8강 상태 변화와 열에너지 

- 끓는점과 가열곡선

 

오늘의 옹알이 

열에너지: 물체의 온도를 높이거나 물질의 상태를

변화시키는 원인이 되는 에너지의 한 형태

끓는점: 일정한 압력에서 액체가 끓어 기체로

상태 변화하는 동안 일정하게 유지되는 온도

가열곡선: 물질에 열을 가해 물질의 온도가 올라가는

상태를 시간과 온도의 관계로 나타낸 그래프

 

<기어가서 개념 배우기>

 

01 열에너지

물질의 온도가 높을수록 더 많은

열에너지를 많이 가지고 있다.

(단 , 같은 물질 , 같은 질량)

[예] 같은 질량일 때 열에너지의 크기 비교:

30°C의 물< 100°C의 물

 

02 끓는점

액체가 끓어 기체로 상태 변화하는

동안 일정하게 유지되는 온도

[예] 1기압에서 : 물의 끓는 점 100°C,

                         에탄올의 끓는점 78°C

 

[탐구 활동] 액체 상태의 에탄올을 가열하면

                    온도가 어떻게 변할까?

1. 목표: 에탄올을 가열하면서 온도 변화를 측정하고

            이를 그래프로 나타낼 수 있다.

2. 실험장면

3. 실험 과정

1) 가지 달린 실험관에 에탄올을 1/4 정도 넣고,

     끓임쪽을 3~4개 넣는다.

2) 구멍 뚫린 고무마개에 온도계를 꽂은 다음,

     가지 달린 실험관의 입구를 막는다.

3) 위 그림과 같이 장치하여

    에탄올을 물중탕으로 가열한다.

4) 에탄올의 온도를 1분 간격으로 측정하여 표에

     기록하고 그래프로 나타낸다.

4. 실험 결과

시간(분) 0, 1, 2, 3, 4,  .....

온도(°C) 26.5,26.8,27.2,27.8,29.0,......

5. 그래프로 나타내기

 

03 물질의 가열곡선과 상태 변화

[그림]액체 물질을 가열할 때의 온도 변화

- (가)구간: 물질을 가열하면 물질이 열에너지를

                  흡수해 온도가 서서히 높아진다.

- (나)구간: 액체 상태의 물질이 열에너지를 흡수하여 끓기

        시작하면 온도가 높아지지 않고 일정하게 유지된다.

   이때 가해준 열에너지는 액체가 기체로 상태 변화하는데                 이용되기 때문이다. 예를 들어 물은 180°C에서 끓기

       시작하여 물이 끓는 동안 온도가 높아지지 않는다. 

     이와 같이 액체가 끓어 기체가 상태 변화하는 동안

       일정하게 유지되는 온도를 끊는점이라고 한다.

-(다)구간: 액체 상태의 물질이 모두 기체 상태로 변하면

          열에너지를 계속 얻으므로 기체의 온도가 올라간다.

 

<오개념 움켜쥐기>

[1] 액체 상태에서 기체 상태로 변화하는

동안 계속 가열해도 온도가 변화하지 않지만,

기체 상태에서의 온도는 끓는점보다

더 높아질 수 있다.

[2] 물, 얼음과 같은 순수한 물질은

상태 변화가 일어나는 동안 온도가

일정하게 유지된다. 그러나 설탕물이나 소금물

같이 혼합물인 경우, 가열하거나 냉각하는 과정에서

상태 변화할 때 온도가 일정하게 유지되지 않는다.

 

느낀점: 저는 요즘따라 과학

실험이 재밌고, 흥미롭습니다.

오늘도 또한 명언이 감동적이고, 인상깊었습니다. 

네이버에 과학자들의 명언 이라고 검색해봤는데

선생님이 말해주신 명언도 볼 수 있었습니다.

개념을 잘 알려주셔서 이해가 잘 되었습니다.

선생님의 강의를 들으면서 과학에 관심도 많아지고,

과학 수행평가도 잘 칠 수 있었습니다.

위의 내용처럼 복습할 겸

수강후기에 정리해보았습니다. 

정리하니깐 배웠던 내용들 잘 기억 납니다.

이해가 잘되는 강의 감사합니다.😊😁🤗

 

 

9강 상태 변화와 열에너지

- 어는점과 녹는점

 

<오늘의 옹알이>

녹는점: 일정한 압력에서 고체 물질이

녹는 동안 일정하게 유지되는 온도

어는점: 일정한 압력에서 액체 물질이

어는 동안 일정하게 유지되는 온도

냉각곡선: 물질을 냉각하여 물질의 온도가 낮아지는

상태를 시간과 온도의 관계로 나타낸 그래프

 

<기어가서 개념 배우기>

•고체와 액체 사이의 상태 변화

1) 녹는점: 일정한 압력에서 고체 물질이 녹아

액체로 상태 변화하는 동안 일정하게 유지되는 온도

2) 어는점: 일정한 압력에서 액체 물질이 얼어

고체로 상태 변화하는 동안 일정하게 유지되는 온도

3) 냉각곡선: 물질의 온도가 내려가는

상태를 시간과 온도의 관계로 나타낸 그래프

 

[탐구 활동] 고체 상태의 얼음이

녹을 때 온도는 어떻게 변할까?

1. 목표: 얼음이 녹을 때의 온도 변화를 측정하여

            얼음의 녹는점을 확인할 수 있다.

2. 실험장면 

유의할점 : 온도계가 플라스틱 컵 바닥에 닿지 않도록 한다.

3. 실험 과정 

[1] 투명한 컵에 얼음을 넣고, 플라스틱 컵의 입구를

      구멍이 뚫린 뚜껑으로 막는다.

[2] 플라스틱 컵의 뚜껑에 온도계를 꽂은 후 온도를 측정한다.

[3] 과정(2)의 플라스틱 컵을 약 30°C 의 물이 4분의 3 정도

      들어 있는 비커에 담근다.

[4] 얼음의 온도를 1분 간격으로 측정하여 기록하고,

       얼음이 모두 녹은 다음, 5분 정도 더 온도를 측정하여

         표에 기록한다.

4. 실험 결과 

시간(분): 0,1,2,3,4,5,6,7,8, 

                9,10,11,12,13,

온도(°C): -10,-8.2,-6.1,-4.1,-2.6,-1.7,-1.0,-0.4,-0.1

                   0,0,0,.....,0

상태: 0~8까지=고체 /  9~13까지=고체+액체

5. 그래프로 나타내기

6. 그래프로 상태 변화 과정 설명하기

- 얼음을 상온에 놓아두면 얼음의 온도가 서서히 높아진다.

- 얼음의 온도가 0°C가 되어 녹기 시작하면 온도가

   더 이상 높아지지 않고 일정하게 유지된다.

- 얼음이 녹는 동안에는 얼음에 열에너지를 가해도

   얼음의 온도 변화에 사용되지 않는다. 얼음이 상태 변화를

   하면서 열에너지를 흡수하기 때문에 온도가

   더 올라가는 것을 막아주어 온도가 일정하다.

- 이와 같이 고체가 녹아 액체로 상태 변화하는 동안

   일정하게 유지되는 온도를 녹는점이라고 한다.

 

[탐구 활동] 액체 상태의 물이 얼 때 온도는 어떻게 변할까?

1. 목표: 물을 냉각할 때의 온도 변화 자료를

          해석하여 물의 어는 점을 찾을 수 있다.

 

2. 실험장면 

얼음에 소금을 뿌리면 -10°C 이하로 온도가

낮아지므로 실험관 속의 증류수를 냉각 시킬 수 있다.

 

3. 실험 과정

그림과 같이 증류수가 들어 있는 실험관을 얼음과

소금이 섞여 있는 스타일로폼 컵에 넣는다. 증류수가

들어있는 실험관을 냉각하면서 2분 간격으로

물의 온도를 측정하여 아래의 표와 같은 결과를 얻었다.

 

4. 실험 결과

5. 그래프로 나타내기 

-> 온도가 일정하게 유지되는 구간

 

6.  그래프로 상태 변화 과정 설명하기

- 물이 들어 있는 실험관을 냉각하면

      온도가 서서히 낮아진다.

- 물의 온도가 0°C가 되어 물이 얼기 시작하면

  온도가 더 이상 낮아지지 않고 일정하게 유지된다.

- 물이 어는 동안에는 상태 변화를 하면서 열에너지를

   외부로 방출하기 때문에 온도가 더 낮아지는 것을

   막아 주어 온도가 일정하다.

- 이와 같이 액체가 얼어 고체로 상태 변화하는

  동안 일정하게 유지되는 온도를 어는점이라고 한다.

 

7. 일정한 압력 1기압에서 녹는점과 어는점의 관계는?

얼음은 0°C 에서 녹아 물이 되고, 

물은 0°C 에서 얼어 얼음이 된다.

즉, 물의 녹는점과 어는점은 모두 0°C 이다.

이처럼 한 물질의 녹는점과 어는점은 같다.

 

<오개념 움켜쥐기>

[1] 일정한 압력 1기압에서 얼음은

온도가 0°C로만 존재하지 않는다.

0°C 에서 물이 모두 얼고 난 뒤에도 계속 냉각하면

얼음의 온도는 계속 낮아질 수 있다.  따라서 냉동실에서

막 꺼낸 얼음과 녹기 시작한 얼음의 온도는 서로 다르다.

 

[2] 물질이 녹을 때는 열을 흡수하여 온도가 높아지고,

물질이 얼 때는 열을 방출하므로 온도가 낮아져

녹는 점이 어느 점보다 높다고

생각할 수 있는데, 그렇지 않다.

한 물질의 녹는 점과 어는 점은

서로 같고, 상태 변화의

과정에서 방향만 다르다.

 

느낀점: 녹는점과 어는점이 뭔지

자세히 알게되었습니다.😚😊😄😁

문제를 풀면서 어려운 부분을

선생님과 함께 풀이해 보았습니다.

마지막에 오늘의 초성을 맞추며 복습해 보았습니다.

실험장면을 보여주셔서 아주아주 편리했습니다. 

유튜브에서 다른 실험영상이 있는지 찾아보기도

하였습니다. 오늘 배웠던 내용들이랑

똑같은 실험 영상도 보았습니다. 

모르는 부분은 친구한테 아니면

선생님께 여쭤봤습니다.

 

 

 

10강 상태 변화에서 일어나는 열에너지의 변화

 

<오늘의 옹알이>

열에너지: 물체의 온도를 높이거나 물질의 상태를

             변화시키는 원인이 되는 에너지의 한 형태

열에너지를 흡수하는 상태 변화:

융해, 기화, 승화(고체->기체)가 일어날 때

열에너지를 흡수하며, 입자의 배열이 불규칙하게 변함.

열에너지를 방출하는 상태 변화:

융해,기화,승화(기체->고체)가 일어날 때

열에너지를 방출하며, 입자의 배열이 규칙적으로 변함.

 

<기어가서 개념 배우기>

 

01 열에너지를 흡수하는 상태 변화 

융해, 기화, 승화(고체->기체)가 일어날 때 열에너지를 

흡수하며 , 입자의 배열이 불규칙하게 변한다.

 

융해(융해열 흡수):

손바닥 위에 얼음을 올려놓으면 손이 차가워진다.

이것은 얼음이 녹으면서 손을 열에너지를 흡수했기 때문이다.

이처럼 고체에서 액체로 상태가 변화할 때 열에너지를

흡수하는데 물질이 흡수하는 열에너지를 [융해열]이라고 한다.

• 얼음 조각상 주위에 있으면 얼음이 융해되면서 융해열을

    흡수하므로 얼음을 만지지 않아도 시원함을 느낄 수 있다.

 

기화(기화열 흡수):

운동 후 땀이 마를 때 시원함을 느낀다 .

이것은 땀에 포함된 수분이 기화할 때

우리 몸의 열에너지를 흡수했기 때문이다.

이처럼 액체에서 기체로 상태가 변할 때

열에너지를 흡수하는데, 물질이 흡수하는

열에너지를 [기화열]이라고 한다.

• 소독할 때 알코올 솜으로 팔을 문지르면 알코올이

증발하면서 기화열을 흡수하여 팔이 시원하게 느껴진다.

 

승화(고체->기체)[승화열 흡수]:

고체가 기체로 승화할 때에도

열에너지를 흡수하여 일어난다.

이처럼 고체에서 기체로 상태가 변할 때 열에너지를

흡수하는데, 물질이 흡수하는 열에너지를 [승화열]이라고 한다.

• 드라이아이스가 승화하면서 열에너지를

흡수하므로 아이스크림을 잘 녹지 않게 한다.

• 물질이 융해, 기화, 고체에서 기체로 승화할 때는

물질 주변의 열에너지를 흡수하므로 주위의 온도가 낮아진다.

 

02 열에너지를 방출하는 상태 변화 

응고, 액화, 승화(기체->고체)가 일어날 때

열에너지를 방출하며, 입자의 배열이 규칙적으로 변한다.

 

응고(응고열 방출):

액체 상태의 파라핀에 손을 담궜다가 공기 중으로 

빼내면 손에 묻은 액체 파라핀이 굳어 고체가 되는데,

이때 열에너지를 방출하여 손이 따뜻해진다.

이처럼 액체에서 고체로 상태가 변할 때 열에너지를  

방출하는데 이를 [응고열]이라고 한다.

• 이글루 안에 물을 뿌리고 물이 얼면서

응고열을 방출하여 이글로 내부가 따뜻해진다.

 

액화(액화열 방출): 

여름철 소나기가 내리기 전 후덥지근하게 느껴지는 것도 공기

중의 수증기가 물로 액화하면서 열에너지를 방출하기 때문이다.

이처럼 기체 회사 액체로 상태가 변할 때 물질의 방출하는

열에너지를 [액화열]이라고 한다 .

• 목욕탕에서 벽면에 수증기가 물방울로 맺히면서

액화열을 방출하므로 목욕탕 내부가 따뜻해진다.

 

승화(기체->고체)[승화열 방출]:

기체가 고체로 승화할 때도 열 에너지를 방출하여 일어난다.

이처럼 기체에서 구체로 상태가 변할 때 물질의 방출하는

열에너지를 [승화열]이라고 한다.

• 추운 겨울날 수증기가 얼음으로 변해

서리가 생기면서 승화열을 방출한다.

• 기체 상태의 이산화탄소가 들어있는 용기를 압축시키면

  드라이아이스가 생성되면서 주변으로 승화열를 방출한다.

•응고, 액화, 기체에서 고체로 승화가 일어날 때는 물질의

 주변으로 열에너지를 방출하므로 주위의 온도가 높아진다.

 

03 물질의 상태 변화에 따른 입자의 운동

물질이 열에너지를 흡수하면 물질을 이루는 입자의 배열이

불규칙하게 변하고, 물질이 열에너지를 방출하면 입자의 배열은

규칙적으로 변한다. 이처럼 물질이 열에너지를 흡수하거나

방출하면 입자의 배열이 달라져 상태가 변하게 된다.

 

04 에어컨, 냉장고와 증기 난방기의 원리

1) 에어컨의 원리

- 액체 냉매가 기화하면서 열에너지를

      흡수하여 공기를 시원하게 한다.

-> 기화열의 흡수를 이용한다.

 

2)냉장고의 원리( 에어컨의 원리와 비슷하다.)

- 증발기: 액체 냉매가 기화하면서 기화열을

           흡수하므로 냉장고 안이 차가워진다.

- 응축기: 기체 냉매가 액화되면서 액화열을

        방출하므로 냉장고 뒷면이 뜨거워진다.

 

3) 증기 난방기의 원리

- 수증기가 물로 액화하면서 열에너지를

       방출하여 공기를 따뜻하게 만든다.

-> 액화열의 방출를 이용한다.

 

<오개념 움켜쥐기>

물질의 상태가 변화되기 위해서 반드시 가열이나

냉각이 필요하다고 생각할 수 있지만,  물질은 직접

가열하거나 냉각하지 않아도 주변으로부터

열에너지를 흡수하거나 방출하여

상태 변화가 일어날 수 있다.

 

 

느낀점: 마지막에 8~10단원까지 상태 변화에 대해서 

중단원 마무리를 할 수 있어서 배운 내용들을

복습할 수 있어서 너무 좋은 것 같습니다. 

과학에 흥미가 없던 제가 오빠곰쌤 덕분에 과학에 

흥미가 생기고 자신감도 많아지고, 성적도 올라갔습니다.

지금까지 실험 영상을 보여주셔서 감사합니다. 🤗😊

굳은 인내와 노력과 함께 재밌는 화학에 풍덩 빠졌습니다.

기말 시험을 위해 과학에 대해 열심히 공부하겠습니다. 

2학기때에도 화학에 대해 강의를 듣으며 공부하고 싶습니다.

맨 끝에는 정답 및 해설 까지 있어서 혼자서 공부하기가 

편하고 너무 좋았습니다. 화학에 자신이 없던 저에게 

화학에 대해 자신감이 생기게해주시며

화학을 가르쳐주셔서 감사합니다.

앞으로도 열심히 하겠습니다.

좋은 강의 고맙습니다.