라 모양이 변한다.

기체: 담는 그릇에 따라 모양이 변한다.

 

물질의 상태: 힘을 가할 때 부피 변화

고체: 변화 없다.

액체: 변화없다.

기체: 달라진다.

 

물질의 상태: 입자 사이 거리

고체: 매우 가깝다.

액체: 고체보다 약간 멀다.

기체: 매우 멀다.

 

물질의 상태: 입자들의 운동

고체: 입자들이 거의 제자리에 있다.

액체: 입자들이 비교적 자유롭게 움직일 수 있다.

기체: 입자들이 매우 활발하게 움직일 수 있다.

 

물질의 상태: 입자 배열

고체: 규칙적으로 배열되어 있다.

액체: 불규칙적으로 배열되어 있다.

기체: 매우 불규칙적으로 배열되어 있다.

 

02 융해와 응고 관찰 기초 실험

- 초콜릿을 녹인 후 냉강하면 어떤 변화가 일어날까?

1) 초콜릿을 쪼개어 맛을 본 후, 비닐 팩에 담고 입구를

    막아 (가)뜨거운 물이 담긴 그릇에 넣는다.

2) 초콜릿이 완전히 녹으면 맛을 본 후,

     비닐팩의 한쪽 끝을 가위로 조금 잘라

     모양 틀에 채워 넣고 (나)시간이 흐른 후

     초콜릿의 상태가 어떻게 변하는지 살펴보자.

3) (가)와 (나)에서 초콜릿의 맛에

      차이가 있는지 비교해 보자.

 

-> (가): 초콜릿은 녹아 액체 상태가 된다.

     (나): 초콜릿은 다시 굳어 고체 상태가 된다.

맛 비교하기: 녹기 전과 후에 맛의 차이는 없다.

 

<기어가서 개념 배우기>

 

01 융해와 응고 현상의 예

가. 융해: 고체가 액체로 녹는 현상

예) 용광로에서 철이 녹아 쇳물이 된다.

      얼음이 녹아 물이 된다.

      갓 구운 식빵 위의 버터가 녹는다.

나. 응고: 액체가 고체로 굳는 현상

예) 촛농이 흘러내리면서 굳는다.

      겨울철 처마 끝에 고드름이 생긴다.

      뜨거운 고깃국이 식으면 기름이 굳는다.

 

02 융해와 응고의 이용

가. 주물 제작: 높은 온도에서 금속을 융해시켜

      쇳물로 만들어 제품 틀에 부어 응고 시킨다.

나. 유리 공예: 유리 조각을 녹인 다음 길게 뽑거나

      입으로 불어 다양한 모양을 만든 후 굳힌다.

다. 금속의 용접: 금속에 열을 가해 반쯤 녹인 상태에서

      서로 이어 붙인다.

라. 알루미늄 캔의 재활용: 사용한

알루미늄 캔을 수거하여 깨끗이 세척 하여

녹인 후 다시 굳히면 순수한 알루미늄을 얻을 수 있다.

땅속에서 캐낸 산화 알루미늄에서 알루미늄을

얻는 과정보다 경제적이다.

 

03 상태 변화와 물질의 성질

1) 초콜릿을 녹인 다음 다시 굳히면

초콜릿의 모양은 변하게 되지만 맛은 그대로이다.

이것은 초콜릿 입자의 종류는 변하지 않으므로

물질의 성질은 변하지 않고

입자 사이 배열만 달라지기 때문이다.

2) 고체를 가열해서 액체가 되면

입자의 움직임이 활발해져서 규칙적이던

배열이 흐트러지면서 입자 사이 거리가 멀어진다.

반대로 액체가 냉각되어 고체로

되면 입자의 움직임이 둔해지면서 흐트러졌던

배열이 규칙적으로 배치되면서

입자 사이 거리가 가까워진다.

 

오개념 움켜쥐기

[1] 질량이 가벼운 기체들이 더 빨리

움직여서 부피 변화가 더 커질 것이라

생각할 수도 있겠지만 모든 기체는

온도에 따른 부피 변화가 일정하다.

[2] 물질은 온도나 압력이 변하면 에너지

출입이 있어 모양이나 부피가 변할 수 있기

때문에 주변 온도와 압력이 일정하다는

것을 알려야 한다.

[3] 융해는 고체가 액체로 되는

상태 변화이므로 용질이 용매에 녹는

현상인 용해와 혼동하지 않아야 한다.

 

더 알아보기

1. 실생활에서 볼 수 있는 용해 현상

가. 용광로에서 철을 가열하면 쇳물이 된다.

나. 얼음 조각이 서서히 녹아 형체가 없어진다.

 

2. 실생활에서 볼 수 있는 응고 현상

가. 쇳물이 식어 단단한 철이 된다.

나. 액체 상태의 마그마가 굳어서 암석이 된다.

 

3. 융해와 응고의 이용

가. 설탕을 녹인 다음 작은 구멍으로 내보내면 액체 설탕이

     식으면서 실모양으로 굳어져 솜사탕이 만들어진다.

나. 금을 가열하여 녹인 후 틀에 부은 다음 응고시켜

     반지나 목걸이를 만든다.

 

느낀점: 상태 변화, 융해, 응고 등의 정확한 의미를 

알게 되었습니다. 개념 뒤집어서 살펴보기 에서 

다른 예시들을 볼 수 있어서 좋았습니다.

물질의 세 가지 기초 관찰 에서 금붕어의 예로

물질의 상태를 보았습니다.

또 , 융해와 응고 관찰 기초 실험 에서도

초콜릿에 대해 살펴볼 수 있어서 좋았습니다.

저도 다음에 초콜릿으로 실험을 해볼 것 입니다.

실험 결과도 나와 있어서 편리했습니다.

안전 및 유의 사항도 살펴보았습니다.

기어가서 개념 배우기 에서 융해와 응고

현상의 예도 관찰해 보았습니다.

저도 예전에 얼음을 그릇에 놔두고 녹는 지 

실험을 해 본적이 있습니다. 

융해에 대해 실험해 보았던 것입니다.

그때 정말 신기했습니다.

융해와 응고의 이용이 어떤것들이 있는지 알아보았습니다.

걸어가서 개념 확인하기, 달려가서 문제 풀어보기 에서

문제들을 풀어 보며 복습할 수 있어서 좋았습니다. 

오늘도 좋은 강의 감사합니다:)

 

 

7강 물질의 세 가지 상태와 상태 변화 (2)

 

기화: 물이 증발하여 수증기가 되는 것처럼

         액체가 기체로 되는 현상을 말한다.

액화: 수증기가 냉각되어 물방울로 변하는 것처럼

         기체가 액체로 되는 현상을 말한다.

승화: 고체 상태의 드라이아이스가

액체 상태를 거치지 않고 바로 기체 상태로

변하는 것처럼 고체가 기체로 되는 현상,

기체 상태의 수증기가 차가운

물체의 표면에 달라붙어 얼음으로 변하는

것처럼 기체가 고체로 되는 현상을 말한다.

- 물질의 상태가 변해도 질량은

    변하지 않고 부피는 변한다.

 

<개념 뒤집어서 살펴보기>

 

01 기화와 액화 현상 관찰 기초 실험

- 물의 상태 변화

1) 그림처럼 비커에 뜨거운 물을 넣은 후, 얼음이

    담긴 시계 접시를 비커 위에 올려 놓자.

2) (가)비커 안의 뜨거운 물과

(나) 시계 접시 아랫면에 맺힌

액체를 유리 막대로 찍어 푸른색

염화코발트 종이에 대어 보자.

3) 이때, (가)와 (나)에서 일어나는

      상태 변화를 알아보자.

(단,  푸른색 염화코발트 종이는

 물에 의해 붉은색으로 변한다.)

 

실험 결과

->(가)와 (나)의 액체는 푸른색 염화코발트

    종이가 붉게 변하는 것으로 보아 물이다.

-> 시계 접시 윗면의 얼음은 녹아 물이 되고 아랫면은

     뜨거운 물이 수증기로 기화했다가 시계 접시 아랫면에서

     윗면의 얼음 때문에 액화하여 물이 되어 맺혔다.

 

안전 및 유의 사항

- 염화코발트 종이가 이미 붉게 변한 경우

   헤어드라이어로 말려 푸른색이

    되도록 만든 후 사용한다.

- 뜨거운 물이 담긴 비커는

  면장갑을 착용하고 실험을 진행한다.

 

02 승화 현상 관찰 기초 실험

- 드라이아이스가 승화할 때

   입자의 배열은 어떻게 달라질까?

1) 비닐팩에 드라이아이스 조각을 넣고 입구를 막은 다음,

   (가)비닐 팩의 변화를 관찰해 보자.

2) (가)와 같은 변화가 일어나는 까닭을 (나) 드라이아이스의

     입자 배열 변화와 관련지어 설명해 보자.

 

실험 결과

-> (가): 드라이아이스 조각은 작아지고

            비닐 팩은 부풀어 오른다.

     (나): 고체 드라이아이스가 승화해서 기체 상태가 되면

             입자의 움직임이 활발해지고 입자 사이 거리가

             멀어지기 때문이다.

 

안전 및 유의 사항

- 드라이아이스는 -78.5°C 이하의 매우 차가운 물질이므로

   반드시면 면장갑을 착용하고 실험을 진행한다.

 

<기어가서 개념 배우기>

 

01 기화와 액화 현상 심화 실험

- 아세톤의 상태 변화를 실험으로 확인해 보자.

가. 아세톤을 비닐장갑에 조금

    넣은 후 입구를 잘 막는다.

나. 아세톤이 들어 있는 비닐장갑을

       헤어드라이어로 가열한다.

 

안전 및 유의 사항

- 뜨거운 헤어드라이어에

  화상을 입지 않도록 주의한다.

- 아세톤 증기를 마시지 않도록 하고,

                         환기가 잘 되는 곳에서 실험한다.

- 아세톤이 너무 많으면 실험하는데 시간이 너무 많이

       걸리므로  5mL 정도만 넣는다.

 

02 실험의 과정 및 결과에서 나타나는 아세톤의

        상태 변화를 입자 모형으로 알아보자.

가. 아세톤이 기화하면 입자의

움직임이 매우 활발해져 입자 사이의

거리가 매우 멀어지므로 비닐장갑이 부풀어 오른다.

나. 액체가 기화할 때는 입자의 배열이 매우 불규칙적으로

      변하고 입자 사이 거리가 매우 멀어진다.

다. 기체가 액화할 때는 입자 사이의 거리가

    약간 규칙적으로 변하면서 입자

    사이의 거리가 가까워진다.

 

03 기화와 액화 현상의 예

가. 기화: 액체가 기체로 되는 현상

예) 물이 끓어 수증기가 된다.

      젖은 빨래가 마른다.

      더운 여름날 어항 속 물이 줄어든다.

 

나. 액화: 기체가 액체로 되는 현상

예) 풀잎에 이슬이 맺힌다 .

      차가운 컵 표면에 물방울이 맺힌다 .

      뜨거운 차를 컵에 따르면 하얀 김이 생긴다.

 

04 승화 현상 심화 실험

- 드라이아이스의 승화를 이용하여

      로켓을 만들어 발사해 보자.

가. 드라이아이스 조각을 필름통에 넣고 뚜껑을 닫는다.

나. 뚜껑이 바닥에 닿도록 로켓을 적당한 곳에 설치하고

      발사되는 모습을 관찰한다.

 

안전 및 유의 사항

- 필름통 입구가 사람을 향하지 않도록 주의한다.

- 드라이아이스를 입에 넣거나 맨손으로 만지는 등

    위험한 행동을 하지 않도록 한다.

 

05 실험의 과정 및 결과에서 나타나는 드라이아이스의

     상태 변화를 입자 모형으로 알아보자.

- 필름 통에 넣은 드라이아이스가 승화하여 기체 상태가 되면

   입자 사이 거리가 매우 멀어지므로 부피가 크게 늘어난다.

   이 과정에서 필름통의 뚜껑이 열리면서 로켓이 발사된다.

 

06 승화 현상의 예

가. 고체에서 기체로의 승화 현상

예) 옷장 속 나프탈렌이 점점 작아진다.

      공기 중에 놓아둔 드라이아이스가 작아진다.

      영하의 기온에서 언 빨래가 마른다.

 

나. 기체에서 고체로의 승화 현상

예) 추운 겨울 공기 중의 수증기가 나뭇가지에 달라붙는다.

     추운 겨울 자동차 표면의 성에가 생긴다.

     차가운 홍시의 공기 중의 수증기가 붙어 성에가 생긴다.

 

07 승화를 이용하는 식품 가공법:  동결 건조법

- 식품을 얼린 다음, 기압을 낮추면 식품에 포함된

   얼음이 수증기로 승화된다. 이러한 방법을 사용해서

   식품을 건조하게 되면 수분이 2~5%

   정도만 남게 되므로 세균이나 효소가

   작용되기 어려워 영양분 손실이 최소화 되어

   상온에서 오랜 시간 식품이 보존된다.

    동결 건조법으로 우주 식량, 즉석 커피,

    라면의 야채스프 등을 만든다.

 

예) 실제 우주인들의 우주 식량

      즉석 커피

      라면의 야채스프

 

08 상태 변화에 따른 질량과 부피 변화 실험

- 양초의 상태가 변할 때 질량과 부피는

   어떻게 되는지 실험으로 확인해 보자.

 

가. 비커에 양초 조각을 넣어 질량을 측정한다.

나. 가열 장치를 사용하여 양초 조각을 모두 녹인다.

다. 녹은 양초가 담긴 비커의 질량을 측정하고, 양초의

      부피를 비커에 펜으로 표시한다.

라. 양초를 서서히 식힌 다음 굳은

      양초가 담긴 비커의 질량을

      측정하고, 굳은 양초의 부피를

       다른 색의 펜으로 표시한다.

 

안전 및 유의 사항

- 가열한 비커를 옮길 때 화상을

   입지 않도록 면장갑을 착용한다.

- 녹은 양초가 흔들리지 않도록 서서히 시힌다.

 

09 상태 변화에 따른 질량과 부피 변화 실험 결과 확인

가. 고체 양초가 융해할 때와

      액체 양초가 응고할 때

     양초의 질량은 일정하다.

나. 액체 양초가 응고할 때

     양초의 부피는 줄어든다.

    액체일 때보다 높이가 낮아지고,

    가운데가 오목하게 들어간다.

다. 양초의 상태가 변할 때 입자의

      개수가 변하지 않으므로

     질량은 변하지 않지만 입자의 배열이 달라져

     입자 사이의 거리가 변하므로 부피는 달라진다.

 

고체 상태의 양초 -> 액체 상태의 양초

 

<오개념 움켜쥐기>

[1] 수증기는 물의 기체 상태이므로 눈에 보이지 않는다.

     김은 수증기가 액화하여 만들어진 작은 물방울인 액체

     상태로 김과 수증기는 서로 상태가 다르다.

[2] 승화 현상은 적절한 압력과 온도 조건이 되면

      대부분의 물질에서 일어난다.

[3] 추운 겨울에 자동차 표면에 생기는 성에는

      승화 현상이고 물이 얼음으로 얼은

      응고 현상과는 다른 상태 변화이다.

 

<더 알아보기>

1. 실생활에서 볼 수 있는 기화 현상

가. 운동 후 흘린 땀이 마른다.

나. 어항 속의 물이 점점 줄어든다.

다. 찌개를 오래 끓이면 국물이 줄어들고 짜진다.

 

2. 실 생활에서 볼 수 있는 액화 현상

가. 새벽녘에 안개가 자욱하게 끼어 있다.

나. 목욕탕 거울에 물방울이 맺혀 흐려진다.

 

3. 실생활에서 볼 수 있는 승화 현상

- 고체에서 기체로의 승화

가. 응달에 세워둔 눈사람이 작아진다.

나. 겨울철에 언 빨래가 서서히 마른다.

 

- 기체에서 고체로의 승화

가. 냉동실 안쪽에 성에가 생긴다

나. 겨울철 나뭇잎에 서리가 생긴다

 

4. 상태 변화에 따른 질량과 부피 변화

가. 상태 변화에 따른 질량 변화:

물질의 상태가 변해도 물질을 이루고 있는 입자의

종류와 개수가 변하지 않으므로 질량은 변하지 않는다.

 

나. 상태 변화에 따른 부피 변화:

물질의 상태가 변할 때 입자 사이의

거리가 달라지므로 부피가 변한다.

 

1) 융해, 기화, 승화 (고체 -> 기체): 입자의 배열이

불규칙적으로 변하고 입자 사이의 거리가 멀어지므로

부피가 늘어난다.

 

2) 응고, 액화, 승화 (기체 ->고체): 입자의 배열이

규칙적으로 변하고 입자 사이의 거리가 가까워지므로

부피가 줄어든다.

 

3) 물은 예외적으로 얼음이 될 때 입자들이

육각형으로 배열되면서 가운데 빈 공간이

생기므로 부피가 늘어난다.

 

느낀점: 다양한 실험을 할 수 있어서 좋았습니다.

마지막에 노트할 수 있는 공간이 있어서 너무 좋았습니다.

8강으로 넘어가기 전에 중단원 돌아보기를 통해 

6,7강에서 배운 내용들을 문제로 풀며 복습해 보았습니다.

과학 수행평가를 쳤는데 100점 맞았습니다.

다 선생님이 열심히 가르쳐준 덕분입니다.

앞으로도 화학(과학)에 대해 열심히 공부하는

학생이 되겠습니다. 수강후기에 복습하며 배운 내용들을

정리하여 적어보았습니다. 실험하는 과정을 보여주셔서 

너무 좋았고 편리했습니다. 또한 구체적으로 

설명 해주셔서 이해가 잘 되었습니다.👍

좋은 강의 고맙습니다.😊