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머리말 참다운 교육을 위해 쉽고, 잘 정리된 교재를 만들어 널리 사용하게 하자는 배움을 나누는 사람들의 고집스러운 노력은 언제나 현재진행형이다. 2009년 6월, 초판을 내놓은 배움을 나누는 사람들의 교재는 이미 학생들의 긍정적인 반응을 이끌어 내고 있으며, 차분하고 꾸준한 준비의 시간을 거쳐 다시 한번 이 개정판을 내놓게 되었다. 밤을 새워가며 최종 편집작업에 사력을 다해 참여해준, 디자인팀의 디자이너들과 교재개발팀의 선생님들, 그리고 교수팀의 선생님들에게 무한한 감사를 표한다. 동고동락하는 힘든 과정 속에서 이제 단순히 동료 선생님이 아닌 어떤 전우애와 같은 끈끈함 까지 느껴지는 배움을 나누는 사람들이다. 사실, 이 작업은 어떤 회사의 상근근로자들이 힘을 합쳐도 해내기 어려운 매우 복잡하고 장황한 작업이었으나, 자발적이고 헌신적인, 그리고 산발적인 노력의 합으로 이 것을 이루어 내었다는 점이 매우 중요하다. 봉사단체인 배움을 나누는 사람들이 약간은 무리하는 것 같으면서도 인쇄된 교재를 만들어 세상에 널리 퍼뜨리고자 하는 생각의 시작에는 여러 가지 어려운 도전이 있었다. 누구나 손쉽게 개작, 발전시켜 나갈 수 있는 오픈 소스로 된 교재를 만들고 싶었다. 학습에 열의가 있는 대한민국의 어떤 학생이라도 우리의 교재를 무료로 받아 공부할 수 있게 할 것이며, 교재에 대한 학생들의 자발적인 평가를 반영하여 꾸준히 개선시켜 나갈 것이다. 책을 필요로 하는 학생들과, 이 책으로 가르칠 선생님들, 그리고 새로운 교육방법을 연구하는 선생님들이 모두 다같이 힘을 합치면 이루기 어려운 꿈은 아닐 것이다. 가정의 자습서 및 학습지 구매 부담을 경감해주는 새로운 교재를 만들고 싶었다. 작금의 현실을 보면, 학생들이 자율적으로 학습할 수 있는 환경이 사라져갈 뿐만 아니라, 가정에서 자습서 및 문제집 구입에 사용되는 비용도 나날이 증가하고 있다. 배움을 나누는 사람들의 작지만 위대한 도전이, 경제적인 어려움에 교육의 기회를 잃는 수많은 학생들에게 배움의 목마름을 해소하는 보리차와 같은 존재가 되었으면 좋겠다. 무료이지만, 여럿의 자발적인 노력을 모아 매우 값지고 질 좋은 교재를 만들고 싶었다. 봉사자들의 선한 노력이 합해지면, 싼 게 비지떡이라는 말이 꼭 옳지는 않다는 것을 증명해 보일 것이다. 자발적인 봉사의 가치는 매우 값지며, 영리목적으로 제작된 어느 참고서보다도 학생들이 필요로 하는 부분들을 깔끔하게 담아낼 수 있도록 할 것이다. 또한 Creative Commons License를 위시한 공개 라이선스로 교재개발에 소중한 삽화나 여러 자료를 손쉽게 차용할 수 있게 해준, 인터넷 공간상의 무수한 누리꾼 들에게 다시 한번 감사하게 생각한다. 위키피디아가 우리에게 형언할 수 없는 새로운 지식의 향연을 베풀어 준 것만큼, 이 교재도, 점진적인 계승과 발전의 시간을 거쳐 대한민국 교육의 새로운 패러다임이 되었으면 좋겠다. 다른 분들의 기여물을 손쉽게 차용할 수 있어서 감사하고, 그 것들을 두루 사용한 우리의 교재가 다시 사회에 기여된다는 뿌듯함이 새롭다. 마지막으로 이 책을 가지고 교육장에서, 또는 집에서, 학교에서 공부하게 될 많은 배움을 나누는 사람들의 학생들에게 부탁하자면, 너희를 위하여 잠을 줄여가며 고생했던 선생님들이 진정으로 원하는 것은, 너희들이 공부에 자신감을 얻고, 그 자신감을 바탕으로 스스로의 꿈을 실현시켜나가는 것이다. 공부하고 싶어하는 사람들에게 효율적으로 공부할 수 있는 방법을 알려주고, 또 공부하는데 필요한 것들을 마련해주기 위해 선생님들이 불철주야 노력하고 있지만, 실제로 공부를 하는 것은 너희들이라는 사실을 잊지 말아야 한다. 이제 아쉬움 없이 노력하여 그 결과로 다같이 웃을 수 있었으면 좋겠다.

배움을 나누는 사람들 파이팅!


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여러가지 운동

5 1.1 운동의 표현, 속력

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1.2 등속운동

10

1.3 속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동

14

1.4 관성

18

1.5 힘을 받는 물체의 운동

22

물질의 특성

27 2.1 겉보기 성질

28

2.2 밀도

32

2.3 어는점과 녹는점

36

2.4 끓는점

40

2.5 용해도

44

지구와 별

49 3.1 지구가 둥근 이유와 크기

50

3.2 망원경

54

3.3 태양계

58

3.4 별자리

66

3.5 성단과 성운, 은하수

70

식물의 구조와 기능

75 4.1 뿌리와 식물체의 구성 물질

76

4.2 줄기

80

4.3 잎의 구조와 기능, 증산작용

84

4.4 광합성

88

4.5 호흡, 꽃과 열매

92


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자극과 반응

97 5.1 시각기관

98

5.2 청각기관

102

5.3 미각, 후각, 피부 감각

106

5.4 신경계와 반사 작용

110

5.5 호르몬

116

지구의 역사

121 6.1 지층과 화석

122

6.2 지질시대

128

6.3 지질구조

132

6.4 지각운동

136

6.5 대륙이동

140

전기

143 7.1 전기의 발생

144

7.2 전류

148

7.3 전압

152

7.4 전압과 전류의 관계, 저항

156

7.5 저항의 연결

160

혼합물의 분리

163 8.1 순물질과 혼합물

164

8.2 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리

168

8.3 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리

172

8.4 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리

176

8.5 크로마토그래피 및 복잡한 혼합물의 분리

180


1

여러가지 운동 1.1 운동의 표현, 속력 1.2 등속운동 1.3 속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동 1.4 관성 1.5 힘을 받는 물체의 운동


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Flickr / jsteph

1 여러가지 운동

cbnd

운동의 표현, 속력

주요 개념 이해

예근이는 대전에 있는 KAIST 대학생이고, 현종이는 서울에 있는 서울대학생이다. 절친한 친구인 둘은

01 물체의 위치를 표현하는 방법을 안다.

오랜만에 서울과 대전의 중간 쯤에 있는 천안아산역에서 만나기로 했다. 현종이는 지도를 찾아본 뒤

02 속력과 시간, 이동거리 간의 관계를

“천안아산역은 남쪽으로 96km지점에 있군.” 이라고 이야기 했고, 예근이는 “천안아산역은 북쪽으로

안다.

63km지점에 있군” 이라고 이야기 하였다. 천안 아산역이라는 동일한 위치를 표현하는데 두 사람의 설 명이 다르다. 과연 둘 중 누가 옳은 이야기를 한 것일까?

물체의 위치 표현 - 물체의 위치를 나타내는데 필요한 3가지 요소는 기준점, 방향, 거리이다. - 기준점, 방향, 거리를 모두 알아야 물체의 정확한 위치를 알 수 있다. 예)

우리 집에서 북쪽으로 30m 떨어진 곳에 사이비넷 피씨방이 있다.

위치를 나타내는데 필요한 3요소

이동거리와 변위 - 이동거리: 물체가 실제로 이동한 거리를 따라 측정한 길이로 경로에 따라 이동 거리가 다르다. - 변위: 물체의 위치 변화로 처음 위치에서 나중 위치까지 연결한 직선거리와 방 향이다. 처음위치와 나중위치가 같으면 경로에 관계없이 변위는 같다.

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배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


속력과 시간, 이동거리 간의 관계 - 속력( v )과 시간( t ), 이동거리( s ) 사이에는 다음과 같은 식이 항상 성립한다. 참고

v=

s v= 속도의 정의 :  t

v : 속도 , s : 변위, t : 걸린시간

s t

- 아직 수학 수업에서 이항하는 방법을 배우지 않았다면 잘 이해가 가지 않겠지 만, 위와 같은 관계가 성립하면, 동시에 다음과 같은 두 식도 성립한다.

t=

s , s = vt v

- 위에서 설명한 세가지 식은 매우 중요하다. 위의 식들을 활용하면 속력, 이동거 리, 시간 중 둘의 값을 알고 있으면 항상 나머지 하나의 값을 알아낼 수 있다.

속력과 속도 - 속력: 단위시간동안 물체가 이동한 거리 - 속도: 단위시간동안 물체의 변위 지금까지는 살아오면서 속력과 속도를 거의 구분하지 않고 사용하였을 것이다. 속력은 물체가 이동경로를 따라 움직일 때 얼마나 빨리 움직였는지를 나타내는 양이고 속도는 물체의 위치변화가 얼마나 빠르게 일어났으며, 그 방향이 어디인지 를 나타내주는 물리량으로서 속력과 속도는 분명히 의미의 차이가 존재한다. 예를 들면 북쪽으로 한시간에 30km씩 이동하는 자동차와 남쪽으로 한 시간에 30km씩 이동하는 자동차의 속력은 모두 시속 30km/h로 같지만, 속도는 두 자동 차가 움직이는 방향이 다르기 때문에 서로 달라지게 된다. 때에 따라서 변위의 크기와 이동거리가 같을땐 편의상 속도를 속력이라고 부르 기도 한다. 이 때 방향을 함께 나타내주는 것이 편하다.

용어 정리 속력 어떤 시간 동안 물체가 이동한 거리를 걸린 시간으로 나눈 값 속도 어떤 시간 동안 물체의 변위를 걸린 시간으로 나눈 값 초속 1초 동안의 이동거리(단위 cm/s, m/s, km/s 등) 시속 1시간 동안의 이동거리(단위 km/h, m/h 등) 단위 시간 1초, 1분, 1시간 등 간단한 수치로 나타낼 수 있는 시간

1 여러가지 운동

1.1 운동의 표현, 속력

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연습 문제 유형 1 : 처음 위치와 나중 위치, 걸린 시간을 이용하여 속력을 구하는 방법 서울에서부터 이동거리가 30km 떨어진 수원에서 출발하여 150km 떨어진 대전까 지 차를 타고 이동할 때, 수원을 지나 대전까지 가는데 1시간이 걸렸다. 수원과 대전 사이의 구간에서 차의 속력은 얼마였는가?

유형 2 : 속력이 일정할 때 이동한 시간이 주어졌을 시 이동한 거리를 계산하는 방 법 집에서 학교까지 2m/s의 일정한 속력으로 전력 질주 하면 학교까지 약 4분이 걸 린다. 학교는 집에서 얼마나 멀리 떨어져 있는가?

유형 3 : 속력의 단위를 변환하는 방법 자동차의 계기판의 바늘이 144km/h를 가리키고 있다. 그렇다면 이 차는 1초에 몇 m씩 움직이고 있는 것인가?

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1 여러가지 운동

1.1 운동의 표현, 속력


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등속운동

cba

2

Flickr / daybreaker12

1 여러가지 운동

주요 개념 이해

서울 지하철 6호선은 매우 깊은 위치에 부설되어 있다. 그런데 그 중에서도 이태원 역은 정말 깊은 위

01 외력을 이해한다.

치에 있다. 용산 교육장에서 공부하는 병환이는 다리가 너무 아파서 계단으로 올라갈 힘이 없어 에스

02 등속 운동을 이해한다.

컬레이터를 이용하기로 했다. 에스컬레이터 앞에 선 병환이는 에스컬레이터를 타고 올라 가는데 시간 이 얼마나 걸릴지 궁금해졌다. 주변을 둘러보니 ‘에스컬레이터 길이 30m, 운행속도 0.5m/s’라는 표지 판이 있었다. 과연 병환이는 에스컬레이터를 몇 초 동안 탔을까?

힘과 운동 참고 관성의 법칙-물체는 외부로부터 힘을 받지

- 힘이 작용할 때 : 물체의 운동 상태(속력, 방향)가 변한다.

않으면 현재의 운동상태를 그대로 유지하려는

- 힘이 작용하지 않을 때 : 물체의 운동 상태가 변하지 않는다.(=관성의 법칙)

성질을 가지는데 이를 관성이라 한다. 이 내용은 1-4 관성 단원에서 자세히 공부할 것이다.

01

정지 상태인 물체 : 계속 정지 상태 유지 (예: 탁자위에 놓여있는 포크)

02

운동 중인 물체 : 원래의 운동 상태 유지 (예: 우주공간에서 우주비행사가

던진 공의 운동)

등속 직선 운동 - 운동하는 물체에 작용하는 알짜힘(외력의 합)이 0이 될때, 방향과 속력이 변하 지 않는 등속직선운동을 한다. 예

시속60km/h의 일정한 속력으로 고속도로 직선구간을 달리는 차의 운동

- 그래프에서 속력은 항상 일정하게 유지되기 때문에 수평한 직선의 형태로 나타난다.속력-시간 그래프에서 직선밑의 면적은 이동거리를 의미한다. - 또한 이동거리는 항상 일정한 비율로 증가하기 때문에 일정한 기울기를 가진 1차 함수의 형태로 나타난다.

10

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


- 앞의 이동거리-시간 그래프에서 그래프의 기울기가 가파를수록 속력이 빠른 운동이고 기울기가 완만할수록 속력이 느린 등속직선운동이다. 따라서 A가 B 보다 속력이 빠르다.

마찰력이 있을 때와 없을 때의 차이점 - 마찰력이 없는 면에서 운동하고 있는 물체는 계속 등속 직선 운동을 한다. - 마찰력이 있는 면에서 운동하고 있는 물체는 점점 속력이 감소한다. →

외력(마찰력)이 작용하기 때문에 속력이 변화

- 마찰력이 있는 면에서 등속 직선 운동을 하기 위해서는 운동방향으로 작용하는 힘이 필요하다. (마찰력과 운동방향으로 작용하는 힘의 크기가 같아서 상쇄된다.)

용어 정리 관성의 법칙 물체가 외부에서 힘을 받지 않으면 원래의 운동상태를 그대로 유지 한다. 등속 직선 운동 속력과 방향이 변하지 않고 일정한 운동 마찰력 물체의 운동을 방해하는 힘으로, 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용 한다. 단위 시간 1초, 1분, 1시간 등 간단한 수치로 나타낼 수 있는 시간

1 여러가지 운동

1.2 등속운동

11


연습 문제 유형 1 : 힘과 운동 질량이 5kg인 물체와 접촉면 사이에 작용하는 마찰력이 10N일 때, 이 물체가 등속 직선 운동을 하려면 물체에 운동 방향으로 몇 N의 힘을 가해야 하는지 구하시오.

유형 2 : 등속 직선 운동에서 이동거리 계산 왼쪽 그래프는 어떤 물체의 속력을 시간에 따라 나타낸 것이다. 이 물체가 등속 운동을 하는 동안 이동한 거리는 몇 m인지 구하시오

유형 3 : 등속 직선 운동의 그래프 보기

이 그래프에 대한 설명 중 옳은 것은? ① A와 C는 등속 운동을 한다. ② A와 D는 같은 운동을 한다. ③ C는 등속 운동을 하고, B는 속력이 증가하는 운동을 한다. ④ B가 4초간 운동한 거리는 A의 2배이다. ⑤ B가 운동한 거리는 시간에 반비례한다.

12

1 여러가지 운동

1.2 등속운동


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Flickr / sylvar

1 여러가지 운동

속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동

cb

3

주요 개념 이해

프랑스 팡테옹은 ‘레미제라블’의 저자인 빅토르 위고등 위인들의 묘지로 쓰이고 있는 신전이다. 이 곳을

01 평균 속력과 순간 속력에 대해서 안다.

가면 신전 중간에 무언가 메달려 있는데 이 것이 바로 푸코의 진자이다. 푸코의 진자는 프랑스의 학자인

02 등속원운동과 진자의 운동에 대해서

푸코가 지구가 돈다는 것을 증명하기 위해서 이 곳 팡테옹에 설치한 것이다. 실험을 한 1894년부터

이해한다.

지금까지 푸코의 진자는 계속 진자 운동을 계속하고 있다. 100년이 넘은 지금까지 푸코의 진자가 계속 진자운동을 하는 까닭은 무엇일까?

속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동 - 속력이 변하는 운동 : 운동을 하는 동안 속력이 일정하지 않은 운동. 따라서 매 순간의 속력인 ‘순간 속력’이 항상 변한다. 평균 속력과 순간 속력을 각각 구할 수 있다. - 방향이 변하는 운동 : 운동을 하는 동안 방향이 일정하지 않은 운동. 등속 원운동, 진자의 운동 등이 있다.

평균 속력과 순간 속력 - 평균 속력이란 운동하는 도중에 일어나는 물체의 속력 변화는 생각하지 않고 물체의 전체 이동거리를 걸린 시간으로 나눈 값이다. 밑의 그래프에서 관측결과의 시작점과 끝점을 이은 직선의 기울기가 평균속력을 의미한다. - 순간 속력이란 어느 한 순간의 속력을 말한다, 자동차의 속력계가 나타내는 값이다. 밑에 그림에서 그래프의 한점에서의 기울기가 순간속력을 의미한다.

v

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배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


시간 기록계 - 일정한 시간 간격으로 종이 테이프 위에 점을 찍는 장치 - 종이 테이프가 움직이면 종이 테이프 위에 일정한 시간 간격으로 점이 찍힌다. 예) 진동수가 60Hz인 시간 기록계는 1초에 60번의 타점을 찍는다. → 1/60초 간격으로 점을 한 개씩 찍는다. - 종이 테이프의 분석

- 종이 테이프 구간의 길이( d ) 와 시간기록계의 진동수( f ), 구간에서 타점사이 의 간격의 갯수( n )을 알면 물체의 속력( v )를 구할 수 있다. d 는 이동거리( s )에

1 는 타점사이 간격동안 물체가 이동할때 걸린시간이고 타점사이 간격 f 1 이 n 개 있으면 물체가 이동하는데 총 걸린 시간 ( t )는 t = × n 이다. f d s 따라서 물체의 속력은 v = = 1 이다. t f ×n 해당하고

등속 원운동 - 등속 원운동이란 물체가 일정한 속력으로 원 궤도를 따라 움직이는 운동이다. ① 작용하는 힘 : 구심력 → 원의 중심을 향하는 운동 방향과 수직인 힘 ② 운동 방향 : 원의 접선 방향 → 계속해서 변화 ③ 속력 : 변하지 않는다. ④ 주기 : 물체가 원 궤도를 한 바퀴 도는데 걸린 시간 ⑤ 진동수 : 물체가 1초 동안 원 궤도를 도는 횟수(단위 : Hz, 헤르츠) - 구심력은 원운동을 발생시키는 힘으로, 원의 중심 방향을 향한다. (원운동을 하던 물체는 구심력이 없어지면 원의 접선 방향으로 운동한다.) - 등속 원운동의 예 : 지구주위를 공전하는 인공위성의 운동, 선풍기 날개의 운동, 관람차의 운동 1 여러가지 운동

1.3 속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동

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진자의 운동 - 한쪽 끝이 고정된 실의 반대쪽 끝에 추를 달고 이 추를 옆으로 당겼다가 놓으면 좌우로 왕복운동을 한다. 이렇게 속력과 방향이 모두 변하면서 두 점 사이를 왕복하는 물체를 진자라고 한다. - 추에 작용하는 힘은 실에 작용하는 장력과 지구가 물체를 잡아당기는 중력의 합력이다. - 진자 운동을 하고 있는 추에 더이상 아무런 힘을 가하지 않으면 추는 진자운동을 계속 한다. 예) 바이킹, 시계추

용어 정리 평균 속력 운동중에 일어나는 물체의 속력 변화는 생각하지 않고 물체의 전체 이 동거리를 걸린 시간으로 나눈 값 순간 속력 어느 한 순간의 속력 시간 기록계 일정한 시간 간격으로 종이 테이프 위에 점을 찍는 장치 등속 원운동 물체가 일정한 속력으로 원 궤도를 따라 움직이는 운동 구심력 원운동을 발생시키는 힘 진자 속력과 방향이 모두 변하면서 두 점 사이를 왕복하는 물체

기호 정리

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1 여러가지 운동

기호

의미

표준 단위

d f v s t n

길이(distance)

m(미터)

진동수(frequency)

Hz(헤르츠, 1/s와 같음)

속도(velocity)

m/s(미터 퍼 세크)

이동 거리(displacement)

m(미터)

시간(time)

s(초)

숫자(number)

없음

1.3 속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동


연습 문제 유형 1 : 평균 속력 구하기 왼쪽 그래프에서 7초 동안의 평균 속력을 구하여라.

유형 2 : 시간기록계 수근이는 수레의 속력을 측정하기 위해 수레의 뒤쪽에 종이테이프를 연결하였다. 수레는 처음에 정지해 있었고, 수근이가 수레를 끌면서 시간 기록계에 통과시켰다. 이 때 종이테이프에 찍힌 타점의 모습은 다음 중 어느 것인가?

유형 3 : 등속원운동 1) 등속 원운동에서 운동 방향과 수직으로 작용하는 힘을 무엇이라 하는가?

2) 등속 원운동에서 운동 방향은 변하지 않고 일정하다. - ( O / X ) 3) 물체가 원 궤도를 한 바퀴 도는 데 걸린 시간을 ( 주기 / 진동수 ) 라 한다.

1 여러가지 운동

1.3 속력이 변하는 운동과 방향이 변하는 운동

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관성

Flickr / donut2D

1 여러가지 운동

cbna

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주요 개념 이해

동화는 잠을 잘 잔다. 머리를 기댈 곳만 있으면 바로 잔다. 배나사 교재팀인 동화는 오늘도 교재를

01 관성의 법칙에 대해서 이해한다.

만들기 위해 남영역으로 가는 버스를 탔다. 어젯밤 늦게잔 탓인지 오늘도 버스에 자리를 잡자 마자 바로 잠에 들었다. 정신을 잃고 쓰러져 자다가 얼마 지나지 않아 동화는 버스 바닥에서 엎드려 있는 자신을 발견했다. 분명히 정신을 잃기 전에는 자리에 앉아 잠을 자고 있던 동화가 갑자기 버스바닥에 엎드려 있는 이유는 무엇일까? 자는 사이 어떤 괴한이 동화를 바닥에 메친 것일까?

힘과 물체의 운동 - 힘은 물체의 운동 방향이나 속력을 변화시킨다. - 힘이 작용하지 않을 때: 정지상태인 물체는 계속 정지 상태를 유지한다. 운동하는 물체는 방향과 속력이 변하지 않는 운동을 계속한다. - 힘이 작용할 때: 물체의 운동 방향이나 속력이 달라진다.

관성 - 외력이 작용하지 않거나 알짜힘이 0일 때 물체가 처음의 운동 상태를 유지하려 는 성질 - 정지해있는 물체 : 정지 상태를 계속 유지하려고 한다.(정지관성) 운동하고 있는 물체 : 등속직선운동을 계속 하려고 한다.(운동관성) - 질량과 관성의 관계 : 질량이 클수록 관성이 크다. 01

질량이 클수록 운동상태를 변화시키기 어렵다.

02

질량이 클수록 멈추게 하기 어렵고 움직이게 하기 어렵다.

- 관성의 예

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배움을 나누는 사람들

01

이불을 두드리면 먼지가 떨어진다.(정지관성)

02

달리던 사람이 돌부리에 걸려 넘어진다. (운동관성)

03

차가 커브길을 돌 때 차 안에 있던 사람이 바깥쪽으로 쏠린다. (운동관성)

04

버스가 갑자기 출발하면 몸이 뒤로 쏠린다.(정지관성)

05

롤러코스터가 동력 없이도 궤도를 주행한다. (운동관성)

중학교 2학년 과학


갈릴레이의 사고 실험 - 마찰이 없는 곡면의 한쪽 끝 O에서 쇠구슬을 놓으면 쇠구슬은 반대편의 같은 높이인 A까지 올라간다. 반대편의 기울기가 완만해지면 쇠구슬은 더욱 먼거리를 이동하여 A지점과 같은높이인 B까지 올라간다. - C처럼 마찰이 없는 수평면을 운동하는 쇠구슬은 A지점과 같은 높이까지 올라가 기위해 영원히 등속 직선 운동을 한다. - 이 실험에서 수평면을 운동하는 쇠구슬은 수평방향으로 아무런 힘을 받지 않는 다. 수평방향으로 아무런 힘을 받지않는 쇠구슬이 영원히 운동한다는 것은 “외력이 작용하지 않으면 물체는 같은방향,같은 빠르기로 계속 운동한다”는 관성의 법칙과 일치한다.

용어 정리 관성 물체가 처음의 운동 상태를 유지하려는 성질

1 여러가지 운동

1.4 관성

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연습 문제 유형 1 : 관성의 법칙 1. 물체에 가해지는 외력이 없을 때 운동 상태를 유지하려는 성질을 (

)

이라 한다. 2. 관성의 크기는 물체의 (

)에 비례한다

유형 2 : 관성의 법칙 천장에 실을 매달고 실의 반대쪽 끝에 추를 매단다. 그리고 추의 아래에 다시 실을 매달았을 경우를 생각해 보자. 아래쪽 실을 천천히 잡아당긴 경우와 갑자기 잡아당긴 경우 위쪽 실이 끊어질까 아래쪽 실이 끊어질까?

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1 여러가지 운동

1.4 관성


21


힘을 받는 물체의 운동

cbd

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Flickr / robotography

1 여러가지 운동

주요 개념 이해

지구에는 우주에서 날아온 운석들이 땅에 박히면서 생긴 운석 구덩이들이 많다. 사진에 나온 운석

01 힘을 받는 물체의 운동에 대해서 이

구덩이는 미국 애리조나에 있는 운석구덩이로 지름이 1.2km나 된다. 이 운석구덩이를 만든 운석의

해한다.

지름은 단지 50m밖에 되지 않는다고 한다. 어떻게 지름 50m 운석이 날아와서 1.2km가 넘는 운석

02 등가속도 운동에 대해서 이해한다.

구덩이를 만들 수 있는 것일까?

힘을 받는 물체의 운동(1) - 속력의 변화 - 물체의 운동 방향과 나란한 방향으로 힘이 작용하면 물체의 속력이 변화한다. 물체의 운동 방향과 같은 방향으로 작용하는 힘은 물체의 속력을 증가시키고, 물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용하는 힘은 물체의 속력을 감소시킨다. - 중력에 의한 낙하 운동 01

진공 상태에서 낙하하는 물체(자유 낙하 운동)

운동 방향으로 작용하는 힘 : 중력 운동 반대 방향으로 작용하는 힘 : 없다. 02

공기 중에서 낙하하는 물체

운동 방향으로 작용하는 힘 : 중력 운동 반대 방향으로 작용하는 힘 : 공기의 저항력 - 연직 위로 던진 물체의 운동 →

중력이 항상 같은 크기로 연직 아래로 작용

01

올라갈 때 : 운동 방향과 반대 방향으로 중력이 작용->속도 점점 감소

02

내려올 때 : 운동 방향과 같은 방향으로 중력이 작용->속도 점점 증가

- 마찰력의 작용 →

운동 방향과 반대 방향으로 마찰력이 작용하여 운동하던 물체의 속력이 점점

줄어든다.

22

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


뉴턴의 운동 제2법칙 참고 경우에 따라서 변위의 크기와 이동거리가 같 을땐 편의상 속도를 속력이라고 부르기도 한

-물체에 작용하는 외력의 합이 0이 아닐 때. 물체에 작용하는 힘과 질량과 속도변화(속력변화)의 관계를 나타낸 것이 뉴턴의 운동제2법칙이다.

다. 이 때 방향을 함께 나타내주는 것이 편

-힘과 속도(속력)의 변화 : 질량이 같은 두 물체에 다른 크기의 힘을 가할 때, 큰

하다.

힘을 준 물체의 속력이 많이 변한다. - 질량과 속력의 변화 : 질량이 다른 두 물체에 같은 크기의 힘을 줄 때, 질량이 작은 물체의 속력이 더 많이 변한다. - 어떤 시간동안 물체의 속도가 변하는 정도(=가속도)는 작용한 힘에 비례하고, 물체의 질량에 반비례한다.

참고) 관성의 법칙 : 작용하는 힘이 0이다. 따라서 속력 변화가 0이다.)

등가속도 운동 물체가 계속해서 일정한 크기의 힘을 받고 있다면 뉴턴의 운동 제 2법칙에 의해 물체의 속력이 변하는 정도(가속도)도 일정하다. 그래프에서

이므로 일정한 크기의 힘

을 받고 있는 물체의 그래프는 기울기가 일정한 직선 형태이고, 그래프 아래 면적은 시간(t) x 속력(v)=이동거리를 나타낸다.

힘을 받는 물체의 운동(2) - 운동 방향의 변화 - 등속 원운동 : 물체가 원둘레 또는 원호를 일정한 속력으로 움직이면 등속원운동을 하게된다. 이 것은 물체의 운동 방향에 수직한 방향(원의 중심을 향하는 방향)으로 구심력이 작용한다. 물체의 속력은 변하지 않고 운동방향이 변하게 된다.

1 여러가지 운동

1.5 힘을 받는 물체의 운동

23


힘을 받는 물체의 운동(3) - 속력과 운동 방향이 동시에 변화 - 물체가 직선운동을 하고 있을 때, 물체의 운동방향과 나란하지 않은 방향에서 물체에 힘이 작용하면 이 물체의 속력과 운동 방향이 동시에 변화하게 된다. 간단한 예를 들면, 밑에 그림에서와 같이 수평면 위를 등속직선운동하는 물체에 수직방향으로 중력이 작용하면 아래 그림과 같이 공은 밑으로 떨어지면서 속력은 점점 증가하고(속력의 변화), 공의 운동 방향은 포물선을 그리게 된다.(운동 방향의 변화) 즉 이 경우에는 물체의 운동방향과 속력이 변하게 된다.(=속도가 변하게 된다. 물체는 중력을 받고 따라서 중력가속도의 영향을 받아 속도가 변화한다.)

용어 정리 뉴턴의 운동 제 2법칙 속도의 변화량은 작용한 힘에 비례하고, 물체의 질량에 반 비례 한다는 법칙. 등가속도 운동 물체의 속력이 일정하게 증가하거나 감소하는 운동 낙하 운동 물체가 중력에 의해 연직 아래로 떨어지는 운동.

기호 정리

24

1 여러가지 운동

기호

의미

표준 단위

F a

힘(Force)

N(뉴턴)

가속도(accelation)

m/s2(미터 퍼 세크 제곱)

1.5 힘을 받는 물체의 운동


연습 문제 유형 1 : 뉴턴의 운동 제 2법칙 정지되어 있는 실험용 수레를 10N의 일정한 크기의 힘으로 1초 동안 끌었더니 속력이 10m/s 가 되었다. 1. 같은 수레를 2개 묶어 놓고 정지 상태에서 10N의 일정한 힘으로 1초 동안 끌면 속력은 몇 m/s가 될까?

2. 수레 1개를 정지 상태에서 30N의 일정한 힘으로 1초 동안 끌면 속력은 몇 m/ s가 될까?

3. 같은 수레를 3개 묶어 놓고 정지 상태에서 30N의 일정한 힘으로 1초 동안 끌면 속력은 몇 m/s가 될까?

유형 2 : 등가속도 운동 정지해 있던 물체의 속력이 일정하게 증가하여 4초 후에 20m/s가 되었다. 1. 4초 동안 이동한 거리는 몇 m인가?

2. 이 물체의 평균 속력은 몇 m/s인가?

1 여러가지 운동

1.5 힘을 받는 물체의 운동

25


유형 3 : 그래프 읽기 다음 그래프는 12초 동안 직선 도로를 주행하는 자동차의 시간에 따른 속력의 변화를 나타낸 것이다. 물음에 답하시오.

1. 이 자동차의 운동에 대한 설명으로 옳은 것을 아래의 보기에서 모두 골라 기호를 쓰시오. ㄱ. 처음에 이 자동차는 정지해있었다. ㄴ. C와 D구간에서 속력은 계속해서 감소한다. ㄷ. A구간에서 이동한 거리가 C, D구간에서 이 동한 거리를 합친 것보다 크다. ㄹ. B구간에서 자동차는 아무 힘도 받지 않는다. 2. 이 자동차가 처음부터 10초 동안 이동한 거리는 얼마인가?

유형 4 : 포물선 다음 중 틀린 것을 모두 고르시오. ① 포물선 운동하는 물체는 중력만을 받는다. ② 포물선 운동하는 물체는 최고점에서의 속력이 0이다. ③ 수평 방향으로 던져진 물체는 자유 낙하하는 물체와 동시에 떨어진다. ④ 포물선 운동하는 물체의 수평 속력은 계속하여 변한다. ⑤ 포물선 운동하는 물체는 최고점에서 힘을 받지 않는다.

26

1 여러가지 운동

1.5 힘을 받는 물체의 운동


2

물질의 특성 2.1 겉보기 성질 2.2 밀도 2.3 어는점과 녹는점 2.4 끓는점 2.5 용해도


겉보기 성질

Flickr / wahig

2 물질의 특성

cbnd

1

주요 개념 이해

학교에서 돌아온 연태는 너무 배가 고팠지만 마침 집에 아무도 없었다. 연태가 할 수 있는 음식은

01 물질의 특성을 이해한다.

계란후라이 밖에 없었으므로 냉장고에 있는 계란으로 계란후라이를 해먹기로 했다. 후라이팬에

02 겉보기 성질을 이해한다.

식용유를 두르고 계란을 올린 후 간을 맞추기 위해 소금을 찾았다. 양념통에는 하얀 가루가 담긴 통이 2개 있었는데 맛을 보지 않고 어떤 것이 소금이고 어떤 것이 설탕인지 어떻게 구별할 수 있을까?

물질의 특성 - 물질의 특성이란 다른 물질과 구별되는 어떤 물질의 고유한 성질을 말한다. → 부피, 질량, 무게, 온도, 길이, 넓이, 농도 등은 물질의 특성이 될 수 없다. 예

금의 색은 물질의 특성이지만 금의 부피는 물질의 특성이 아니다.

겉보기 성질 - 겉���기 성질이란 눈, 코, 입 등의 감각 기관을 이용하여 알아볼 수 있는 물질의 성질을 말한다. - 겉보기 성질의 종류로는 색, 냄새, 맛, 굳기 등이 있다.

28

배움을 나누는 사람들

겉보기 성질

물질의 구별 예

금(노란색), 은(은백색), 구리 (붉은색), 소금(흰색), 황(노란색)

소금(짠맛), 설탕(단맛), 탄산수소나트륨(쓴맛)

냄새

식초(신 냄새), 에탄올(술 냄새), 암모니아(코를 찌르는 냄새)

촉감

소금(거칠다), 밀가루(부드럽다), 유리(매끄럽고 차다)

결정 모양

소금(육면체), 석영(육각 기둥), 백반(팔면체)

굳기

석고(무르다), 금강석(단단하다), 금(무르다), 철(단단한 금속)

중학교 2학년 과학


주의할 점! 겉보기 성질의 확인 어떤 물질의 맛을 보거나 냄새를 맡는 일은 매우 위험하므로, 맛을 볼 때는 물에 녹여서 거름종이에 묻혀 혀 끝에 살짝 대보고, 냄새를 맡을 때는 손으로 바람을 일 으켜 맡도록 한다. 겉보기 성질의 한계 겉보기 성질은 물질을 구별할 때 매우 유용하지만 겉보기 성질만으로 물질을 구별 하지 못하는 경우가 많다. 따라서 물질을 확실하게 구별하기 위해서는 물질의 특 성을 이용해야 한다.

용어 정리 물질의 특성 다른 물질과 구별되는 어떤 물질의 고유한 성질 겉보기 성질 감각 기관을 이용하여 알아볼 수 있는 물질의 성질

2 물질의 특성

2.1 겉보기 성질

29


연습 문제 유형 1: 물질의 특성 이해 다음 <보기>에서 물질의 특성을 모두 골라 기호를 쓰시오. <보기> ㄱ.색 ㄴ.냄새 ㄷ.부피 ㄹ.밀도 ㅁ.냄새 ㅂ.끓는점 ㅅ.녹는점 ㅇ.용해도

유형 2: 물질의 특성 이해 다음 물질들을 구별 할 수 있는 겉보기 성질을 쓰시오.

식초

30

2 물질의 특성

2.1 겉보기 성질

에탄올

암모니아


31


밀도

Flickr / greatshippics

2 물질의 특성

cbnd

2

주요 개념 이해

아직 지속가능한 대체에너지 기반이 취약한 대한민국에서 석유는 없어서는 안될 중요한 자원이다. 우리

01 부피와 질량의 개념을 이해한다.

나라에는 석유가 나지 않기 때문에 외국에서 유조선을 이용해 석유를 운송해 들여온다. 석유 운송에

02 물질의 특성인 밀도를 이해한다.

사용되는 유조선은 매우 크고 무겁다. 일반적인 이삿짐을 나르는 트럭이 보통 10톤 미만인 것에 비해, 가장 무게가 많이 나가는 유조선은 44만톤이나 된다고 한다. 어떻게 이렇게 무거운 유조선이 바다 위를 떠다닐 수 있는 것일까?

부피 단위 바꾸기 (부피) 1L = 100mL 1m3 = 1000000cm3 1mL = 1cm3

- 부피란 물질이 차지하고 있는 공간의 크기, 즉 물질의 양을 나타낸다. 단위: mL, L, cm3, m3 등 측정기구: 눈금 실린더, 피펫, 뷰렛 등

1L = 1000cm3

- 부피의 측정 01

길이를 이용해 부피를 구할 수 있는 고체: 길이를 재서 부피를 구하는

공식을 이용하여 계산 예 02

한변이 3cm인 정육면체의 부피 (3cm)3 = 27cm3

표면이 울퉁불퉁한 고체: 눈금실린더에 고체가 녹지 않는 액체를 넣고 (고체가

잠길 정도) 고체를 넣은 후 늘어난 액체의 부피 측정 03

액체: 눈금실린더, 피펫 으로 부피측정

04

기체: 눈금실린더, 기체가 녹지 않는 액체를 가득넣고 기체를 모은 후

밀려나온 액체의 부피를 측정 - 눈금 실린더 읽는 법 눈금 실린더로 부피를 측정할 때에는 눈금실린더를 평평한 곳에 놓고 눈높이가 액면과 수평이 되도록 해야 한다. 물과 같이 액면이 오목한 액체는 아랫부분을 읽고 수은과 같이 액면이 위로 볼록한 액체는 윗부분을 읽는다. 이때 눈금 실린 더에 새겨진 최소 눈금의 1/10까지 어림해 읽어야 한다.

32

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


질량 단위 바꾸기 (질량) 1t = 1000kg 1kg = 1000g

- 질량이란 물질이 가지는 고유한 양, 측정 장소에 관계없이 일정하다. 단위: mg, g, kg, t(톤) 등 측정 기구: 윗접시 저울, 양팔 저울 등

단위 바꾸기 (무게) 1kgf = 9.8N

- 무게란 물체에 작용하는 중력의 크기, 측정장소에 따라 변하는 값이다. 단위: N, kgf 등 측정 기구: 용수철 저울, 앉은뱅이 저울 등 - 질량은 물질이 가지는 고유한 양이다. 이에 비해 무게는 물체를 끌어당기는 중력의 크기다. 중력은 측정장소의 중력에 따라서 달라질 수 있으므로 무게도 달라질 수 있다. - 무게는 용수철 저울에 매달거나 앉은뱅이 저울에 놓아서 재면 되지만 질량의 경우에는 윗접시 저울이나 양팔저울을 사용하며 기준이 되는 추와 수평이 되게 한 후 추의 질량을 합한 값으로 측정한다. - 윗접시저울과 용수철저울의 사용 방법

밀도 - 밀도란 단위 부피에 대한 물질의 질량을 말한다. 물질의 질량을 부피로 나눈 값이다. 단위: g/cm3, kg/m3, g/mL

- 밀도는 물질에 따라 다르므로 물질의 특성이다. 밀도는 물질의 양에 관계없이 일정하다. 밀도가 다른 두 물질을 섞으면 밀도가 큰 물질이 밑으로 가라앉는다.

2 물질의 특성

질량이 클수록 밀도가 크다.

부피가 작을수록 밀도가 크다.

→ 밀도와 질량은 비례 관계이다.

→ 밀도와 부피는 반비례 관계이다.

2.2 밀도

33


밀도에 미치는 온도와 압력의 영향 (물질의 질량이 일정할 때) - 고체, 액체의 밀도는 온도나 압력의 영향을 거의 받지 않는다.

→ 고체, 액체의 부피는 온도와 압력의 변화에 영향을 거의 받지 않기

때문에 밀도 역시 영향을 받지 않는다.

- 기체의 밀도는 온도나 압력에 의해 부피가 크게 변하므로 기체의 밀도를 나타낼 때에는

기체의 온도 증가 → 부피 증가 → 밀도 감소

기체의 온도 감소 → 부피 감소 → 밀도 증가

기체의 압력 증가 → 부피 감소 → 밀도 증가

기체의 압력 감소 → 부피 증가 → 밀도 감소

질량 부피 그래프 - 질량-부피 그래프에서 기울기는 밀도를 뜻한다. 같은 물질일 경우에는 부피가 증가하면 질량도 함께 증가하므로 밀도가 일정하다. 따라서 질량-부피 그래프에서 어떤 두 물질이 같은 직선상에 있으면 같은 밀도를 가지고 있으면 두 물질은 밀도가 같으므로 같은 물질이라고 할 수 있다. (물질의 특성) 또한 기울기가 클수록 같은 부피당 더 많은 질량을 가지고 있다는 뜻이므로 기울기가 클 수록 밀도가 크다는 사실도 그래프를 통해 알 수 있다.

용어 정리 부피 물질이 차지하고 있는 공간의 크기 질량 물질이 가지는 고유한 양, 측정 장소에 관계 없이 일정하다. 무게 물체에 작용하는 중력의 크기, 측정 장소에 따라 달라질 수 있다. 밀도 단위 부피에 대한 물질의 질량

34

2 물질의 특성

2.2 밀도


연습 문제 유형 1: 밀도의 이해 다음은 밀도에 대한 설명이다 맞으면 O, 틀리면 X표 하시요. (1) 어떤 물질의 단위 부피당 질량이다. ---( ) (2) 물보다 밀도가 작은 물질은 물 위에 뜬다. ---( ) (3) 같은 물질이라도 질량이 크면 밀도가 크다. ---( ) (4) 물질을 반으로 쪼개더라도 밀도는 같다. ---( )

유형 2: 질량 부피 그래프 왼쪽 그래프는 몇 가지 물질의 질량과 부피를 나타낸 것이다. 물질 A ~ E 중 밀도가 가장 큰 것과 작은 것을 순서대로 나타내시오.

유형 3: 밀도 구하기 다음과 같은 자료로 참고로 할 때 구리 이외에 10원짜리 동전을 이루고 있는 금속 A의 밀도를 구하시오. 동전의 구성 성분(질량비) : 구리 65% + 금속 A 35% 동전 10개의 부피 : 5.4mL 동전 10개의 질량 : 44.0g 구리의 밀도 : 8.9g/cm3

2 물질의 특성

2.2 밀도

35


어는점과 녹는점

cb

2 물질의 특성

Flickr / zinjin

3

주요 개념 이해

보통 금속이라고 하면 광택을 가진, 매우 단단한 물질들을 생각하게 된다. 하지만 갈륨(Ga)이라는

01 물질의 특성인 어는점과 녹는점을

금속은 상온에서는 일반 금속들과 같이 고체의 형태로 존재하지만 손으로 조금만 쥐고 있으면 손에서

이해한다.

녹는 것을 볼 수 있다. 철이나 알루미늄, 납같은 금속과 달리, 고체인 갈륨이 손 위에서 녹는 이유는 무엇일까?

어는점과 녹는점 - 어는점이란 액체가 얼기 시작하여 (응고) 고체로 되는 동안 일정하게 유지되는 온도를 말한다. (물의 어는점은 0 ◦ C 이다.) - 녹는점이란 고체가 녹기 시작하여 (융해 또는 용융) 액체로 되는 동안 일정하게 유지되는 온도를 말한다. (얼음의 녹는점은 0 ◦ C 이다.)

상태 변화

- 상태변화란 물질이 에너지를 흡수 또는 방출하면서 물질의 상태가 고체, 액체, 기체로 변하는 것을 말한다. 01

고체의 가열구간: 고체 상태의 물질에 열을 가해주면 물질의 온도가

올라간다. 이 때, 열에너지는 모두 고체의 온도를 올리는 데 사용된다. 02

고체의 녹는점: 이 구간에서는 고체와 액체가 같이 존재한다. 물질이 흡수한

열에너지는 모두 상태변화(융해, 고체 → 액체)에 사용되므로 온도가 일정하게 유지된다. 이 일정한 온도를 녹는점이라고 한다.

36

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


03

액체의 가열구간, 냉각구간: 물질은 액체 상태이다. 열을 가해주면 액체가

열에너지를 흡수하면서 온도가 올라가고 열을 빼앗으면 액체가 열에너지를 방출하면서 액체의 온도가 내려간다. 04

액체의 어는점: 이 구간에서는 액체와 고체가 같이 존재한다. 물질이

열에너지를 방출하면서 상태변화(응고, 액체 → 고체)가 일어나므로 온도가 일정하게 유지된다. 이 일정한 온도를 어는점이라고 한다. 물질

녹는점(℃)

- 녹는점과 어는점은 물질의 종류에 따라 다르므로 물질의 특성이다. 또한 물질의

1535

양과 상관없이 순수한 물질의 녹는점과 어는점은 서로 같다.

염화나트륨

801

나프탈렌

81

파라디클로로벤젠

53

아세트산

17

얼음

0

어는점과 녹는점은 물질에 따라 다르므로 물질을 구별하는 물질의 특성이다.

수은

-39

물질에 따라 녹는점과 어는점이 다른 이유는 무엇일까?

에탄올

-114

고체는 분자 사이의 거리가 매우 가까우며 분자가 규칙적으로 배열되어 있다.

질소

-210

고체에서 액체, 기체로 갈수록 분자 사이의 거리는 점점 멀어지며 불규칙적이고

산소

-218

자유롭게 분자가 배열되어 있다. 고체에서 액체로 상태가 변하려면 분자 사이의

물질에 따라 녹는점 또는 어는점이 다른 이유

거리가 더 멀어져야 하고, 이렇게 분자의 배열이 바뀌려면 분자 사이의 인력을 이겨내야 한다. 따라서 분자 사이의 인력이 강한 물질은 상태가 변하기 위해서 더 많은 에너지를 필요로 하며, 이 물질은 녹는점이 높다. 녹는점이 낮은 물질은 분자 사이의 인력이 약하다고 할 수 있다.

고체, 액체, 기체의 분자 배열

2 물질의 특성

2.3 어는점과 녹는점

37


용어 정리 융해(용융) 고체인 물질이 녹아서 액체가 되는 과정 응고 액체인 물질이 굳어서 고체가 되는 과정 어는점 액체가 얼기 시작하여 (응고) 고체가 되는 동안 일정하게 유지되는 온도 녹는점 고체가 녹기 시작하여 (융해) 액체로 되는 동안 일정하게 유지되는 온도 상태 변화 에너지의 흡수 또는 방출하면서 물질의 상태가 고체, 액체, 기체로 변 하는 것

38

2 물질의 특성

2.3 어는점과 녹는점


연습 문제 유형 1: 녹는점의 이해 다음 <보기>에서 녹는점에서 일어나는 상태변화는? ①고체 → 액체

②액체 → 기체

④액체 → 고체

⑤기체 → 고체

③고체 -> 기체

유형 2: 어는점의 이해 순수한 물을 냉각시키면 0℃에서 얼기 시작한다. -5℃의 얼음을 서서히 가열하면 몇℃에서 녹기 시작하겠는가?

2 물질의 특성

2.3 어는점과 녹는점

39


끓는점

Flickr / miscpix

2 물질의 특성

cbnd

4

주요 개념 이해

여행을 좋아하는 수근이는 친구들과 함께 자전거 여행을 떠났다. 식비를 아끼기 위해 코펠을 들고

01 물질의 특성인 끓는점을 이해한다.

다니면서 밥을 해먹기로 했다. 힘든 자전거 여행 도중 설악산 미시령에 도착했는데, 어느새 식사시간이 되었다. 설악산도 식후경이라는 생각에, 수근이는 집에서 하던 것 같이 코펠에 쌀을 넣고 물을 맞춰놓고 적당한 시간이 되자 코펠을 열어 밥을 확인하였다. 그런데 집에서 쓰던 압력밥솥에서 하던 것과 달리 코펠의 밥은 설익어 먹을 수 없게 되었다. 집에서 하던 방법과 똑같이 밥을 지었는데 밥이 설익은 이유는 무엇일까?

끓는점 - 끓는점이란 액체가 끓기 시작하여 기체로 되는 동안 일정하게 유지되는 온도를 말한다. (물의 끓는 점은 100℃이다. )

상태 변화

01

액체의 가열구간: 액체 상태의 물질에 열을 가해주면 물질의 온도가 올라간다.

이 때, 열에너지는 모두 액체의 온도를 올리는 데 사용된다. 02

액체의 끓는점: 이 구간에서는 액체과 기체가 같이 존재한다. 물질이 흡수한

열에너지는 모두 상태변화(기화, 액체→기체)에 사용되므로 온도가 일정하게 유지된다. 이 일정한 온도를 끓는점이라고 한다. 03

기체의 가열구간: 기체 상태의 물질에 열을 가해주면 물질의 온도가 올라간다.

이 때, 열에너지는 모두 기체의 온도를 올리는 데 사용된다.

40

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


- 끓는점은 물질의 종류에 따라 다르므로 물질의 특성이다. 한 물질에서 액체가 끓어 기체로 되는 온도(기화)와 기체가 식어 액체로 되는(액화) 온도는 같다. - 녹는점, 어는점과 마찬가지로 끓는점의 차이도 분자 간의 인력 차이로 생각할 수 있다. 물질이 열에너지를 흡수하면 분자 간의 인력을 이겨내 분자 사이의 거리가 멀어져 기화가 일어난다. 분자간의 인력이 강하다면 그 만큼 더 많은 에너지가 필 요하므로 끓는점이 더 높다.

물질의 양과 불꽃의 세기와 끓는점과의 관계

- 물질의 양의 경우, 끓는점은 물질의 양에 관계없이 일정하다. 물질의 양이 많을 수록 끓는점에 도달하는데 걸리는 시간이 길어질 뿐 (필요한 열에너지의 총량이 클 뿐) 끓는점은 변하지 않는다. - 불꽃의 세기의 경우, 끓는점은 불꽃의 세기와 관계없이 일정하다. 불꽃이 셀수록 끓는점에 도달하는데 시간이 짧아질 뿐 (필요한 열에너지를 빨리 공급할 뿐) 끓는 점은 변하지 않는다.

끓는점과 압력의 관계 - 액체의 끓는점은 외부 압력과 관계가 있다. 외부 압력이 높아지면 끓는점이 높 아지고 외부 압력이 낮아지면 끓는점도 낮아진다. - “끓는다”는 것은 분자가 분자 사이의 인력과 외부압력을 이겨내고 공기 중으로 나가는 것이다. 따라서 외부압력이 커지면 그만큼 외부압력을 이겨내는 데 더 많 은 에너지가 필요하므로 끓는점도 높아진다. 예

물의 경우 대기압이 1기압일 때는 끓는점이 100℃이다. 하지만 대기압이

1기압보다 낮아지면 끓는점은 100℃보다 낮아지고 (산에서 밥을 하는 경우 ���이 설익는다.) 대기압이 1기압보다 높아지면 끓는점은 100℃보다 높아진다. (압력밥솥에서 밥을 하는 경우 물의 끓는점 (100℃)보다 높은 온도에서 밥을 익히므로 밥이 빨리 된다.)

2 물질의 특성

2.4 끓는점

41


끓음과 증발의 차이 끓음과 증발 모두 액체가 기체로 기화되는 현상이지만 차이가 있다. 증발은 액체 표면에서 일어나는 기화를 말한다. 증발은 열을 가해주지 않아도 저절로 일어나는 현상이다. (컵에 물을 따라 놓으면 점점 양이 줄어든다.) 반면 끓음은 물질에 열에 너지를 가해주어 액체 표면 뿐만 아니라 내부에서도 기화가 일어나는 것이다. (냄 비에 물을 끓일 때 표면 뿐만 아니라 아래쪽에서도 보글보글 끓어나온다.)

용어 정리 기화 액체인 물질이 기체로 되는 것 액화 기체인 물질이 액체로 되는 것 끓는점 액체가 끓기 시작하여 (기화) 기체로 되는 동안 일정하게 유지되는 온도

42

2 물질의 특성

2.4 끓는점


연습 문제 유형 1: 끓는점의 이해 다음은 끓는점에 대한 설명이다 맞으면 O, 틀리면 X표 하시요. (1) 액체의 표면에서 기화가 일어나기 시작할 때의 온도이다.

(

)

(2) 분자 사이의 인력이 작은 액체는 끓는점이 낮다.

(

)

(3) 액체가 끓는 동안에는 열을 흡수한다.

(

)

(4) 액체의 양이 많을 수록 끓는점이 높아진다.

(

)

유형 2: 끓는점의 응용 다음 <예시> 읽고 이를 이용해 <문제>에 주어진 현상을 설명하시오. <예시> 압력솥으로 밥을 지으면 빨리 익는다. → 밥솥의 내부는 압력이 높아 끓는점이 높아지기 때문에. <문제> 높은 산에서 밥을 지으면 쌀이 설익는다. →

2 물질의 특성

2.4 끓는점

43


용해도

Flickr / lausdeo

2 물질의 특성

cbnd

5

주요 개념 이해

코코아를 좋아하는 혜진이는 오늘도 집에 와서 코코아를 먹으려고 했다. 그런데 마침 정전이 되어서

01 용해와 용액에 대해서 안다.

정수기에서 뜨거운 물이 나오지 않았다. 혜진이는 2AM과 코코아는 정말 포기 하고 싶지 않은 두

02 용해도 곡선과 용해도의 관계를

가지이기 때문에 어쩔 수 없이 그냥 찬 물에 타먹기로 했다. 그런데 이게 왠 일!? 항상 자신이 넣던 양인

이해한다.

코코아 두 숟가락을 넣었는데 코코아가 물에 모두 녹지 않는 것이다. 아무리 숟가락으로 휘휘 저어 보아도 코코아는 녹지 않았다. 왜 그럴까? 혜진이는 어떻게 해야 코코아를 다 녹여서 먹을 수 있을까?

용해와 용액 - 용해란, 한 물질이 다른 물질에 녹아 고르게 섞여 들어가는 현상을 말한다. - 용매란, 다른 물질을 녹이는 물질을 말한다. (물, 알코올) - 용질이란, 용매에 녹아 들어가는 물질을 말한다. (설탕, 소금) - 용액이란, 용매와 용질이 균일하게 섞여있는 것을 말한다.(설탕물, 소금물) 예

설탕물은 물이란 용매에 설탕이란 용질이 용해된 용액이다.

- 액체 용액은 대부분 투명하며, 용질과 용매에 종류에 따라 색을 띠기도 한다. - 용액의 어느 부분이나 맛, 색 등의 성질이 같다. - 용질 알갱이가 보이지도 않고 거름종이로 걸러지지 않는 완벽하게 녹은 형태이므로 오랫동안 놓아두어도 가라앉는 물질이 없다. - 용해가 일어날 때 부피는 감소하고 질량은 변하지 않는다. →

용해가 되도 용질과 용매 입자의 수는 변하지 않는다. 그러나 큰 입자들

사이에 작은 입자가 끼어들기 때문에 부피가 줄어든다.

44

2 물질의 특성

2.5 용해도


용액의 농도 - 농도란, 용액의 묽고 진한 정도를 말한다 - 농도는 일정한 양의 용액 속에 녹아 있는 용질의 양을 말한다. - 용액의 농도에 따라 맛, 색, 밀도, 끓는점 등이 달라진다. - 용액의 농도는 퍼센트 농도로(%) 나타낸다. - 퍼센트 농도: 용액 100g 속에 녹아 있는 용질의 질량을 백분율로 나타낸 정도

100g의 설탕물에 설탕이 20g이 들어있다고 한다면 이 설탕물의 농도는

20%이다. (물 80g + 설탕 20g = 20% 설탕물 100g)

용해도 - 포화 용액이란, 용매에 용질이 최대로 녹아 있는 용액을 말한다. - 불포화 용액이란, 포화되지 않은 용액으로 용매에 용질이 더 녹을 수 있는 상태 의 용액을 말한다. - 과포화 용액이란, 용매에 용질이 포화 상태보다 더 많이 녹아 있는 용액을 말 한다. - 용해도란, 일정한 온도에서 용매 100g에 최대한 녹을 수 있는 용질의 g수를 말 한다. - 용해도는 용질과 용매의 종류, 온도에 따라 달라진다. - 일정한 온도에서 물질의 종류에 따라 고유한 값을 가지므로 물질을 구별 할 수 있는 특성이다. →

2 물질의 특성

용해도를 나타낼 때에는 용매와 용질의 종류, 온도를 함께 나타내야 한다.

2.5 용해도

45


용해도 곡선

- 용해도 곡선에서 알 수 있는 것 01

물질의 용해도와 온도의 관계를 알 수 있다. 물질의 종류에 따라 온도에

따른 용해도의 변화 정도가 다른데, 곡선의 기울기가 급할수록 온도에 따른 용해도의 변화가 큰 물질이다. 02

용해도 곡선을 통해 용액이 포화, 과포화 또는 불포화되었는지를 알 수 있다.

또한 포화용액을 만드는데 필요한 용질을 용해도 곡선을 통해서 구할 수 있다. 03

용해도 곡선을 통해 용액을 냉각 시킬 때 석출되는 용질의 양을 알 수 있다. 용질의 석출량 = 처음 녹아 있던 용질의 질량

- 냉각한 온도에서 포화용액이 되는 용질의 질량

온도와 압력에 따른 용해도 - 고체와 액체: 일반적으로 온도가 높아 질수록 용해도가 증가하며, 압력에 따른 용해도 변화는 거의 없다. 예

뜨거운 물에 코코아가 더 잘 녹는다. (온도가 높아지면 용해도가 증가한다.)

- 기체의 용해도: 일반적으로 온도가 낮아질수록, 압력이 높아질수록 기체의 용해 도는 증가한다. 기체의 용해도는 압력에 따라서도 달라지므로 용질, 용매의 종류, 온도와 함께 압력도 표시해주어야 한다. 예

날씨가 더운 여름에 사이다를 그냥 두면 (온도가 높아지면) 이산화탄소가

모두 빠져나간다.(김빠진 사이다가 된다.) 탄산음료의 뚜껑을 열면 (압력이 낮아지면) 기포가 발생한다. (음료속에 녹은 이산화탄소가 줄어든다.)

46

2 물질의 특성

2.5 용해도


물질을 빨리 녹이는 방법 - 물질을 빨리 녹이는 (빨리 용해시키는) 방법은 무엇일까? 우리는 이것을 일상생 활에서 찾아 볼 수 있다. 가루 형태의 설탕이 각설탕보다 더 잘 녹고, 숟가락으로 코코아를 저어줄 때 더 잘 녹는다. 하지만 이 방법으로는 단순히 용해속도를 빠 르게 할 뿐 용해도를 높일 수는 없다. 우리는 고체의 용해도를 높여주려면 온도를 올려야 한다고 배웠다. 왜 온도가 올 라가면 용해도가 증가할까? 그 이유는 분자의 운동에너지로 설명 할 수 있는데 열에너지는 분자의 운동에너지로 변한다. 따라서 더 용매와 용질이 더 잘 섞이게 되며 그로 인해 용해가 잘 된다.

용어 정리 용해 한 물질이 다른 물질에 녹아 고르게 섞여 들어가는 현상 용매 다른 물질을 녹이는 물질 용질 용매에 녹아 들어가는 물질 농도 용액의 묽고 진한 정도 포화 용액 용매에 용질이 최대로 녹아 있는 용액 불포화 용액 용매에 용질이 더 녹을 수 있는 상태의 용액 과포화 용액 용매에 용질이 포화 상태보다 더 많이 녹아 있는 용액 용질 용매에 녹아 들어가는 물질 용해도 일정한 온도에서 용매 100g에 최대한 녹을 수 있는 용질의 g수

2 물질의 특성

2.5 용해도

47


연습 문제 유형 1: 용해와 용액 다음은 용액에 대한 설명이다 맞으면 O, 틀리면 X표 하시요. (1) 용질과 용매의 균일 혼합물이다.

(

)

(2) 오랫동안 놓아두어도 가라앉는 물질이 없다.

(

)

(3) 거름종이로 거르면 용질 입자가 걸러진다.

(

)

(4) 윗부분보다 아랫부분의 맛이 더 진하다

(

)

유형 2: 용해도 왼쪽 그래프는 어떤 물질의 용해도 곡선이다. A, B, C점이 각각 어떤 상태의 용액 인지 쓰시오.

48

2 물질의 특성

2.5 용해도


3

지구와 별 3.1 지구가 둥근 이유와 크기 3.2 망원경 3.3 태양계 3.4 별자리 3.5 성단과 성운, 은하수


1

cbd

지구가 둥근 이유와 크기

Flickr / mr_t_in_dc

3 지구와 별

주요 개념 이해

콜럼버스는 지구가 둥글다는 것을 믿고 인도를 찾아 반대방향으로 항해하다가 아메리카 대륙을

01 지구가 둥글다는 증거를 알아보도록

발견했다. 요즘은 이미 인공위성에서 촬영한 사진 등으로 지구가 둥글다는 사실을 의심하면 바보 취급 받지만, 그 당시에는 오히려 콜럼버스가 정신병자 취급을 받았다. 과연 콜럼버스는 오늘과는 달리

한다. 02 지구의 크기를 측정하는 과정을 알도록

지구의 모습을 멀리서 볼 수 없었던 그 당시에 지구가 둥글다는 것을 어떻게 알았을까?

한다.

고대인들이 상상한 지구와 실제지구 - 수메르인들은 하늘과 땅은 물위에 떠 있는 두개의 원판으로 되어있고 별, 달, 태양은 그 안에서 운동한다고 생각하였다. - 동양의 우주관: 직육면체의 지구 위에 둥근 하늘이 덮고 있다고 생각하였다. - 실제 지구는 적도 반지름이 극반지름보다 조금 더 긴 구형에 가까운 타원체 이다. ㅇ

cb

Flickr / woodleywonderworks

지구가 둥근 증거 - 인공 위성에서 찍은 지구의 모습이 둥글다. - 월식때 달에 비친 지구의 그림자가 둥근 모양이다. - 지표면에서 높이 올라갈수록 더 멀리까지 볼 수 있다. - 먼 바다에서 항구로 들어오는 배는 돛대부터 보인다. - 어느 한 방향으로 계속 가면 출발지점으로 되돌아온다. - 북극성 고도가 북쪽지방으로 갈수록 점점 높아진다. - 태양이나 달이 뜨는 시각이 동쪽으로 갈수록 빨라진다. - 위도에 따라 관측되는 별자리가 다르다.

50

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


에라토스테네스의 지구 크기 측정 - 가정 ① 지구는 구형이다. ② 지표에 입사하는 햇빛은 어디에서나 평행하다. - 측정 방법 및 결과 ① 원리: 원이나 구에서 원호의 길이( l )는 중심각의 크기( θ )에 비례하는 호도법을 이용하였다.( l : θ = 2πR : 360◦ )

② 알렉산드리아와 시에네는 같은 경도상에 있다고 가정하였다. ③ 하짓날 정오 무렵, 시에네에서는 햇빛의 그림자가 생기지 않지만 시에네에서 북쪽으로 약 925km 떨어진 알렉산드리아에서는 지면에 수직으로 세운 막대와 막대의 그림자 끝이 약 7.2°를 이룬다. ④ 두 지점 사이의 거리( l )가 925km이고, 두 지점 사이의 중심각( θ )이 7.2°이므로 지구의 둘레 C 와 반지름 R 은 다음과 같이 구할 수 있다.

C : 360◦ = l : θ = 925km : 7.2◦ 360◦ × 925km = 46250km 7.2◦ C 46250km ∼ 그런데 C = 2πR 이므로, R = = = 7365km 2π 2 × 3.14 ∵C=

(실제 지구의 반지름: 6400km) - 측정값과 실제값의 차이 ① 에라토스테네스가 구한 지구의 크기(46250km)는 오늘날 정확히 측정한 값 (약 40000km)보다 약 15% 크다. ② 측정값과 실제값이 차이나는 이유는 실제 지구의 모양이 완전한 구형이 아니기 때문이다. 또한 두 지점 사이의 거리 측정이 정확하지 못했으며 시에네와 알렉산드리아는 실제로 동일한 경도 상에 위치하고 있지 않다.

3 지구와 별

3.1 지구가 둥근 이유와 크기

51


모형을 이용한 지구 크기 측정 - 에라토스테네스가 측정한 방법과 같은 원리로 측정한다.

- 방법 ① 막대 AA′를 그림자가 생기지 않게 세운다. ② 막대 BB′를 막대 AA′와 동일 경도상에 그림자가 생기도록 세운다. - 실제로 측정하는 값 ① 두 막대 사이의 거리( l ) ② 막대 BB′와 그림자 끝이 이루는 각 θ (∠BB′C)은 중심각 θ (∠AOB)와 엇각으로 같다.

2πR : 360◦ = l : θ ⇒ R =

360◦ l × θ 2π

용어 정리 극반지름 지구의 양 극을 잇는 직선의 길이의 반

52

3 지구와 별

3.1 지구가 둥근 이유와 크기


연습 문제 유형 1: 지구가 둥근 증거 다음 중 지구가 둥근 이유가 아닌 것은? ① 월식때 달에 비친 지구의 그림자가 둥근 모양이다. ② 지표면에서 높이 올라갈수록 더 멀리까지 볼 수 있다. ③ 먼 바다에서 항구로 들어오는 배는 돛대부터 보인다. ④ 지표에 입사하는 햇빛은 어디에서나 평행하다.

유형 2: 지구의 크기 측정 에라토스테네스의 지구크기 측정에서 측정값과 실제값이 다른 이유를 쓰시오.

3 지구와 별

3.1 지구가 둥근 이유와 크기

53


망원경

Flickr / photon john

3 지구와 별

cbnd

2

주요 개념 이해

망원경을 처음으로 발명한 사람은 네덜란드의 안경 제조업자인 한스 리퍼세이이다. 곧이어 이탈리아의

01 망원경의 구조를 알아보도록 한다.

갈릴레오 갈릴레이가 역시 한 개의 볼록렌즈와 한 개의 오목렌즈를 사용하여 처음으로 천체관측

02 망원경의 사용법을 이해한다.

목적의 망원경을 제작하였다. 그렇게 시작한 망원경의 역사는 지금 우주 먼 곳에서 온 빛까지 감지할

03 망원경의 종류와 특성을 알도록 한다.

수 있는 우주공간의 허블망원경에까지 이르렀다. 이런 망원경의 원리는 무엇일까?

망원경의 구조

54

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


망원경 사용법 - 망원경 조립 순서 ① 가능한 평평한 장소에 설치한다. (지구 대기는 별빛을 흡수하거나 흩어지게 하므로 대기의 영향이 적은 높은 산에 주로 설치) ② 삼각대로 되어있는 다리부분을 세우고 장치대를 올린다. ③ 적도의식 이라면 무게추를 단다. (지구의 자전축에 평행한 극축과 이것과 직각 방향으로 회전하는 축과의 2축으로 지탱되는 망원경을 적도의식 망원경이라 한다.) ④ 경통을 올린다. ⑤ 파인더 및 접안렌즈의 위치와 추의 균형이 맞는지 확인한다. ⑥ 가장 저배율의 접안렌즈를 끼우고 초점을 맞춘다. - 파인더 조작 ① 경통을 움직여 대상이 되는 물체를 렌즈의 중앙에 오도록 한다. 낮에는 멀리 보이는 교회의 십자가나 산꼭대기를, 밤에는 가로등을 겨눈다. ② 파인더의 조절나사를 돌려 목표물이 파인더의 십자선 중앙에 오도록 고정시킨 후 파인더에 보이는 것이 망원경에 동일하게 보이는지 확인한다. ③ 파인더로 별을 겨눌 때에는 두 눈을 모두 뜨는 것이 좋다. 한 눈으로 파인더를 보고 다른 한 눈으로는 하늘을 보면서 겨누는 것이 나중에는 오히려 편리해진다.

망원경의 종류 - 광학 망원경 천체에서 방출되는 가시광선을 이용하여 관측하는 망원경을 광학 망원경이라 한다. 대물렌즈의 종류에 따라 굴절망원경과 반사망원경으로 나뉜다. - 굴절 망원경 볼록렌즈 2개를 이용하여 만든 망원경을 굴절 망원경이라 한다.

① 대물렌즈(빛을 모음)는 볼록렌즈를 쓰고 접안렌즈(상을 확대)도 볼록렌즈를 사용한다. ② 경통 속이 밀폐되어 공기 대류에 의한 상의 흔들림이 없어 안정적이기 때문에 가까운 천체를 고배율로 관측할 때 사용한다. ③ 소형 망원경에 적합하다.

3 지구와 별

3.2 망원경

55


- 반사 망원경 볼록렌즈와 오목거울을 이용하여 만든 망원경을 반사 망원경이라 한다.

① 대물렌즈(빛을 모음)는 오목거울을 사용하고 접안렌즈(상을 확대)는 볼록렌즈를 사용한다. ② 굴절 망원경에 비해 구경(대물렌즈의 지름)을 크게 만들 수 있다. ③ 경통이 열려있어 공기의 대류가 일어나 상이 안정적이지 못하다. 따라서 먼거리에 있는 천체를 저배율로 관측할 때 사용한다. ④ 대형 망원경에 적합하다. - 전파 망원경 천체에서 오는 전파를 받아 관측하는 망원경을 전파 망원경이라 한다.

망원경의 특성 - 현미경은 배율에 의해 성능이 좌우되지만, 천체 망원경의 경우에는 지름인 구경에 의해 성능이 결정된다. 왜냐하면 망원경은 어두운 천체의 빛을 모아야 하므로 빛을 모으는 성능이 좋아야 한다. - 망원경의 배율은 접안렌즈와 대물렌즈에 따라 바뀌며 다음과 같이 나타난다. 주경의 초점거리

배율 =

접안렌즈의 초점거리 - 망원경으로 물체를 보면 상은 망원경에 따라 약간씩 다르게 나타난다. ① 쌍안경: 실물과 똑같은 형태 ② 반사 망원경: 좌우가 뒤바뀐 형태 ③ 굴절 망원경: 상하좌우가 바뀐 형태

용어 정리 파인더 소형망원경, 망원경에서 대상을 찾기 쉽게 해준다. 굴절망원경 볼록렌즈 2개를 이용하여 만든 망원경 반사망원경 볼록렌즈와 오목거울을 이용하여 만든 망원경

56

3 지구와 별

3.2 망원경


연습문제 유형 1: 망원경의 종류와 특징 1. 다음 망원경의 종류와 상의 특징을 쓰시오.

2. 굴절 망원경에 대한 설명으로 옳지 않는 것은? ① 대물 렌즈는 빛을 모은다. ② 접안 렌즈는 상을 확대한다. ③ 오목 거울 앞에서 상이 확대된다. ④ 멀리 있는 천체를 관측한다. ⑤ 대물 렌즈(주경)의 지름이 클수록 성능이 좋다.

유형 2: 지구의 크기 측정 1. 천체를 관측하는 망원경을 높은 산에 설치하거나, 우주공간에 띄워 천체를 관측하는 이유를 가장 바르게 설명한 것은? ① 햇빛의 영향을 없애기 위해서 ② 지상의 불빛을 활용하기 위해서 ③ 별을 보다 더 가까운 곳에서 관측하려고 ④ 별빛을 흡수, 차단하는 대기의 영향을 덜 받기 위해서 ⑤ 온도가 낮은 곳에서 망원경의 성능이 향상되기 때문에 2. 태양의 표면을 망원경으로 관측하는 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 접안 렌즈는 오랫동안 망원경에 끼워 놓지 않는다. ② 투영판이나 관찰용지에 태양의 상을 맺게 하여 관측한다. ③ 처음에 태양의 위치를 찾을 때는 접안 렌즈를 빼놓는 것이 좋다. ④ 안전을 위하여 경통 끝의 대물 렌즈에 태양 관측용 필터를 끼운다. ⑤ 망원경으로 태양의 위치를 찾을 때는 파인더를 이용하여 눈으로 찾는다.

3 지구와 별

3.2 망원경

57


태양계

cb

3 지구와 별

Flickr / image editor

3

주요 개념 이해

태양계에는 여러 행성들과 위성, 소행성 등이 있다. 어느날 학교에서 민지와 애은이는 말다툼을

01 태양과 달의 특징을 알아본다.

하였다. 민지는 명왕성이 태양계에 있다고 주장했고 애은이는 명왕성이 태양계에서 제외되었다고

02 각 행성의 특징을 이해한다.

했다. 둘의 말다툼은 심해져 결국 만원을 걸고 내기를 하기에 이르렀다. 과연 내기에서 이겨 만원을 받을 사람은 누구일까?

태양 표면의 관측 - 태양의 밝기에 맞게 접안렌즈에 태양 필터를 끼우고 대물렌즈를 일부 가리고 태양면을 직접 들여다 보는 방법으로 직시법이라 하며 위험하다. - 접안 렌즈로부터 어느 정도 떨어진 곳에 흰 종이를 대고 태양의 상이 정확해질 때 까지 초점을 맞춘 후 관찰 하는 것을 투영법이라 한다.

태양의 특징 - 태양은 스스로 빛을 내는 고온의 천체이다.(항성) 구성물질

물질크기(반지름)

수소, 헬륨

지구의 109배

질량 표면온도 태양계 전체 질량의 약 99.8% 차지 6000 도

자전방향 서→동

- 태양 표면(광구): 우리 눈에 밝게 보이는 태양의 둥근 표면 Left

cbn Flickr / Jörg Weingrill cba

쌀알무늬

Right

흑점 - 주위보다 온도가 낮아 검게 보이는 부분 - 흑점이동 → 태양의

- 광구 표면에 나타나는 쌀알 모양의 무늬 - 광구 아래의 대류 운동에 의해 나타남 58

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학

자전 때문(동 → 서) - 약 11년 주기로 증감 - 흑점수가 많다 → 태양 활동이 활발해 오로 라가 많이 관측되고 무선 통신 장애가 발생


- 태양의 대기: 개기 일식 때 잘 관측된다.

cbnd cbna 1

2

cba 3 cbd

채층

홍염

코로나

플레어

광구 바로

채층에서 수십만

채층 밖에

채층에서 에너지가

바깥쪽에 보이는

km 까지 뿜어져

나타나는 청백색의 방출되어 폭발하는

붉은 색의 얇은

나오는 커다란

희박한 가스층으로 현상

대기층

불기둥으로, 1만도 100만도 이상이며

4

정도의 뜨거운

흑점의 극대기에

기체임

커진다.

달 - 달은 지구의 유일한 위성이다. - 달에는 대기와 물이 없다. ① 풍화, 침식작용이 일어나지 않는다. ② 표면에 운석 구덩이가 많다. ③ 낮에도 하늘이 검게 보인다. ④ 기온의 일교차가 크다. - 달의 표면 고지

cb

① 밝은 부분이다. ② 지형이 높고 험준하다. ③ 운석 구덩이가 많이 있다. 바다 ① 어두운 부분이다. ② 지형이 낮고 편평하다. ③ 현무암질 암석으로 되어 있다.

3 지구와 별

3.3 태양계

59


태양계 행성 - 태양계의 행성 ① 지구형 행성에는 수성, 금성, 지구, 화성이 있다. ② 목성형 행성에는 목성, 토성, 천왕성, 해왕성이 있다. - 행성의 특징 지구형 행성

목성형 행성

반지름

작다

크다

평균밀도

크다

작다

자전 주기

짧다

길다

자전 속도

느리다

빠르다

위성 수

없거나 적다

많다

질량과 크기 작다

크다

고리

없다

있다

구성물

흙, 암석 등

수소, 헬륨 등

구분

cba

Flickr / badastronomy

모습

수성

설명 - 태양에서 가장 가까운 행성이다. - 지름이 약 4900km로 달보다 약간 크다. - 중력이 작아 대기가 없다. - 밤과 낮의 기온차가 매우 크다. - 운석충돌로 인한 운석 구덩이가 많다. - 극지방에 있는 운석 구덩이는 얼음으로 밝혀졌다. (달과 유사)

cba

금성

- 지구에서 가장 가까운 행성으로 가장 밝게 보인다. - 지름이 약 12100km로 지구와 크기가 비슷하다. - 짙은 이산화 탄소의 대기층으로 인한 온실효과로 표면 온도가 500도로 높고, 표면기압은 95기압이다. - 물은 없고 80%이상이 화산과 화산 분출물로 덮여 있으며, 운석구덩이가 있다.

60

3 지구와 별

3.3 태양계


구분

cbna

Flickr / andyz

모습

화성

설명 - 대기가 있고 계절의 변화가 나타나 지구와 가장 닮은 행성으로 알려져 있다. - 지름이 약 6800km로 지구의 절반 크기이다. - 대부분 붉은 색의 사막으로 되어 있으며, 많은 운석구덩이가 있다. - 과거에 물이 흘렀던 것으로 보이는 흔적과 대협곡 등이 있고, 화산 활동이 일어났던 흔적도 있다. - 양극에 얼음과 드라이 아이스로 이루어진 흰색의 극관이 있다. 극관의 크기는 계절에 따라 달라지는데, 여름에는 작아지고 겨울에는 커진다. - 화성의 대기는 희박하고, 대기의 대부분은 이산화탄소로 이루어져 있다. - 2개의 위성(포보스, 데이모스)이 있다.

cbnd

목성

- 태양계의 행성 중 크기와 질량이 가장 큰 행성이다. - 반지름은 약 70000km로 지구의 약 11배나 된다. - 수소, 헬륨,암모니아 등의 기체로 구성되어 있다. - 내부 대류현상과 빠른 자전으로 표면에 가로줄 무늬가 나타난다. - 대기의 소용돌이에 의한 붉은 점(대적점)이 있다. - 적도 부근에 희미한 고리가 있다. - 갈릴레이가 발견한 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토를 포함해 16개 정도의 위성이 있다.

cbnd

Flickr / ethanallens

토성

- 반지름이 약 60000km로 ,태양계에서 두 번째로 큰 행성이다. - 태양계에서 밀도가 가장 작은 행성이다. (물보다 밀도가 작다.) - 수소, 헬륨, 메탄 등으로 이루어져 있다. - 암석과 얼음으로 이루어진 아름다운 고리를 가지고 있다.

목성과 토성의 위성은 계속 발견되고 있

- 목성과 마찬가지로 가로줄 무늬가 발달한다.

어서, 어느 행성이 위성을 가장 많이 갖는

- 현재까지 확인된 것만 18개로, 행성 중 가장

지에 대한 구분은 의미가 없다. 학교에서

많은 수의 위성을 가지고 있다고 알려져 있다.

배운대로 알고있기를 바란다.

이 중 가장 큰 위성인 타이탄은 수성보다도 크며 대기를 가지고 있다.

3 지구와 별

3.3 태양계

61


구분 NASA / JPL / VOYAGER

모습

천왕성

설명 - 망원경을 통해 발견된 행성이다. - 연한 초록색을 띤다. - 수소, 헬륨, 메탄 등으로 이루어져 있다. (주로 메탄으로 이루어져 있으며 메탄이 붉은 빛을 흡수하여 청록색으로 보인다.) - 자전축과 공전 궤도면의 기울기가 거의 나란하다. - 위성과 가는 고리를 가지고 있다.

- 망원경을 통해 발견된 행성이다.

해왕성

- 푸른 색을 띤다. - 표면에 검은색의 큰 점(대흑점)이 있다. - 희미한 고리와 위성이 있다. 명왕성은 태양을 중심으로한 공전 궤도 면이 다른 행성들과 다르고, 크기가 작 아 행성에서 퇴출되었다.

- 태양계를 구성하는 그 밖의 천체들 NASA / JPL

구분 소행성

모습

설명 - 지름이 수십m ~ 수백km인 불규칙한 모양의 천체이다. - 화성과 목성 궤도 사이에 수천 개의 소행성이 집중적으로 분포한다.

혜성

- 얼음과 먼지로 된 핵을 가지며, 타원이나 포물선 궤도로 공전한다. - 태양 근처에 오면 태양 반대편으로 길다란 꼬리가 발달한다.

cbn

Flickr / kahunna

유성

- 작은 천체 조각들이 지구의 인력에 끌려 지구의 대기권으로 들어오면서 대기와의 마찰로 빛을 내며 타는 것이다. - 유성 중 다 타지 못하고 지면에 떨어진 것을 운석이라고 한다.

62

3 지구와 별

3.3 태양계


용어 정리 쌀알무늬 광구 표면에 나타나는 쌀알 모양의 무늬 흑점 강한 자기장의 형성으로 광구 아래에서 올라오는 대류에 의한 에너지가 억 제돼 주위보다 온도가 낮아 검게 보이는 부분 개기일식 태양-달-지구의 순으로 일직선상에 놓일 때, 달이 태양을 가리는 현상 채층 광구 바로 바깥쪽에 보이는 붉은 색의 얇은 대기층 홍염 채층에서 수십만km까지 뿜어져 나오는 커다란 불기둥 코로나 채층 밖에 나타나는 청백색의 희박한 가스층 플레어 채층에서 에너지가 방출되어 폭발하는 현상 혜성 얼음과 먼지로 된 핵을 가지며, 타원이나 포물선 궤도로 공전하는 천체 유성 작은 천체 조각들이 지구의 인력에 끌려 지구의 대기권으로 들어오면서 대 기와의 마찰로 빛을 내며 타는 것(별똥별)

3 지구와 별

3.3 태양계

63


연습문제 유형 1: 태양 1. 태양을 망원경으로 투영해 보면 표면에 어두운 반점(흑점)이 나타난다. 이러한 흑점이 나타나는 이유를 가장 잘 설명한 것은? ① 흑점에서는 빛이 나오지 않기 때문이다. ② 표면의 대류현상에 의한 열에너지의 전달이 활발하기 때문이다. ③ 채층이라는 대기층이 빛을 가리기 때문이다. ④ 주위보다 온도가 낮기 때문이다. ⑤ 태양 표면에 구멍이 뚫려있기 때문이다. 2. 다음 중 태양의 표면과 대기의 특징을 바르게 설명한 것은? ① 광구 - 태양의 표면을 덮고있는 분홍색의 대기층이다. ② 채층 - 우리 눈에 보이는 태양의 표면이다. ③ 홍염 - 주변보다 온도가 낮아서 어둡게 보이는 것이다. ④ 흑점 - 태양의 표면에서 일어나는 폭발 현상이다. ⑤ 코로나 - 매우 희박한 대기층으로 보통 때는 보이지 않는다.

유형 2: 행성 1. 다음 태양계의 행성에 대한 설명 중 옳은 것은? ① 수성 - 짙은 이산화탄소 대기로 덮여 있어 온도와 기압이 매우 높다. ② 금성 - 대기가 없어 낮과 밤의 온도차가 크고 표면에 운석 구덩이가 많아 달과 흡사하다. ③ 화성 - 주로 수소와 헬륨으로 되어있고 적도부근에 커다란 붉은 점이 있다. ④ 목성 - 암석으로 이루어져 밀도가 가장 큰 행성이다. ⑤ 토성 - 얼음과 암석 조각들로 이루어진 아름다운 고리를 가지고 있다. 2. 태양에 가까운 행성인 수성은 달의 표면과 마찬가지로 많은 운석구덩이가 발견된다. 이러한 운석구덩이가 많이 발견되는 이유와 관련이 가장 큰 설명은 어느 것인가? ① 고리가 없다. ② 반지름이 작다. ③ 공전주기가 짧다. ④ 위성이 없다. ⑤ 대기가 없다.

64

3 지구와 별

3.3 태양계


유형 3: 소행성 소행성이 발견되는 위치는? ① 수성과 금성 사이 ② 금성과 지구 사이 ③ 지구와 화성 사이 ④ 화성과 목성 사이 ⑤ 목성과 토성 사이

3 지구와 별

3.3 태양계

65


별자리

Flickr / gak

3 지구와 별

cbnd

4

주요 개념 이해

밤하늘에는 많은 별자리가 있다. 별자리는 기원전 수천년경 바빌로니아 지역에 살던 셈족 유목민인

01 계절에 따른 별자리를 알아보도록 한다.

칼데아인들에서부터 시작되었다. 그들은 가축을 키우고, 푸른 초목을 따라 이동하는 생활을 하면서,

02 실시등급과 절대등급을 이해한다.

밤하늘을 쳐다보게 되고, 밝은 별들을 연결시켜 동물에 비유하면서 별자리가 만들어 지기 시작했다. 지구가 공전함에 따라 계절별 별자리도 따로 있는데 자신의 별자리와 그 별자리의 기원에 대해서 한번 알아보자.

별자리 - 태양-지구-별자리 순으로 위치할 때 지구에서 그 별자리를 볼 수 있다. - 계절에 따른 별자리 ① 봄철의 별자리: 목자(목동)자리, 처녀자리, 사자자리 ② 여름철의 별자리: 거문고자리, 독수리자리, 백조자리 (직녀성, 견우성, 데네브가 여름철의 대삼각형을 이룬다.) ③ 가을철의 별자리: 페가수스자리(큰 사각형 모양), 물고기자리, 안드로메다자리 ④ 겨울철의 별자리: 오리온자리, 큰개자리, 작은개자리, 황소자리 (베텔게우스, 프로키온, 시리우스가 겨울철의 대삼각형을 이룬다. 다른 계절보다 밝은 별이 많이 분포한다.) - 별자리의 변화가 나타나는 이유: 지구가 태양의 주위를 하루에 약 1도씩 공전 하기 때문이다. - 북쪽하늘의 별자리 ① 북극성 부근의 별들은 계절에 관계없이 항상 볼 수 있다. ② 큰곰자리(북두칠성), 작은곰자리(북극성), 카이오페이아자리

별의 밝기의 두 척도 - 별의 밝기를 나타내는 척도에는 실시등급과 절대등급이 있다. ① 실시등급: 지구에서 보이는 밝기를 수치화한 등급 ② 절대등급: 실제 별의 밝기를 수치화한 등급

66

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


실시등급 - 우리가 하늘을 바라보았을 때 우리 눈에 보이는 별의 밝기를 ���제로 보이는 밝기의 등급, 즉 실시등급이라고 한다. - 별의 등급표시 ① 별의 등급은 1등성, 2등성, 3등성…과 같이 분류한다. 이때 1등성이 가장 밝은 별이고 숫자가 커질수록 어두운 별을 의미한다. ② 별의 등급은 정수뿐 아니라 2.4등성, 3.6등성과 같이 소수점을 이용해서 분류하는 것도 가능하다. ③ 1등성보다 밝은 별은 0등성, -1등성, -2등성… 등으로 표시한다. ④ 망원경을 이용해서 맨눈으로 볼 수 있는 제일 어두운 별은 6등성이다. 이 별보다 더 희미한 별은 7등성, 8등성…과 같이 분류한다.

별의 등급비교 - 각 등급간의 밝기는 2.5배의 차이가 난다. 예를 들어 1등성은 2등성보다 2.5배, 3등성보다는 2.5×2.5≒6.3배의 밝기 차이가 난다. - 등급에 따른 밝기 차이 등급차

밝기차

1

약 2.5

2

약 6.3

3

약 16

4

약 40

5

약 100

별의 거리에 따른 밝기 비교 - 별의 밝기는 거리의 제곱에 반비례한다. - 별의 거리가 2배, 3배 멀어지면 단위 면적당 받는 별빛의 양은 줄어들기 때문에 별의 밝기가 1/4, 1/9배로 어두워지고, 실시 등급이 커지게 된다. - 절대 등급은 변하지 않는다.

3 지구와 별

3.4 별자리

67


절대등급 - 같은 밝기의 빛이라도 거리에 따라서 빛이 더 밝아보이거나 어두워 보이게 된다. 별도 마찬가지다. 그래서 별의 실제 밝기를 표시하기 위해서 모든 별을 같은 거리에 두고 측정한 밝기가 바로 절대등급이다. - 모든 별이 32.6광년의 거리에 있다고 가정했을 때의 별의 등급을 절대등급 이라고 한다. - 절대등급은 별의 실제 밝기이다. 실시등급과 비슷한 방식으로 1 등급, 2 등급…과 같이 분류하고 등급이 낮은 별일수록 밝다. - 별의 실시등급과 절대등급: 모든 별이 32.6 광년의 거리에 있는 게 아니기 때문에 별의 실시등급과 절대등급은 차이가 나게 된다. 실시등급>절대등급이면 별이 32.6 광년보다 멀리 있는 것이고 실시등급<절대등급이면 별이 32.6광년보다 가깝게 있는 것이다.

별의 실시등급과 절대 등급 32.6광년보다 가깝게 있는 별

32.6광년보다 멀리 있는 별

실시등급

절대등급

실시등급

절대등급

태양

-26.8

4.8

리겔

0.1

-6.8

시리우스

-1.5

1.4

알데바란

0.9

-0.8

직녀성

0.0

0.5

데네브

1.3

-7.2

주의할 점! 별의 거리에 따른 겉보기 등급과 절대 등급의 비교는 다음과 같다. 32.6광년보다 가까운 별

32.6광년에 있는 별

32.6광년보다 먼 별

겉보기 등급 < 절대 등급

겉보기 등급 = 절대 등급

겉보기 등급 > 절대 등급

용어 정리 실시등급 우리 눈에 보이는 별의 밝기 절대등급 모든 별이 32.6광년의 거리에 있다고 가정했을 때의 별의 등급 거리의 단위 32.6광년 ≒ 10pc(파섹)

68

3 지구와 별

3.4 별자리


연습 문제 유형 1: 별자리 다음 중 같은 계절에 볼 수 없는 별자리 또는 별의 집합인 것은? ① 견우성, 직녀성, 데네브 ② 복자자리, 처녀자리, 사자자리 ③ 페가수스, 물고기자리, 안드로메다자리 ④ 베텔게우스, 프로키온, 염소자리

유형 2: 실시등급과 절대등급 1. 다음은 별의 밝기를 비교한 것이다. 옳은 것은? 별

실시 등급

절대 등급

베텔규스

0.4

-5.6

시리우스

-1.5

1.41

데네브

1.26

-7.3

태양

-26.7

4.8

① 실제로는 가장 밝은 별은 데네브이다. ② 맨눈으로 관측할 때 가장 밝은 별은 시리우스이다. ③ 베텔규스는 지구로부터 가장 멀리 떨어져 있는 별이다. ④ 태양은 실시등급이 가장 낮으므로 실제 밝기가 가장 어두운 별이다. ⑤ 맨눈으로 관찰한 별의 밝기는 절대등급이다. 다음 표를 보고 물음에 답하시오. (문제 2~3) 별

실시 등급

절대 등급

2. 실제로 가장 밝은 별은 어떤 별인가? ① 리겔

② 시리우스

④ 견우성

⑤ 북극성

③ 직녀성

리겔

0.1

-6.8

시리우스

-1.5

1.4

직녀성

0.0

0.5

3. 32.6광년보다 먼 것에 있는 별은 모두 몇 개인가?

견우성

0.8

2.2

① 1개

② 2개

북극성

2.1

-3.7

④ 4개

⑤ 5개

③ 3개

4. 다음 중 별의 절대 등급에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 별이 지구로부터 3.26광년 떨어져 있을 때의 밝기이다. ② 눈에 보이는 밝기가 서로 같으면 절대 등급도 서로 같다. ③ 겉보기 등급이 높은 별이 절대 등급도 높다. ④ 실제 밝기가 같아도 거리가 다르면 절대 등급도 달라진다. ⑤ 별의 실제 밝기를 비교할 때 사용한다.

3 지구와 별

3.4 별자리

69


성단과 성운, 은하수

cb

3 지구와 별

Flickr / sir mervs

5

주요 개념 이해

밤하늘에 멋있게 펼쳐진 은하수, 서양과 동양 모두 이 은하수의 전설을 가지고 있다. 서양에서는

01 성단과 성운에 대해 알아보도록 한다.

헤라클레스가 먹던 헤라의 젖이 은하수가 되었다고 전하고, 동양에서는 용이 승천하여 머무르는

02 은하수에 대해 알아보도록 한다.

시내라고 하였다. 은하수를 뜻하는 우리말 미리내 역시 용을 뜻하는 미르에서 기원한 말이다. 이러한 전설 모두 뿌연 띠 모양을 한 은하수의 모습에서 나왔는데, 이러한 은하수에 대해 알아보자.

성운 별들 사이의 가스나 티끌을 성간물질이라고 한다. 이 성간물질이 다른 부분에 비해 많이 모여 있어서 구름처럼 보이는 것을 별구름, 즉 성운이라고 한다. 밝은 성운

암흑 성운

성간 물질 부근에 밝은

주위에 밝은 별이 없을 때 반지 모양을 하고 있는

별이 있어서 전체가 밝게

짙은 가스나 티끌이 멀리

성운으로 행성 모양으로

보이는 성운

서 오는 별빛을 가리기 때

보여서 행성상 성운이라

문에 검게 보이는 성운

고도 한다. 중심에 고온의

발광성운 밝은 별로부터 빛을 흡수했다가 내보내 는 성운으로 주로 붉은 색이다. 반사성운 빛이 가스나 티끌에 반사되어 밝게 보 이는 성운으로 주로 푸 른색이다.

70

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학

반지 모양의 성운

푸른 별이 있다.


성단 - 많은 별들이 모여 있는 것을 별들의 집단을 성단이라고 한다. 같은 성단의 별들은 거의 같은 시기에 같은 장소에서 단체로 생긴 것이기 때문에 구성 성분이나 나이가 거의 같다. - 구상 성단 ① 수십만 개 이상의 별들이 공 모양으로 빽빽하게 모여있는 성단을 구상 성단이라고 한다. ② 구상 성단 속에는 나이가 많은 붉은색 별이 많아서 붉게 보인다. ③ 구상 성단은 은하핵과, 큰 구 모양으로 은하를 둘러싸고 있는 헤일로 속에 고르게 분포하고 있다. - 산개 성단 ① 수십 ~ 수백 개의, 구상 성단보다 훨씬 적은 수의 별들이 비교적 엉성하게 모여있는 성단을 산개 성단이라고 한다. ② 산개 성단에는 나이가 어린 푸른색 별이 많아서 푸르게 보인다. ③ 산개 성단은 은하 원반(나선 팔) 속에서만 발견되므로 은하 성단이라고도 한다. 구상 성단

산개 성단

Left Right NASA/ESA/Hubble Material

3 지구와 별

3.5 성단과 성운, 은하수

71


은하수 - 맑은 날 밤하늘을 가로지르는 희미한 띠를 은하수라고 한다. 은하수는 우리 은하의 일부를 보는 것이다. - 은하수는 하늘 전체를 동에서 서로 휘감고 있어 북반구와 남반구 모두에서 관찰할 수 있다. - 은하수는 폭이 일정하지 않고 넓어졌다 좁아졌다 하고 중간에 끊어진 곳도 NASA

있다. - 은하수는 여름철에 가장 잘 보인다. 이것은 지구가 여름철에 우리 은하의 중심방향에 있기 때문이다. - 은하수는 우리 은하의 일부가 관측 된 모습이다. - 궁수자리 방향에서 가장 폭이 넓고 밝게 보인다.

우리 은하 - 거대한 천체들의 집단을 은하라고 한다. - 우리 지구가 있는 태양계가 속해있는 은하를 우리 은하라고 한다. 옆에서 본 모양

위에서 본 모양

cba

Left

Right NASA

- 위에서 본 모양: 소용돌이 모양을 한 긴 나선팔이 휘감고 있는 나선형이다. - 옆에서 본 모양: 가운데가 볼록하게 부풀어 있는 원반 모양이다. - 지름은 약 10만광년, 중심부의 두께는 약 1.5만광년이다. - 우리 은하는 수많은 성단과 성운이 있고 태양과 같은 별 2000억개를 포함한다. - 태양계는 우리 은하의 원반부(나선팔)에 있고 중심부로부터 약 3만 광년 떨어져 있다.

72

3 지구와 별

3.5 성단과 성운, 은하수


용어 정리 성간물질 별들 사이에 있는 가스나 티끌 성운 성간물질이 다른 부분에 비해 많이 모여 있어서 구름처럼 보이는 것 성단 많은 별들이 모여 있는 것 헤일로 은하를 둘러싼 커다란 구(공간) 구상 성단 수십만 개 이상의 별들이 공 모양으로 빽빽하게 모여잇는 성단 산개 성단 훨씬 적은 수의 별들이 비교적 엉성하게 모여있는 성단 은하 거대한 천체들의 집단

3 지구와 별

3.5 성단과 성운, 은하수

73


연습문제 유형 1: 성운과 성단 1. 수십 ~ 수백 개의 별들이 비교적 허술하게 모여 있는 별들의 집단을 무엇이라고 하는가? ① 성간 물질 ② 산개 성단 ③ 암흑 성운 ④ 구상 성단 ⑤ 반지 성운 2. 다음 중 성운을 이루는 주된 물질은? ① 얼음 조각 ② 수증기 ③ 가스나 티끌 ④ 수소 ⑤ 암석조각

유형 2: 은하 1. 은하의 모양에 대해서 간단히 설명하라.

2. 다음 중 우리은하에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 지름은 약 10만 광년이다. ② 중심부의 두께는 약 1.5만 광년이다. ③ 옆에서 보면 가운데가 볼록하게 부풀어 있는 원반 모양이다. ④ 태양계는 우리 은하의 중심부에 위치하고 있다. ⑤ 태양과 같은 별이 2000억 개 포함되어 있다.

74

3 지구와 별

3.5 성단과 성운, 은하수


4

식물의 구조와 기능 4.1 뿌리와 식물체의 구성 물질 4.2 줄기 4.3 잎의 구조와 기능, 증산작용 4.4 광합성 4.5 호흡, 꽃과 열매


1

뿌리와 식물체의 구성 물질

4 식물의 구조와 기능

주요 개념 이해

흔히 어떤 일의 기반을 말할 때 어떤 일의 ‘뿌리’다 라고 말한다. 그만큼 뿌리는 굉장히 중요한 의미를

01 식물의 뿌리의 구조와 각 기능에 대해

가지고 있다. 뿌리는 식물에 필요한 양분과 물을 흡수한다. 또 다양한 형태의 뿌리는 공기도 흡수하고

안다.

식물을 지면이나 다른 면에 고정시키는 역할도 한다. 뿌리가 양분과 물을 흡수하는 원리는 무엇일까?

02 식물의 구성물질과 생장에 필요한 성분을 이해한다.

뿌리의 구조와 기능 - 표피란, 뿌리의 가장 겉 부분을 둘러싸고 있는 세포를 말한다. - 뿌리털은 1개의 표피 세포가 변형된 것으로 물과 무기양분을 흡수한다. - 체관은 잎에서 생성된 영양분을 뿌리로 이동시킨다. - 물관은 뿌리에서 흡수한 물을 줄기로 이동시킨다. - 생장점은 세포 분열을 하여 뿌리의 길이가 자라도록 한다. - 뿌리골무는 생장점을 싸서 보호하며 죽은 세포층으로 되어 있다.

뿌리의 종류 - 곧은뿌리는 원뿌리와 곁뿌리의 구별이 뚜렷한 뿌리다. 예) 쌍떡잎식물(민들레, 무 등) - 수염뿌리는 원뿌리와 곁뿌리의 구별이 없는 뿌리다. 예) 외떡잎식물(강아지풀, 보리, 옥수수 등)

76

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


뿌리의 기능 ① 지지 작용: 땅 속으로 깊고 넓게 퍼져 땅 위의 식물체를 지탱한다. ② 흡수 작용: 토양으로부터 물과 무기 양분을 흡수한다. ③ 저장 작용: 광합성으로 만든 양분을 저장한다. ④ 호흡 작용: 땅 속의 산소를 흡수하여 호흡한다.

물의 흡수와 이동 - 뿌리에서의 물의 흡수: 흙 속의 물이 삼투 현상에 의해 뿌리털 속으로 이동한다. 뿌리털은 흙과 접촉 면적이 넓어서 물과 무기 양분을 효과적으로 흡수할 수 있다. - 흡수된 물의 이동: 흡수된 물과 물에 녹아 있는 무기양분은 물관을 통해 줄기와 잎으로 이동한다. 참고 삼투 현상이란 반투과성 막을 사이에 두고 농 도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 물이 이 동하는 현상을 말한다.

식물체의 구성 물질 - 유기물은 탄소를 포함한 물질로 보통 생물체에서 만들어지며, 불에 태우면 이산 화탄소가 발생한다. 예

탄수화물, 지방, 단백질 등

- 무기물은 일반적으로 탄소를 포함하지 않는 물질로 자연계를 이루는 무생물체 의 물질이 대부분이며 가열하면 타지 않는다. 예

물, 소금 등

- 식물을 구성하는 원소는 식물체를 태워 생긴 연기와 재를 이용하여 구성 성분을 분석한다.(회분 분석법) 01

재의 성분은 황, 인, 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 철, 나트륨, 염소이다.

02

연기의 성분들은 수증기, 일산화탄소, 이산화탄소, 이산화질소등은 탄소,

수소, 산소, 질소로 구성되어 있다.

4 식물의 구조와 기능

4.1 뿌리와 식물체의 구성 물질

77


식물의 생장에 필요한 성분 - 식물의 생장에 필요한 성분은 물재배를 통해 알 수 있다. - 물 재배(수경 재배)란 크놉액(완전 배양액)을 이용해 식물을 재배하는 방법이다. 크놉액에서 특정한 원소를 빼고 배양함으로써 식물의 생장에 필요한 원소의 종류와 작용및 결핍증을 알 수 있다. - 크놉액은 수소, 산소, 질소, 황, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철의 9가지 원소로 구성되어 있으며, 탄소는 식물의 잎을 통해 흡수된다. - 식물 생장에 필요한 원소는 탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철이다. - 필수 원소의 흡수: 탄소, 수소, 산소는 이산화탄소와 물의 형태로 잎의 기공과 뿌리로 흡수되며, 나머지 원소들은 이온 상태로 뿌리를 통해 흡수된다. 질소 결핍

칼륨 결핍

인 결핍

마그네슘, 철 결핍

현상

생장불량

생장불량,

잎과 개화 불량

황화현상

원인

단백질, 효소,

칼륨이 결핍되면 인이 결핍되면

핵산의 구성

전반적인 식물의 성숙기를 연장시켜 철은 잎의 색을

성분인 질소가

생장이 억제되고 열매를 잘 맺지

나타내는 엽록소의

결핍되면 잎이

갈색 반점이

구성성분이므로 입

녹색을 잃고

나타난다.

갈변현상

못한다.

마그네슘과

색깔이 누렇게 된다.

생장이 나빠진다.

식물의 생장에 필요한 원소가 부족하다면? 식물의 생장에 필요한 원소(필수 원소) 중 한가지라도 부족하면 다른 원소가 아무 리 충분해도 그 식물의 생장은 부족한 원소에 의해 제한을 받는다. 이는 리비히의 최소량의 법칙이라 불린다.

용어 정리 뿌리털 표피 세포가 길게 자란 것으로, 물과 무기 양분을 흡수한다. 생장점 세포 분열을 하여 뿌리의 길이가 자라나도록 한다. 세포분열 1개의 세포가 2개의 세포로 갈라져 세포의 개수가 불어나는 생명현상 을 말한다. 뿌리골무 생장점을 싸서 보호한다. 쌍떡잎식물 떡잎 2장이 마주보며 나오는 식물 외떡잎식물 떡잎 1장만 나오는 식물 삼투 현상 반투과성 막을 사이에 두고 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 물이 이동하는 현상 크놉액 식물이 자라는 데 필요한 영양소에서 탄소를 제외한 모든 영양소가 들어 있는 용��� 78

4 식물의 구조와 기능

4.1 뿌리와 식물체의 구성 물질


연습문제 유형 1: 뿌리의 구조와 기능 다음 중 뿌리털에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 1개의 세포로 되어 있다. ② 표피 세포가 변형된 것이다. ③ 곧은뿌리를 가진 식물에서만 볼 수 있다. ④ 삼투 현상에 의해 물 흡수가 일어나는 곳이다. ⑤ 뿌리의 표면적을 넓게 하여 많은 양의 물 흡수가 가능하다.

유형 2: 물의 흡수와 이동 삼투 현상은 농도가 (

)쪽의 물이 반투과성 막을 통과하여 농도가 (

이동하는 현상이다. 이는 식물의 (

)쪽으로

)에서 ( )과 무기 양분의 흡수가 일어나도록

하는 원리이다.

유형 3: 식물의 생장에 필요한 성분 다음 설명에 해당하는 원소를 쓰시오 - 모든 유기물이 포함하는 원소이다. - 식물의 기공을 통해 흡수된다. - 크놉액에는 포함되지 않는다.

4 식물의 구조와 기능

4.1 뿌리와 식물체의 구성 물질

79


2

줄기

4 식물의 구조와 기능

주요 개념 이해

민중이는 감자를 너무 좋아해서 감자 밭이 있는 할머니 댁에 가기를 좋아한다. 오늘도 아버지께서

01 줄기의 내부 구조와 각각의 기능에 대해

할머니 댁에 가자고 말씀하시자 단숨에 준비를 마치고 할머니 댁으로 향했다. 열심히 감자를 캔

이해한다. 02 줄기의 종류와 기능에 대해 이해한다.

민중이는 모닥불에 구워먹는 감자를 기대하며 저녁 식사 자리에 둘러 앉았다. 아버지께서 “민중아, 감자가 줄기인건 알고 있니?” 라고 물어보셔서 뿌리인줄로만 알았던 감자가 줄기란 소리를 듣고 민중이는 의아해하며 네이버에서 검색해 보았더니 정말 감자는 줄기라는 것이었다. 왜 고구마는 뿌리인데 감자는 줄기일까?

줄기의 내부 구조 - 관다발은 뿌리에서 줄기를 거쳐 잎까지 연결되어 있으며, 물질의 운반 작용을 한다. 물관, 체관, 형성층으로 이루어져 있다. - 물관은 뿌리에서 흡수한 물과 무기 양분의 이동 통로이며 쌍떡잎식물의 경우 관다발의 안쪽에 위치한다. - 체관은 잎에서 광합성으로 만들어진 유기 양분의 이동 통로이며 쌍떡잎식물의 경우 관다발의 바깥쪽에 위치한다. - 형성층이란, 물관과 체관 사이의 살아있는 세포층으로 세포분열을 하여 부피 생장을 담당하며, 쌍떡잎식물에서만 관찰된다. - 관다발의 종류 종류

쌍떡잎식물

종류

관다발의 배열

규칙적

불규칙적

형성층

있음

없음

부피 생장 여부 부피 생장 가능 관다발의 구조

80

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학

부피 생장 불가능


줄기의 종류 ① 곧은줄기: 위쪽을 향해 곧게 자라는 줄기 (봉숭아, 소나무) ② 기는줄기: 땅 위를 기는 줄기 (양딸기, 고구마) ③ 땅속줄기: 땅 속에 있는 줄기 (연, 감자, 백합) ④ 다육줄기: 양분이나 수분을 많이 저장하여 굵어지는 줄기 (선인장)

줄기의 기능 ① 지지 작용: 식물체를 지탱하는 기둥 역할을 하며, 줄기, 잎, 꽃, 열매를 달고 있 다. ② 운반 작용: 관다발의 물관과 체관이 물과 양분의 이동 통로 역할을 한다. ③ 호흡 작용: 줄기에 있는 구멍인 피목으로 호흡을 한다. ④ 저장 작용: 쓰고 남은 양분을 줄기에 저장한다. (감자, 양파, 선인장 등)

줄기의 생장 - 형성층의 세포 분열에 의해 줄기의 두께가 두꺼워지는 부피 생장이 일어난다. 예) 나이테 - 줄기 끝에 있는 생장점에서 세포 분열에 의해 길이 생장이 일어난다.

용어 정리 관다발 뿌리에서 줄기를 거쳐 잎까지 연결되어 있으며, 물관, 체관, 형성층으로 이루어져 있다.

물관 물과 무기양분이 이동하는 통로, 죽은 세포로 이루어져 있다. 체관 유기양분이 이동하는 통로, 살아 있는 세포로 이루어져 있다. 형성층 물관과 체관 사이에 위치해 세포 분열이 일어난다. 나이테 여름과 겨울의 형성층의 세포 분열 속도가 달라 발생하는 바퀴 모양의 테, 해마다 하나씩 늘어나 나무의 나이를 알 수 있다.

4 식물의 구조와 기능

4.2 줄기

81


연습문제 유형 1: 줄기의 구조와 기능 관다발은 물과 양분의 이동통로 역할을 한다. 먼저, ( 이동통로이며, (

)은 (

)은 ( )과 (

)의 이동통로다.

유형 2: 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 관다발의 비교 외떡잎식물과 쌍떡잎식물의 줄기 관다발을 비교한 것 중 옳지 않은 것은? 외떡잎식물

쌍떡잎식물

① 물관의 위치

체관의 안쪽

불규칙적

② 체관의 위치

물관의 바깥쪽

없음

③ 배열 상태

불규칙 배열

부피 생장 불가능

④ 형성층

있다

없다

⑤ 부피 생장

하지 않는다

한다

유형 3: 줄기의 종류와 기능 다음 중 감자와 가장 관계 깊은 줄기의 기능은? ① 꽃과 잎을 달고 있다. ② 양분을 저장할 수 있다. ③ 물과 양분의 이동 통로이다. ④ 기체의 출입이 이루어지는 곳이다. ⑤ 어린 줄기는 광합성을 할 수 있다.

82

4 식물의 구조와 기능

4.2 줄기

)의


83


3

잎의 구조와 기능, 증산 작용

4 식물의 구조와 기능

주요 개념 이해

식물의 잎은 아주 다양한 생김새를 띠고 있다. 연태가 고기를 먹을 때 마다 쌈으로 먹는 배춧잎,

01 잎의 구조와 각각의 기능의 대해

상춧잎, 깻잎부터 시작해서 등교길에 볼 수 있는 길가나 화단에 있는 나무들의 솔잎, 은행나무 잎 등

이해한다. 02 증산작용이 일어나는 원리와 조건에

우리 주변에서 볼 수 있는 잎 모양도 수십, 수백 개가 넘는다. 식물의 잎은 무슨 일을 하고, 식물마다 그 모양은 왜 다 다를까?

대해 안다.

잎의 구조 - 잎의 겉구조 01

잎새란, 잎의 넓적한 부분이며, 엽록체가 있어 광합성을 하고 녹색을 띤다.

잎맥이 퍼져 있어 물과 양분을 운반한다. 02

잎자루란, 잎새와 줄기를 연결시키는 부분을 말한다.

03

턱잎은 본 잎 아래쪽에 나는 잎으로 잎자루에 좌우에 한 쌍이 있다. 어린

잎을 보호한다.

cb Flickr / Blssnbnn

- 잎의 속구조 01

표피란, 잎의 앞면과 뒷면을 싸고 있는 세포로, 엽록체가 없는 한 층으로

이루어져 있다. 뒷면에는 기공이 있다. 02

책상조직은 세포가 규칙적으로 많이 배열되어 있고 엽록체가 많아 광합성이

많이 일어난다. 앞면 표피 아래쪽에 있다. 03

해면조직은 세포가 엉성하게 배열되어 있고 책상조직에 비해 엽록체가 적어

광합성이 적게 일어난다. 04

cba Wikipedia / H McKenna

a b 05

잎맥에는 물관과 체관이 있어 물과 양분의 이동 통로가 된다. 그물맥: 그물 모양의 잎맥으로 쌍떡잎식물에서 볼 수 있다. 나란히맥: 평행하게 배열된 잎맥으로 외떡잎식물에서 볼 수 있다. 공변세포란 표피세포가 변한 것으로, 엽록체가 존재한다. 기공은 두 개의

공변세포로 둘러싸인 기체의 통로이며, 증산작용이 일어난다.

84

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


증산작용 - 증산작용이란 식물이 잎에서 기공을 통해 체내의 수분을 수증기 형태로 배출하는 것을 말한다. - 기공의 개폐 과정 01

공변세포의 크기 변화에 따라 기공이 열리고 닫힌다.

02

열림: 공변세포 안으로 물이 들어감 → 압력 상승 → 기공의 반대쪽 세포벽이

늘어남 → 기공이 열림 03

닫힘: 공변세포 내에서 물이 나옴 → 압력 하강 → 공변세포의 벽이 원래대로

돌아옴 → 기공이 닫힘 - 기공의 개폐조건: 기공이 열리는 환경은 증산작용이 잘 일어나는 환경과 같다. 일반적으로, 기공은 낮에 열리고 밤에 닫힌다. 빛의 세기

온도

습도

바람

체내 수분량

열림

강할 때

높을 때

낮을 때

불때

많을 때

닫힘

약할 때

낮을 때

높을 때

불지 않을 때

적을 때

- 증산작용의 의의 01

식물체 내 물의 상승 원동력

02

식물체 내의 체온 조절기능 (물의 증발로 인한 기화열)

03

식물체 내의 수분량을 조절

04

수분을 증발시켜 양분을 체내에 농축

용어 정리 책상조직 세포가 규칙적으로 빽빽하게 차있고, 엽록체가 많이 분포하여 광합성이 가장 활발히 일어난다. 해면조직 세포가 엉성하게 배열되어 있어 공기의 통로가 되며, 엽록체가 있어 광 합성을 한다. 잎맥 물관과 체관으로 구성되며, 잎을 지탱한다. 기공 두 개의 공변세포로 되어있으며 공기가 드나들고 수증기가 배출되는 통로 공변세포 표피 세포가 변형된 반달 모양의 세포로 엽록체가 있다. 증산작용 기공을 통해 잎에서 물이 증발하는 현상

4 식물의 구조와 기능

4.3 잎의 구조와 기능, 증산작용

85


연습문제 유형 1: 잎의 구조와 기능 왼쪽 그림은 잎의 속구조를 모식적으로 나타낸 것이다. (1) 잎의 각 부분에 대한 설명이 바르지 못한 것은? ① (가) - 여러 층의 표피 세포로 덮여 있다. ② (나) - 광합성 작용이 가장 활발히 일어난다.

cba Wikipedia / H McKenna

③ (다) - 엽록체가 있어서 광합성 작용을 한다. ④ (마) - 잎에서 광합성으로 만들어진 양분이 이동하는 통로이다. ⑤ (바) - 주로 낮에 열리고 밤에 닫힌다. (2) (바)를 이루고 있는 세포의 이름은 무엇인가?

유형 2: 증산작용 다음 중 증산작용이 활발하게 일어나는 환경 조건이 바르게 짝지어진 것은?

86

4 식물의 구조와 기능

빛의 세기

온도

습도

바람

강할 때

높을 때

높을 때

불때

약할 때

높을 때

높을 때

불지 않을 때

강할 때

낮을 때

낮을 때

불때

약할 때

낮을 때

높을 때

불지 않을 때

강할 때

높을 때

낮을 때

불때

4.3 잎의 구조와 기능, 증산작용


87


4

광합성

4 식물의 구조와 기능

주요 개념 이해

대현이는 공부도 안하고 집에서 놀기만 하다 보니 어느 날 배가 너무 아파 병원에 갔다. 대현이를

01 광합성이 일어나는 과정을 이해한다.

살펴보던 의사선생님께서는 장염이라고 말씀하신 뒤, 포도당 주사를 놓아주셨다. 장염에 걸리면 밥을

02 광합성에 의해 생겨나는 결과물과

먹고 소화시키기가 힘들기 때문이었다. 이렇게 사람들은 밥을 먹고 그것을 소화시켜야만 활동에

광합성에 영향을 주는 요인을

필요한 에너지를 만들어낼 수 있다. 그렇다면 식물은 밥을 먹는 것도 아닌데 어떻게 활동에 필요한

이해한다.

에너지를 만들어낼까?

광합성 - 광합성이란, 녹색식물이 빛에너지를 이용하여 물과 이산화탄소를 재료로 유기물을 만드는 과정을 말한다. 물 + 이산화탄소

포도당+ 산소

- 광합성은 잎 속의 엽록체에서 일어나고, 엽록체는 엽록소를 가지고 있어 녹색을 띤다.

광합성에 필요한 물질 - 빛 에너지는 광합성의 에너지 원으로 엽록소에서 흡수한다. - 이산화탄소는 기공을 통해 흡수된다. - 물은 뿌리에서 흡수되어 줄기 내의 물관을 통해 이동한다.

광합성 산물 - 탄수화물은 식물이나 동물의 생활에너지원이며, 포도당의 형태로 생성된다. 포도당은 만들어진 후 저장하기 쉬운 녹말로 변한다. - 산소는 식물 자신의 호흡에 쓰이고, 나머지는 기공으로 배출된다.

88

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


광합성에 영향을 주는 환경 요인 01

온도: 온도가 높으면 광합성량은 증가하나, 어느 한도를 넘으면 광합성량은 도

리어 줄어든다. 30~40℃에서 광합성량이 최대가 된다. 02

빛의 세기: 빛의 세기가 강할수록 광합성량은 많아지나, 어느 한계를 넘으면 광

합성량은 거의 일정해진다. 03

이산화탄소 농도: 이산화탄소의 농도가 높을수록 광합성량은 많아지나, 어느 한

계를 넘으면 광합성량은 거의 일정해진다.

빛의 세기, 온도 일정

온도, 이산화탄소농도 일정

온도 일정

광합성 산물의 이동과 저장 - 양분의 이동 01

이동하는 시기: 주로 밤에 체관을 통해 식물체의 각 부분으로 이동한다.

02

이동 상태: 물에 잘 녹는 포도당 상태로 이동한다.

- 양분의 이용: 식물체를 구성하며 생활 에너지로 사용한다. - 양분의 저장 01

저장 기관: 뿌리, 줄기, 열매 등에 저장한다.

02

저장 형태: 녹말(대부분의 식물), 포도당(양파, 붓꽃), 지방(땅콩, 깨),

단백질(콩) 등

광합성에 필요한 물질은 어떻게 알까? 광합성에 필요한 물질을 알기 위해 녹색 BTB용액을 쓴다. 먼저, 녹색 BTB용액에 입김을 불어 넣으면 입김 속의 이산화탄소가 녹아 황색으로 변한다. 황색 BTB용 액에 물풀을 넣고 약 20분 동안 빛을 비추어 보면 용액의 색이 녹색으로 변한다. 그러나, 시험관을 알루미늄 포일로 싸놓으면 색이 변하지 않는다. 색이 변하는 이 유는 물풀이 빛 에너지로 광합성을 하면 산소가 생성되기 때문이다.

4 식물의 구조와 기능

4.4 광합성

89


용어 정리 광합성 녹색식물이 엽록체에서 빛 에너지를 이용하여 물과 이산화탄소로 포도당 과 같은 양분을 만드는 작용 빛에너지 광합성의 에너지원으로 모든 생물의 에너지의 근원이 되며 엽록소에서 흡수한다.

90

4 식물의 구조와 기능

4.4 광합성


연습 문제 유형 1: 광합성 작용에 대한 이해 광합성이란 녹색식물이 ( (

)를 이용하여 (

)과 (

)을 만드는 과정이다. 광합성은 세포 내 (

)를 재료로 )에서 일어난다.

유형 2: 광합성에 영향을 주는 환경 요인에 대한 이해 왼쪽 그래프는 빛의 세기가 강할 때와 약할 때 각각의 온도 변화에 따른 광합성 량의 변화를 나타낸 것이다. 그래프에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 광합성량은 온도의 영향을 받는다. ② 이산화탄소의 농도는 일정하다. ③ (가)는 빛의 세기가 강할 때이다. ④ (나)는 빛의 세기를 점점 증가시킬 때이다. ⑤ 광합성은 온도가 너무 높아도 잘 일어나지 않는다.

4 식물의 구조와 기능

4.4 광합성

91


5

호흡, 꽃과 열매

4 식물의 구조와 기능

주요 개념 이해

연경이는 ‘아침에 먹는 사과는 금사과, 저녁에 먹는 사과는 독사과’ 라는 말을 듣고 매일 아침마다 사

01 호흡이 일어나는 과정에 대해

과를 하나씩 먹는 습관을 들였다. 그러다 갑자기 사과는 왜 생기는 걸까? 라는 생각이 들었다. 어차

이해한다. 02 꽃과 열매의 구조와 각각의 기능을

피 사과가 맺히면 사람들이 따버릴 텐데 사과나무가 남좋은 일을 하려고 왜 사과를 만드는지 궁금 했던 것이다. 사과뿐만이 아니라 배, 감 등 식물들은 열매를 만들어 낸다. 열매는 왜 생기는 것일까?

안다.

호흡 - 호흡이란, 생물체가 유기물을 산화하여 생활에 필요한 에너지를 얻는 과정을 말한다.

포도당+ 산소 → 물+ 이산화탄소+ 에너지

- 모든 세포(미토콘드리아)에서 일어난다. - 낮과 밤 구분 없이 언제나 일어난다. - 기체의 출입: 기공을 통해 산소를 흡수하고 이산화탄소를 내보낸다.

식물의 기체 교환 - 낮에는 광합성량이 호흡량보다 많아 이산화탄소를 흡수하고, 산소를 방출한다. - 밤에는 빛이 없어 광합성 작용은 일어나지 않고 호흡만 일어나므로 산소를 흡수하고, 이산화탄소 방출한다. - 아침과 저녁에는 빛의 세기가 약하며 광합성량과 호흡량이 같다. 광합성에 의해 발생한 산소는 호흡에 이용되고, 호흡에 의해 발생한 이산화탄소는 광합성에 이용되므로 외관상 기체의 출입이 없다.

92

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


광합성과 호흡의 비교 광합성

호흡

일어나는 장소

엽록체

미토콘드리아

일어나는 시간

하루종일

기체 출입

이산화탄소 흡수, 산소 방출

산소 흡수, 이산화탄소 방출

물질의 변화

무기물 → 유기물

유기물 → 무기물

(물, 이산화탄소 → 포도당)

(포도당 → 물, 이산화탄소)

에너지 저장

에너지 방출

에너지

꽃의 구조 - 암술은 암술머리, 암술대, 씨방의 세 부분으로 되어 있으며, 씨방 안에는 밑씨 가 있다. - 수술은 꽃밥과 수술대로 구성되어 있으며, 꽃밥에서 화분이 만들어진다. - 꽃잎은 암술과 수술을 싸서 보호한다. - 꽃받침은 꽃을 받쳐 준다.

꽃의 종류 구조 성질 꽃잎 수

이름

특징

갖춘꽃

꽃받침, 꽃잎, 수술, 암술 모두 갖춤

안갖춘꽃

4개 중 한 가지 이상을 갖지 않음

단성화

암술, 수술 중 하나만 가짐

양성화

한 꽃 안에 암술, 수술 모두 가짐

통꽃

꽃잎이 모두 하나로 붙은 꽃

갈래꽃

꽃잎이 하나씩 떨어지는 꽃

꽃의 기능 - 수분이란, 수술의 꽃밥에서 만들어진 화분이 암술머리로 옮겨지는 과정을 말한 다. - 수분방법에 따른 꽃의 분류 01

풍매화: 화분이 바람에 의해 옮겨지는 꽃

02

충매화: 화분이 곤충에 의해 옮겨지는 꽃

03

조매화: 화분이 새에 의해 옮겨지는 꽃

04

수매화: 화분이 물에 의해 옮겨지는 꽃

- 수정이란, 화분 속의 정핵과 밑씨 속의 난세포가 결합하는 현상이다. 수정 후 밑 씨는 종자가 되고, 씨방은 열매가 된다.

4 식물의 구조와 기능

4.5 호흡, 꽃과 열매

93


종자 - 배는 자라서 어린 식물이 되는 부분 - 배젖은 종자가 싹틀 때 까지 필요한 양분을 저장하며 배젖이 없는 경우에는 떡 잎에 양분을 저장

열매 01

참열매란, 수정 후 씨방이 자라서 열매가 된 것을 말한다.

예 02

감, 복숭아 등

헛열매란, 수정 후 씨방 이외의 부분이 자라서 열매가 된 것을 말한다.

사과, 배 등

모식도 참열매

헛열매

용어 정리 호흡 생물이 살아가는 데 필요한 에너지를 얻기 위해 양분을 분해하는 과정 수분 화분이 암술머리에 붙는 현상 수정 화분과 밑씨가 결합하여 종자를 만드는 것 배 장차 식물이 될 부분 배젖 배가 자라는 데 필요한 양분을 저장한 곳 참열매 수정 후 씨방이 자라서 열매가 된 것 헛열매 수정 후 씨방 이외의 부분이 자라서 열매가 된 것

94

4 식물의 구조와 기능

4.5 호흡, 꽃과 열매


연습 문제 유형 1: 호흡 다음 중 호흡에 대한 설명으로 가장 옳은 것은? ① 식물이 산소를 내보내는 과정이다. ② 식물이 빛에너지를 흡수하는 과정이다. ③ 식물이 체내로 기체를 흡수하는 과정이다. ④ 식물이 포도당과 같은 유기 양분을 만드는 과정이다. ⑤ 식물이 유기 양분을 분해하여 에너지를 얻는 과정이다.

유형 2: 꽃과 열매 다음 중 꽃을 분류하는 기준이 아닌 것은? ① 꽃가루 운반 방법에 따라 ② 암술, 수술이 한 꽃 안에 있는지에 따라 ③ 씨방이 장차 자라서 열매가 되는지에 따라 ④ 꽃잎이 붙어 있는지 떨어져 있는지에 따라 ⑤ 암술, 수술, 꽃잎, 꽃받침이 모두 있는지에 따라

4 식물의 구조와 기능

4.5 호흡, 꽃과 열매

95


96

4 식물의 구조와 기능

4.5 호흡, 꽃과 열매


5

자극과 반응 5.1 시각 기관 5.2 청각 기관 5.3 미각, 후각, 피부 감각 5.4 신경계와 반사 작용 5.5 호르몬과 항상성


시각 기관

Flickr / earlg

5 자극과 반응

cbna

1

주요 개념 이해

게임을 좋아하는 수근이는 매일 컴퓨터 앞에 앉아서 게임을 한다. 그런데, 수근이는 게임에 더 집중하

01 인체의 시각 기관을 이해한다.

기 위해 모니터에 가까이 가는 습관이 있다. 그러던 어느 날 수근이는 수업시간에 칠판에 있는 글자들

02 사물을 볼 수 있는 원리를 이해한다.

이 잘 안보이기 시작했다. 걱정이 되어 안과에 가보니 의사 선생님께서 눈이 많이 나빠졌다면서 안경을 써야겠다고 하셨다. 수근이의 눈에는 어떤 문제가 생겼으며 어떤 안경을 써야 될까?

눈의 구조 - 공막: 눈의 맨 바깥쪽을 싸고 있는 단단한 막으로 눈의 형태를 유지한다. - 각막: 공막의 일부, 눈의 앞쪽을 싸고 있는 투명한 막이다. (빛이 통과함) - 맥락막: 공막과 망막 사이에 있는 두터운 막을 말한다. 검은 색소가 있어 암실 작용을 하며, 혈관이 많이 분포하고 있다. - 홍채: 맥락막이 앞으로 나온 것으로 빛이 들어오는 부분이다. 홍체의 수축과 이 완을 통해 눈에 들어오는 빛의 양을 조절한다. - 망막: 눈의 가장 안쪽에 있는 막을 말하며, 시세포가 분포해 있다.

참고 시각의 접합자극은 빛이다. 접합자극: 특정 감각기관이 수용할 수 있는 자극의 종류

01

맹점: 시신경이 모여 뇌로 가는 곳으로 맹점에서는 상이 맺히지 않는다.

02

황반: 시세포가 주로 모여 있는 곳으로 황반에 상이 맺히면 가장 잘 보인다.

- 수정체: 투명하고 탄력성이 있는 볼록렌즈모양의 굴절체이다. - 모양체: 근육의 일종으로, 수축 또는 이완하여 수정체의 두께를 조절한다. 이 때, 수정체의 굵기에 따라서 상이 맺히는 위치가 달라진다. ➡

모양체 수축 → 수정체 두께 증가 → 상이 앞에 맺힘

모양체 이완 → 수정체 두께 감소 → 상이 뒤에 맺힘

- 시신경: 시세포에서 받은 자극을 대뇌로 전달한다. 시신경이 지나가는 곳은 시 세포가 존재하지 않기 때문에 상이 맺혀도 대뇌로 전달되지 않는다.

98

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


- 유리체: 수정체와 망막 사이를 채우고 있는 투명한 액체이다. - 시세포: 동공을 통해서 들어온 접합자극(빛)을 시신경으로 전달하는 세포층으로 망막에 주로 분포하고 있다. 01

간상세포: 막대모양의 세포로, 어두운 곳에서 작용하며, 명암을 구별한다.

02

원추세포: 원뿔모양의 세포로, 밝은 곳에서 작용하며, 색깔을 구별한다. 사람의 눈과 카메라의 비교

참고 CCD(Charge-Coupled Device): 빛을 전기신호로 변환시켜 상(像)을 얻어내는 장치

빛의 굴절

빛의 양 조절

원근 조절

상의 맺음

빛의 차단

산란 방지

수정체

홍채

모양체

망막

눈꺼풀

맥락막

카메라

렌즈

조리개

거리개

필름

셔터

어둠상자

빛의 전달 경로 - 빛 → 각막 → 수정체 → 유리체 → 망막 → 시신경 → 대뇌

눈의 조절작용 - 명암조절 ① 밝은 곳: 홍채가 이완하여 동공이 작아진다. ② 어두운 곳: 홍채가 수축하여 동공이 커진다. - 원근조절 ① 가까운 곳: 모양체가 수축하여 수정체가 두꺼워진다. ② 먼 곳: 모양체가 이완하여 수정체가 얇아진다.

5 자극과 반응

5.1 시각 기관

99


볼록렌즈와 오목렌즈 - 볼록렌즈: 중앙 부분이 두꺼운 형태의 렌즈이다. 돋보기의 소재로도 쓰이며 빛을 모아준다. - 수정체의 경우 볼록렌즈의 역할을 한다. - 오목렌즈: 중앙 부분이 얇은 형태의 렌즈이다. 근시 교정에 많이 쓰이며 빛을 퍼지게 한다.

눈의 이상 - 근시 수정체가 두껍거나, 수정체와 망막사이의 거리가 길어 상이 망막 앞에 맺히는 현상이다. 상이 망막 앞에 맺히기 때문에 가까운 곳은 잘 보이나 먼 곳은 잘 보이지 않으며, 오목렌즈를 사용하여 교정한다. - 원시 수정체가 얇거나, 수정체와 망막사이의 거리가 짧아 상이 망막 뒤에 맺히는 현상이다. 상이 망막 뒤에 맺히기 때문에 먼 곳은 잘 보이나 가까운 곳은 잘 보이지 않으며, 볼록렌즈를 사용하여 교정한다. - 난시 참고 수정체 표면이 불규칙하면 반사된 빛이 분산되 어 상이 제대로 맺히지 않는다.

각막이나 수정체의 표면이 고르지 않아 상이 겹쳐보이거나 흐리게 보이는 현상 이다. 주로 특수렌즈로 교정한다. - 노안: 수정체와 모양체의 탄력이 약해져 거리조절이 안되는 눈이다. - 색맹: 원추세포의 이상으로 색을 잘 구별하지 못한다. - 야맹증: 간상세포의 이상으로 어두운 곳에서 물체가 잘 보이지 않는 상태이다.

용어 정리 시각 빛을 접합자극으로 하는 감각 접합자극 특정 감각기관이 수용할 수 있는 자극의 종류 수정체 투명하고 탄력성이 있는 렌즈모양의 굴절체 홍채 빛이 들어오는 부분으로서 빛의 양을 조절하는 역할을 하는 기관 망막 시세포가 분포해 있는 막으로 상이 망막에 맺히면, 시신경의 흥분이 대뇌로 전달됨 맹점 망막에서 시세포가 분포하지 않아, 상이 맺히지 않는 부분 원시 먼 곳은 잘 보이나 가까운 곳이 잘 안 보이는 눈으로, 볼록렌즈로 교정함 (상이 망막 뒷쪽에 맺힘) 근시 가까운 곳은 잘 보이나 먼 곳이 잘 안 보이는 눈으로, 오목렌즈로 교정함 (상이 망막 앞쪽에 맺힘)

100

5 자극과 반응

5.1 시각 기관


연습 문제 유형 1: 눈의 구조 옆의 그림은 사람의 눈을 앞에서 본 모양이다. (가)부분의 기능을 바르게 설명한 것은? ① 원근을 조절한다. ② 눈 내부를 어둡게 만들어 준다. ③ 눈으로 들어오는 빛을 굴절시킨다. ④ 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절한다. ⑤ 눈으로 들어오는 빛의 방향을 느낄 수 있게 한다.

유형 2: 상 맺힘에 대한 이해 물체의 상이 눈의 망막에 선명하게 맺어지게 하려면 물체와의 거리에 따라 무엇이 조절되어야 하는가? ① 망막의 면적 ② 수정체의 두께 ③ 눈동자의 크기 ④ 맥락막의 명암 ⑤ 유리체의 탄력성

유형 3: 카메라와 눈의 구조 비교 옆의 그림은 사람 눈의 구조이다. 다음 설명에 해당하는 것을 바르게 짝지은 것 은? (가) 카메라의 조리개에 해당하며 수축과 이완에 의하여 빛의 양을 조절한다. (나) 카메라의 필름에 해당하며 시세포가 있는 곳이다.

유형 4: 눈의 이상 옆의 (2)의 그림처럼 물체의 상이 망막의 뒤에 맺히는 눈을 각각 무엇이라고 하는 가?

5 자극과 반응

5.1 시각 기관

101


청각 기관

Flickr / horizontal.integration

5 자극과 반응

cbna

2

주요 개념 이해

예근이와 수근이는 점심시간에 학교 놀이터에 놀러갔다가 회전뱅뱅이를 발견했다. 심심했던 두 어린

01 인체의 청각 기관을 이해한다.

이는 앞다투어 회전뱅뱅이 위에 올라갔다. 그리고는 마침 그 옆을 지나가던 준석이에게 회전뱅뱅이를

02 우리 몸의 평형을 잡아주는 기관을

돌려달라고 했다. 학교 투포환 선수였던 준석이는 10분 동안 있는 힘껏 회전뱅뱅이를 돌렸고, 10분 뒤

이해한다.

회전뱅뱅이에서 내려 온 예근이와 수근이는 너무 어지러워 구토가 나올것만 같았다. 무엇 때문에 이 두 어린이는 어지러움을 느끼는 걸까?

귀의 구조와 기능 참고

- 외이

청각의 접합자극은 소리이다.

01

귓바퀴: 소리를 모아 외이도로 보낸다.

02

귓구멍: 모아진 소리가 들어가는 입구이다.

03

외이도: 소리가 지나는 길이다.

- 중이 01

고막: 음파에 의해 진동하는 얇은 막이다.(두께 약 0.1mm)

02

청소골: 세개의 뼈(망치뼈, 모루뼈, 등자뼈)로 이루어져 있으며, 고막의

진동을 크게하여 달팽이관으로 전달한다. 참고

03

유스타키오관을 사이에 두고 몸 내부와 몸 밖 의 압력이 차이 날 경우, 귀가 막힌듯한 느낌

유스타키오관: 중이 속의 압력을 외부와 같게 하여 고막을 보호하고 소리를

잘 들리게 한다.

을 갖게 된다.

- 내이 01

반고리관: 세 개의 고리가 서로 수직을 이루고 있으며, 속에 림프액 차있어서

관성을 통해 회전을 감지한다. (회전감각) 02

전정기관: 가느다란 털 위에 작은 돌(평형돌)이 놓여있는 형태의 기관으로

중력에 의해 돌이 움직이면서 위치를 감지한다. (위치감각) 03

달팽이관: 길다란 관이 달팽이집처럼 꼬여있는 모양으로, 청소골에서 증폭된

음파가 달팽이관의 림프액을 진동시킨다. 진동된 림프액은 청세포를 자극 하고, 청세포는 청신경을 흥분시켜 소리자극을 대뇌로 전달한다.

102

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


청각의 전달 경로 - 음파 → 귓구멍 → 외이도 →고막 → 청소골 → 달팽이관 → 청세포 → 청신경 → 대뇌

사람의 평형기관 - 전정기관 01

위치감각, 자세감각을 담당한다.

02

평형석이 중력에 의해 청사를 누른다. (평형석이 많을수록 강하게 누른다.)

- 반고리관 참고 관성을 통해 회전감각을 느끼기 때문에 회전 이 시작된 직후와 회전이 끝난 직후에 어지러

01

회전감각을 담당한다.

02

몸이 회전하면서 림프액이 관성에 의해 이동 감각세포를 자극한다.

움을 가장 많이 느끼게 된다.

용어 정리 청각 소리를 접합자극으로 하는 감각 청소골 세개의 뼈로 구성되어 있으며, 고막의 진동을 크게 하여 달팽이관으로 전 달하는 기관 유스타키오관 귀 속의 압력과 외부의 압력을 같게 만들어 주는 기관 반고리관 회전감각을 맡고 있는 귀 속의 평형기관 전정기관 위치감각을 맡고 있는 귀 속의 평형기관 달팽이관 길다란 관이 달팽이집 처럼 꼬여있는 구조를 가지며, 관 내부는 림프로 가득차 있어 청소골을 거쳐 온 소리의 진동을 청신경에 전달하는 기관

5 자극과 반응

5.2 청각 기관

103


연습 문제 유형 1: 귀의 구조 다음은 사람 귀의 어느 부분에 대한 설명인가? - 소리의 진동을 증폭한다. - 귀의 중이 부분에 위치한다. - 세 개의 작은 뼈가 연결되어 있다.

유형 2: 소리의 전달 다음은 소리의 전달 과정을 나타낸 것이다. 음파 → 귓구멍 → 외이도 → 고막 → 청소골 →

안에 해당하는 기관은? → 청세포 → 청신경 →

대뇌

유형 3: 청각과 평형감각의 구별 다음 그림은 사람 귀의 구조이다. 청각과 관계없는 구조로만 짝지은 것은? ① A, B ② B, C ③ C, D ④ D, E ⑤ A, E

104

5 자극과 반응

5.2 청각 기관


5 자극과 반응

5.2 청각 기관

105


Flickr / Evil Erin

5 자극과 반응

미각, 후각, 피부 감각

cb

3

주요 개념 이해

수근이는 수업시간에 잠을 자다 선생님께 걸려서 벌로 화장실 청소를 하게 되었다. 그런데, 화장실은

01 미각에 대해 이해한다.

청소가 오랫동안 되어있지 않아 냄새가 너무 심하게 났다. 수근이는 냄새를 참고 화를 내며 청소를 하

02 후각에 대해 이해한다.

기 시작했는데, 화장실 청소가 끝나갈 쯤에는 냄새가 심하게 느껴지지 않았다. 수근이의 코에서는 어

03 피부 감각에 대해 이해한다.

떤 일이 일어났던 걸까?

혀의 구조 참고

- 유두: 혀의 위쪽에 위치한 좁쌀모양의 ���기이다.

미각의 접합자극은 액체 상태의 화학물질이

- 미뢰: 유두와 유두사이에 위치하며 미세포가 존재한다.

다. 그러므로 고체 상태의 화학물질은 액체 상 태로 융해되어 접합자극으로 작용한다.

- 미세포: 맛을 느끼는 감각세포로서 미뢰 안에 존재한다. - 지지세포: 미세포 지지하는 역할을 담당한다. - 미세포: 미각의 접합자극을 감각하는 세포로서, 미신경과 연결되어 있다.

미각의 전달 경로 - 액체 상태의 화학물질 → 미뢰 → 미세포 → 미신경 → 대뇌

미각의 분포 미뢰의 구조

- 단맛: 혀의 양쪽 끝부분 - 신맛: 혀의 양쪽 가장자리 - 쓴맛: 혀의 안쪽부분 - 짠맛: 혀 전체 - 매운맛과 떫은 맛은 미세포가 아닌 피부 감각점을 자극 한다. 매운 맛은 혀의 통점을 자극하며, 떫은 맛은 떫은 맛을 내는 물질이 혀의 압점을 자극하는 감각이다.

106

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


후각기의 구조 참고 후각의 접합자극은 공기 중의 화학물질이다.

- 후각상피 01

콧속의 천장부분에 위치하며, 후세포가 많이 분포하고 있다.

02

점액으로 덮혀 있어 공기 중 화학물질이 녹는다.

- 후세포 01

공기 중에 있는 기체 상태의 화학물질에 의해 흥분된다.

02

후신경을 통해 대뇌와 연결된다.

후각의 경로 - 공기 중 화학물질 → 후각상피 → 후세포 → 후신경 → 대뇌

후각의 특징 참고

감각 중 가장 예민하며 쉽게 피로해진다. 때문에 같은 자극을 지속적으로

화장실 청소를 오래 하면 화장실 냄새를 잘 느

가해주면, 나중에는 그 자극을 인지하지 못한다.

끼지 못하게 되는 이유가 여기에 있다.

피부의 구조 - 표피: 죽은 세포로 된 튼튼한 막으로서 내부를 보호하고 수분 증발을 방지한다. - 진피: 표피 아래의 살아있는 세포로서, 감각점, 신경, 모세혈관, 땀샘이 분포한다.

피부 감각 - 온각: 체온을 기준으로 더운 것을 느끼는 감각이다. - 냉각: 체온을 기준으로 찬 것을 느끼는 감각이다. - 압각: 누름 감각을 느낌, 입술과 손가락 끝에 가장 많다. - 통각: 아픈 감각, 표피 가까이의 신경 말단에서 느낌, 가장 많이 분포한다.

5 자극과 반응

5.3 미각, 후각, 피부 감각

107


피부 감각점 참고 둔한 감각일수록, 서로 독립된 두 자극을 하나 의 자극으로 인식하는 경향이 강하다.

- 피부의 온몸에 분포, 내장에도 분포되어 있다. - 감각점의 수가 많을수록 예민하다. (손이 발보다 예민하다.) - 통점 〉 압점 〉 냉점 〉 온점 순으로 감각점이 많이 분포한다. - 압각, 냉각, 온각이 심하면 통각으로 느낀다. - 피부의 감각점으로 인해서 우리는 외부 자극을 인식하고, 여러 가지 위험으로부 터 몸을 보호해 준다. 예

피부의 감각점이 없다면, 뜨거운 것을 만져도 뜨거움을 느끼지 못하지만,

피부는 화상을 입는다.

용어 정리 미각 액체상태의 화학물질을 접합자극으로 하는 감각 미뢰 미각을 맡은 꽃봉오리 모양의 기관으로, 미각 세포와 지지 세포로 이루어져 있으며, 주로 혀의 윗면에 분포함 후각 기체상태의 화학물질을 접합자극으로 하며, 감각 중 가장 예민함 피부감각 압력 또는 온도의 변화를 접합자극으로 하는 감각 감각점 피부에 흩어져 있으면서 압력이나 온도를 느끼는 자리. 통점, 압점, 냉점, 온점이 있음 (통점 〉 압점 〉 냉점 〉 온점)

108

5 자극과 반응

5.3 미각, 후각, 피부 감각


연습 문제 유형 1: 미각과 혀의 구조 다음 그림은 사람의 혀를 나타낸 것이다. 빗금 친 부분에서 느끼는 맛은?

유형 2: 감각기관의 특징 다음은 어떤 감각기관의 특징인가? - 가장 예민한 감각기관이다. - 빨리 피로해지기 때문에 같은 자극을 계속해서 감각하지 못한다.

유형 3: 피부감각 떫은맛과 매운 맛은 미각이 아니라 피부감각이다. 떫은맛과 매운 맛을 느끼는 감 각 점은 각각 무엇인가? ① 온점, 냉점 ② 냉점, 압점 ③ 압점, 온점 ④ 압점, 통점 ⑤ 통점, 온점

유형 4: 여러 가지 감각 다음은 우리 몸에서 느끼는 여러 감각에 대한 설명이다. 틀린 것은? ① 후각의 자극원은 기체 상태의 물질이다. ② 혀의 전체 부위에서 느낄 수 있는 맛은 짠맛이다. ③ 매운 맛은 혀에서 느끼는 피부감각(통각)이다. ④ 피부 감각 중 우리 몸에 가장 많이 분포되어 있는 감각점은 압점이다. ⑤ 후각은 예민하지만 쉽게 피로해져서 같은 냄새를 계속 맡으면 나중에는 그 자극을 못 느낀다.

5 자극과 반응

5.3 미각, 후각, 피부 감각

109


신경계와 반사 작용

Flickr / smartbydesign

5 자극과 반응

cbnd

4

주요 개념 이해

담이는 시험 공부를 하다가 너무 졸려서 커피를 타서 마시기로 했다. 주전자에 물을 끓인 후 따르기 위

01 신경계에 대해 이해한다.

해 주전자를 만진 순간, 실수로 뜨거운 금속 부분을 직접 만졌다. 순간 담이는 ‘아, 뜨거!’라고 외치며

02 중추신경계와 말초신경계를 이해한다.

무의식적으로 손을 바로 떼었다. 그 짧은 시간 동안 담이의 몸 속에서는 어떤 반응들이 일어났을까?

03 다양한 반사 작용에 대해 이해한다.

신경계의 분류와 기능 - 신경계: 동물의 몸 안팎에서 일어나는 자극을 전달하며 반응을 생성하는 기관의 집합이다. ① 중추신경계: 말초신경계를 통해 들어온 자극을 종합해서 반응을 생성한다. (뇌, 척수) ② 말초신경계: 각 기관에 뻗어 있는 신경섬유로 기관과 중추신경계를 연결 하거나, 그 자체로 생리작용을 조절한다.

뉴런(신경세포) - 신경계를 구성하는 기능적 단위로 흥분이나 자극을 전달한다. - 뉴런 단위체 하나는 하나의 독립적인 세포로 취급한다. - 뉴런의 구조 01

신경세포체: 핵이 있고, 수상돌기로부터 자극을 받아들인다.

02

미세소관: 신경섬유

03

수상돌기: 축색돌기로부터 자극을 전달받아서, 신경세포체에 전달한다.

04

축색돌기: 자극을 다른 뉴런이나 운동기로 전달한다.

05

수초: 축색돌기를 둘러싸고 있는 물질로, 뉴런에서의 전도를 빠르게 해준다.

06

시냅스: 뉴런과 뉴런사이에 있는 얇은 틈이며, 시냅스로 자극의 전달이

일어난다. 참고

- 자극의 전달방향

자극이 축색돌기에 주어지면 축색돌기와 축색 돌기 말단에만 자극이 전달된다.

110

배움을 나누는 사람들

01

뉴런 내부: 수상돌기 → 신경세포체 → 축색돌기 → 축색돌기 말단

02

시냅스 공간: 시냅스 앞 뉴런 축색돌기 → 시냅스 → 시냅스 뒤 뉴런 수상돌기

중학교 2학년 과학


뉴런의 종류 - 감각뉴런: 감각기관에 연결된 뉴런으로, 감각기에 전달된 자극을 연합뉴런에 전 달하는 역할을 한다. - 연합뉴런: 뇌와 척수 등 중추신경계에 있는 뉴런으로, 감각뉴런이 전해온 자극 을 바탕으로 반응을 만들어내는 역할을 한다. 참고 전기에 감전되어 운동뉴런에 전기가 전달되면 근육이 제멋대로 수축되거나 이완되므로 근육

- 운동뉴런: 근육과 연결된 뉴런으로, 연합뉴런이 전해온 전기 자극을 바탕으로 근육을 움직이는 역할을 한다.

을 자신의 마음대로 움직이지 못하게 된다.

신경의 자극 전달 과정 - 자극 → 감각기 → 감각뉴런 → 중추신경 → 운동뉴런 → 운동기 → 반응

중추신경계

-뇌 01 참고 수의 운동: 자신의 의지대로 조절할 수 있는 운동 (호흡, 팔운동 등등) 불수의 운동: 자신의 의지대로 조절할 수 없는 운동 (심장박동, 장운동)

대뇌: 고등한 정신 작용(판단, 기억, 의지, 추론 등)을 담당한다.

a

감각령: 자극을 느낌 (감각기관에서 느끼는 대부분의 자극이 모인다.)

b

운동령: 운동을 일으키는 중추 (운동기관에 운동을 명령한다.)

c

연합령: 사고, 추리, 판단, 기억, 감정 등 정신작용

02

소뇌: 수의 운동 조절, 몸의 균형 유지 (평형 감각의 중추)

03

중뇌: 눈동자의 운동과 홍채의 작용 조절

04

간뇌: 체온조절, 체액의 수분량 조절 (시상하부가 위치)

- 연수 01

소화운동, 심장박동, 호흡운동 등의 조절 중추 (재채기, 하품, 딸꾹질)

02

연수에서 신경의 교차가 일어나기 때문에, 대뇌의 좌반구는 우리 몸의

오른쪽을, 우반구는 우리 몸의 왼쪽을 지배한다. - 척수: 뇌신경을 제외한 모든 신경의 통로로 작용한다. 또한 무릎반사, 눈깜빡 반사와 같은 척수 반사의 중추로 작용한다.

5 자극과 반응

5.4 신경계와 반사 작용

111


말초 신경계 - 체성신경계: 우리의 의지대로 조절할 수 있는 신경계로 뇌에서 나온 12쌍의 뇌 신경과, 척수에서 나온 31쌍의 척수신경이 존재한다. - 자율신경계 01

대뇌의 명령에 따르지 않고 스스로 조절하는 신경이다.

02

심장의 박동, 소화운동, 호흡운동 등을 담당한다.

03

자율신경계는 운동신경만으로 이루어져 있다.

04

교감신경은 긴장할때 흥분하고, 부교감신경은 휴식할때 흥분한다.

기능

심장박동

눈동자 크기

소화운동

침분비

교감신경

촉진한다

커지게 한다

억제한다

억제한다

부교감신경

억제한다

작아지게 한다

촉진한다

촉진한다

자극에 대한 반응 - 반사 참고 여기서 의미하는 “무의식적”의 의미는 행위자 가 행위의 실행은 인지하고 있지만, 그것을 조 절할 수 없는 경우를 뜻한다. 예 음식물을 삼키는것을 인지할 수는 있지만 조절할 수는 없다.

- 무조건 반사: 자극에 대해 무의식적으로 일어나는 순간적인 운동 01

연수 반사: 재채기, 딸꾹질, 구토, 음식물을 씹고 삼키는 것

02

척수 반사: 뜨거운 것에서 순간적으로 손을 움츠리는 운동, 무릎반사 등이

있다. - 조건 반사: 과거의 경험이 있어야 일어나는 반사이다.(조건반사의 중추 : 대뇌) - 무조건 반사는 조건 반사에 비해 반응시간이 짧게 걸린다. 그 이유는 무조건 반 사가 자극에서 반응까지의 경로가 짧아 걸리는 시간 역시 짧기 때문이다.

약물과 건강 - 환각제 01

지각, 감각, 사고, 자기인식, 감정 등에 영향을 미치는 약물을 의미한다.

02

환시, 환청, 환각, 환취 등을 일으킨다.

- 약물남용에 의한 피해

112

5 자극과 반응

01

마약중독: 마약에 의존하지 않고는 정상적인 생활을 할 수 없는 상태

02

약물남용과 문제점

a

약물을 사용하고자 하는 충동을 느낀다.

b

내성에 의해 더 많은 약물을 투여하게 된다.

c

후천성면역결핍증이나 기타 질병에 감염 노출되기 쉽다.

d

가정파괴와 각종 범죄의 온상이다.

5.4 신경계와 반사 작용


용어 정리 신경계 동물의 몸 안팎에서 일어나는 자극을 전달하며 반응을 생성하는 기관의 집 합으로 중추신경계와 말초 신경계가 있음 뉴런 신경계를 구성하는 기능적 단위로 감각, 연합, 운동뉴런이 있음 반사 자극에 대해 기계적으로 일어나는 신체의 반응이며 종류에는 조건 반사와 무조건 반사가 있음

5 자극과 반응

5.4 신경계와 반사 작용

113


연습 문제 유형 1: 자극의 전달 다음 그림에서 자극의 전달이 (다)-(나)-(라)의 경로로 이어지는 반응을 두 가지 고르시오. ① 뜨거운 주전자에 손이 닿았을 때 자신도 모르게 주전자에서 손을 뗀다. ② 사과를 먹었을 때 침이 나온다. ③ 레몬을 보기만 해도 침이 나온다. ④ 배뇨, 배변 작용을 한다. ⑤ 갑자기 재채기가 나고 눈물이 나왔다.

유형 2: 뇌의 구조 다음 사람의 뇌의 단면을 그린 것이다. 각 부분의 뇌의 명칭과 뇌의 작용이 바르지 않게 설명된 것은? ① A는 대뇌이며 기억이나 판단 등 정신 활동의 중추이며 자율신경의 중추이다. ② B는 중뇌이며 안구 운동과 명암에 따른 홍채의 수축을 조절한다. ③ C는 간뇌이며 무조건 반사의 중추이다. ④ D는 연수이며 호흡 운동, 심장 박동, 소화기의 활동 등을 조절한다. ⑤ E는 소뇌이며 감각과 수의 운동의 중추이며 자세를 바로 잡는 중추가 있다.

유형 3: 교감 신경과 부교감 신경 다음 중 부교감 신경의 작용에 해당하는 것을 두 가지 고르시오. ① 침 분비를 억제한다. ② 심장의 박동을 촉진한다. ③ 소화관의 운동을 촉진한다. ④ 혈압을 상승 시킨다. ⑤ 혈관을 확장 시킨다.

114

5 자극과 반응

5.2 청각 기관


5 자극과 반응

5.2 청각 기관

115


호르몬과 항상성

Flickr / Diserée Delgado

5 자극과 반응

cbnd

5

주요 개념 이해

소연이는 키가 작아 고민이 많다. 그러던 어느 날, 인터넷 서핑을 하던 소연이는 생장호르몬에 대한 얘

01 호르몬의 종류와 호르몬이 하는 일을

기를 보게 되었다. 생장호르몬은 생물의 생장에 관여해 근육이나 뼈의 발달을 돕는다고 한다. 하지만

이해한다. 02 항상성을 이해한다.

이런 생장호르몬이 과다 분비되면 키가 너무 커져 거인이 되기도 하고, 너무 소량이 분비되면 키가 크 지 않는다. 생장호르몬이 정확히 몸 속에서 하는 일이 무엇이며, 다른 호르몬에는 어떤 것들이 있을까?

항상성 항상성의 예 갈증이 나면 물을 마신다. 운동을 하면 땀이 난다. 체온은 36.5도를 유지한다.

- 외부환경과 생물체내의 변화에 대하여 순간순간 생물체내의 환경을 일정하게 유지하려는 현상이다. - 항상성 유지에는 호르몬과 자율신경계의 상호협조로 이루어진다.

추울 때에 몸이 떨린다. 달리기를 하면 호흡이 빨라진다.

내분비선 체내의 분비샘 중의 하나로, 호르몬을 분비한다. 이 때, 내분비선에서 나오는 물 질은 혈관을 타고 표적기관으로 이동한다.

호르몬 - 내분비선에서 형성된 후 혈액에 의해 표적기관까지 운반되어, 표적기관의 활동 이나 생리적 과정에 영향을 미치는 물질이다. 01

항상성 유지에 관여한다.

02

미량으로 몸의 생리기능을 조절한다.

03

항원으로 작용하지 않는다. (거부반응 없음)

참고

04

같은 종류의 호르몬은 종에 상관없이 동일한 효과를 나타낸다.

항원: 외부에서 들어와 몸속 물질과 작용하는

(종의 특이성이 없음: 돼지의 생장호르몬을 사람에 투여해도 같은 효과가

생명체나 분자 (일종의 병균)

나타남) 05

호르몬이 과다하게 분비되었을 때 나타나는 과다증과 적게 분비되었을 때

나타나는 결핍증이 있다.

116

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


뇌하수체 참고

간뇌 아래에 위치하며, 전엽과 후엽으로 구성되어 있다. 시상하부의 조절을 받으며,

시상하부: 뇌하수체 전엽 호르몬의 분비를 조

뇌하수체 전엽의 호르몬은 다른 호르몬의 분비를 조절하기도 한다.

절하며, 뇌하수체 후엽 호르몬을 합성한다.

내분비선의 종류와 기능 내분비선

설명

뇌하수체

- 생장호르몬: 몸의 생장 촉진하며 주로 청소년기에 많이 분비된다.

전엽

01 과다증: 성장기에 생장호르몬이 과다 분비되면 거인증이 발병하며,

참고

성장��� 정지 된 상황에서 과다 분비되면 말단비대증이 발병한다.

말단비대증: 손이나 발 혹은 얼굴과 같이 신체

02 결핍증: 왜소증(난쟁이)

의 끝부분만 커지는 질병

- 갑상선자극호르몬: 갑상선의 발육 자극, 티록신의 분비 촉진 - 부신피질자극호르몬: 부신의 발육과 부신 피질 호르몬의 분비 촉진 - 여포자극호르몬: 여자의 경우에는 난소의 여포를 성숙시키며, 남자의 경우에는

참고

정자의 생성을 촉진한다.

여포자극호르몬과 황체형성호르몬은 여자와

- 황체형성호르몬: 여자의 경우에는 여포를 황체로 만들며, 남자의 경우에는

남자에서 모두 분비되지만, 작용하는 기능은

남성호르몬의 분비를 촉진한다.

다르다.

뇌하수체

- 시상하부에서 합성된 호르몬을 저장 후 분비한다.

후엽

- 항이뇨 호르몬(바소프레신): 혈관벽을 수축시켜 혈압을 상승시키고, 신장에 서의 수분 재흡수를 촉진한다. - 자궁 수축 호르몬(옥시토신): 자궁의 근육을 수축시켜 분만을 도운다.

갑상선과

- 갑상선에서 분비된 티록신은 몸 전체에 작용하여 물질대사를 촉진시킨다.

부갑상선

- 부갑상선에서 분비된 파라토로몬은 뼈에 작용하여 뼈 속의 칼슘을 혈액 속에 녹아들게 하여, 혈중 칼슘농도를 높인다.

부신

- 신장 위에 하나씩 총 2개가 있으며, 피질과 수질로 나누어져 있다. 01 부신 피질 a 무기질 코르티코이드(에피네프린): 신장의 세뇨관에 작용하며, 나트륨과

칼슘의 재흡수를 조절하여, 체내의 삼투압을 조절한다. b 당질 코르티코이드(코티솔): 글리코겐과 아미노산을 포도당으로 바꾸어

혈당량을 증가시킨다. 02 부신 수질: 아드레날린 분비 → 혈압 상승, 혈당량, 심장 박동수 증가

이자

- 소화효소 분비 기관인 동시에, 호르몬 역시 분비한다. 01 α세포: 글루카곤 분비, 글리코겐을 포도당으로 분해 → 혈당량 증가 02 β세포: 인슐린 분비, 포도당이 글리코겐으로 합성 촉진 → 혈당량 감소

- 이자에서 혈당량 조절하는 세포가 제대로 작동하지 않으면 당뇨병이 생긴다. 정소와 난소 (생식선)

- 정소 01 테스토스테론: 사춘기에 남성의 2차성징을 유발하며, 특히 근육을 발달

시킨다. - 난소 01 에스트로겐: 여성의 2차성징을 유발한다. 02 프로게스테론: 여성의 2차성징을 유발하며, 임신을 유지한다.

5 자극과 반응

5.5 호르몬과 항상성

117


혈당량의 조절 - 고혈당 01

혈액내 포도당의 농도가 0.1% 이상인 상태를 의미한다.

02

간뇌의 시상하부가 감지하여 이자 자극하고, 인슐린을 분비한다.

- 저혈당 01

혈액내 포도당의 농도가 0.1% 이하인 상태를 의미한다.

02

간뇌의 시상하부가 감지하여 이자 자극하고, 글루카곤을 분비한다.

- 혈당량이 낮을때는 높이고, 높을때는 낮추면서 일정한 혈당량을 유지한다. (항상성)

신경계와 내분비계(호르몬)의 공통점과 차이점 참고 길항작용: 상반되는 2가지 요인이 동시에 작용 하여 그 효과를 서로 상쇄시키는 작용

- 공통점 01

신체의 많은 부분의 활성을 조절한다.

02

각각 길항작용을 통해서 항상성을 유지한다.

길항작용의 예

03

서로가 서로에게 영향을 준다.

1. 글루카곤과 인슐린은 간에 서로

혈당량을 조절할 때 교감신경이 호르몬인 아드레날린의 분비를 촉진한다.

반대되는 작용을 한다. 2. 교감신경과 부교감신경은 같은 기관에 반대되는 작용을 한다.

- 차이점 : 신경계와 내분비계의 차이점을 표로 정리하면 다음과 같다. 신경계

호르몬

반응속도

순간적이다

느리다

작용범위

좁다

넓다

지속시간

상대적으로 짧다

상대적으로 길다

작용방법

주로 전기적 신호

주로 화학물질

전달매체

뉴런

혈관

용어 정리 항상성 외부환경과 생물체내의 변화에 대응하여 순간순간 생물체내의 환경을 일정하게 유지하려는 현상 내분비선 동물 체내에 호르몬을 분비하는 조직 또는 기관 바소프레신 항이뇨호르몬으로 신장에서 물의 재흡수를 촉진 옥시토신 자궁 수축 호르몬으로 분만 시에 분비되어 자궁의 수축을 도움 티록신 몸 안의 물질대사를 촉진하는 호르몬으로, 갑상선에서 분비됨 인슐린 포도당을 글리코겐으로 변환시켜 혈당량을 감소시키는 호르몬 혈당량 혈액 속에 함유되어 있는 포도당의 농도 당뇨병 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않아 혈중 포도당 농도(혈당량)가 높아져, 소변에 포도당을 배출하는 질환

118

5 자극과 반응

5.5 호르몬과 항상성


주요 호르몬 정리 분비기관

호르몬

표적기관

작용

과다증/결핍증

뇌하수체 전엽

생장호르몬

뼈, 간, 근육

몸의 생장

거인증,말단비대증 /왜소증(난쟁이)

갑상선자극호르몬

갑상선

티록신 분비 촉진

부신피질자극호르몬

부신피질

부신피질호르몬 분비 촉진

여포자극호르몬

난소(여자)

여포성숙(여자)

정소(남자)

정자생성(남자)

난소(여자)

여포 → 황체

정소(남자)

남성호르몬 분비 촉진

항이뇨호르몬

신장

수분 재흡수 촉진

자궁수축호르몬

자궁

자궁근육 수축 (분만)

갑상선

티록신

신체조직

물질대사 촉진

부갑상선

파라토로몬

혈중 칼슘농도 증가

부신 (피질)

무기질 코르티코이드

신장

체내 삼투압 조절

당질 코르티코이드

간, 근육 등

혈당량 증가

아드레날린

심장, 혈관, 간 등

혈압, 혈당량, 심박수 증가

글루카곤

혈당량 증가

황체형성호르몬 뇌하수체 후엽

(수질) 이자 (α세포)

인슐린

혈당량 감소

정소

(β세포)

테스토스테론

신체조직

남성 2차성징, 정자 생성

난소

에스트로겐

자궁, 기타조직

여성 2차성징

프로게스테론

자궁

임신유지, 여성 2차성징

바제도병/크레틴병

당뇨병

바제도병 (갑상선 기능 항진증): 티록신이 지나치게 많이 분비되어 나타나는 병이다. 때문에 눈이 튀어나오고, 체중이 감소하고 불 면증 등의 증상이 나타난다. 크레틴병 (선천성 갑상선 기능 저하증): 티록신이 지나치게 적게 분비되어 물질대사가 활발하지 못하게 되는 병이다. 결과적으로 정신적, 육체적 발육 부진 등의 증상이 나타난다.

5 자극과 반응

5.5 호르몬과 항상성

119


연습 문제 유형 1: 호르몬의 분비기관과 호르몬의 작용 다음 그림은 사람의 주요 호르몬을 분비하는 기관을 나타낸 것이다. 각 호르몬 분비 기관과 그 작용에 대한 설명으로 옳은 것은? ① ㉠은 대뇌 안에 존재하며 여러 종류의 호르몬을 분비하며 다른 내분비 기관의 작용을 조절하기도 한다. ② ㉡에서 호르몬이 과잉으로 분비되면 물질 대사가 억제되어 무기력증에 빠지는 증세가 나타난다. ③ ㉢에서 분비되는 아드레날린은 인슐린과 더불어 혈당량을 낮추는 역할을 한다. ④ ㉣은 소화액과 호르몬 분비가 모두 일어나는 기관이다. ⑤ 오줌량을 줄이는 호르몬의 표적 기관은 ㉤이다.

유형 2: 호르몬의 작용 순서 체온이 떨어지면 호르몬의 작용으로 체온이 상승하여 일정한 체온을 유지하게 된 다. 체온을 상승시키는 호르몬이 작용하는 과정을 바르게 나열하여라 (가) 체온이 떨어지는 것을 뇌에서 인식 (나) 갑상선에서 티록신을 분비 (다) 뇌하수체에서 갑상선 자극 호르몬을 분비 (라) 체온 상승 (마) 세포 호흡 촉진

120


6

지구의 역사 6.1 지층과 화석 6.2 지질시대 6.3 지질구조 6.4 지각운동 6.5 대륙이동


1

cbn

지층과 화석

Flickr / cobalt

6 지구의 역사

주요 개념 이해

정규가 꿈에서도 오매불망 그리워 하며 정말 가고 싶어하는 그랜드 캐니언은 미국 애리조나주 북부에

01 지층에 대해 이해한다.

있는 거대한 협곡이다. 그랜드 캐니언은 약 20억 년 전에 만들어진 것으로 추정되며, 그랜드 캐니언에는

02 화석에 대해 이해한다.

다채로운 색상의 단층을 볼 수 있다. 도저히 삽이나 포크레인, 어떤 중장비로도 만들어 내기 어려울 것 같은 이런 거대하고 아름다운 단층은 어떻게 생겨난 것일까?

지층 - 지층은 여러 퇴적물이 바다나 호수 밑에 오랫동안 쌓여 굳어져서 입자의 모양과 크기에 따라 여러 겹의 층을 이루고 있는 것을 말한다. 퇴적암에서 잘 나타난다. - 지층의 구조는 두 가지로 나눌 수 있다. 지층이 쌓여 있는 상태를 층리, 층과 층 사이 면을 층리면이라고 부른다. 층리면은 퇴적 당시의 바다, 호수 등의 수면과 대체로 평행하다.

지층의 생성환경 - 해저에서의 퇴적 퇴적물이 쌓이는 위치로부터 퇴적 당시의 환경을 알 수 있다. 해안에서의 거리

가깝다 ← ← ← ← ← ← ←→ → → → → → → → 멀다

수심

얕다 ← ← ← ← ← ← ← ←→ → → → → → → → 깊다

해저에서의 퇴적위치

알갱이의 크기 퇴적물

자갈

모래

진흙

석회질물질

퇴적암

역암

사암

셰일

석회암

122

배움을 나누는 사람들

크다 ← ← ← ← ← ← ← ←→ → → → → → → → 작다

중학교 2학년 과학


지층의 생성환경 - 퇴적암을 통해 유추 퇴적암

석회암

응회암

암염

석탄

퇴적물

석회질물질

화산재

소금

식물체

생성환경

깊은 바다

화산활동이 있

건조한 지역의

온난 다습한

었던 지역

호수나 바다

육지

지층의 생성환경 - 퇴적구조를 통해 유추 퇴적구조

사층리

점이층리

연흔

건열

생성환경

얕은 물 밑, 사막

잔잔하고 깊은 바

얕은 물 밑

건조한 기후의

특징

층리가 경사짐

다밑

1 2 3 4

cbna Flickr / molas cba Wikipedia / Reinhard Kirchner. cbna Flickr / kitspix cba Flickr / bsmith4815

입자가 위로 갈수

지역 물결모양의 흔적

록 작아짐

말라서 갈라진 틈

모습

지층의 생성순서 - 지각 변동을 받지 않은 지층에서는 아래에 있는 지층이 위에 있는 지층보다 먼저 생성된 것이다. - 화성암이 관입한 지층에서는 화성암이 주변의 지층보다 나중에 생성된 것이다.

- 지층의 생성순서: 셰일 → 사암 → 응회암 → 화강암

지각변동의 유무 단층, 습곡, 부정합이 발견되면 큰 지각변동이 있었음을 알 수 있다.

6 지구의 역사

6.1 지층과 화석

123


화석 - 화석은 지질시대에 살았던 생물의 유해나 흔적이 지층 속에 남아 있는 것이다. - 화석의 생성과정: 생물의 유해가 지층 속에 묻힌다. → 유해는 지하수에 의해 용해되고, 빈 공간이 생긴다 → 빈공간이 채워져 굳어진다. 이것이 화석이 된다. - 화석의 생성 조건 ① 생물체에 단단한 부분이 있어야 한다. ② 퇴적물 속에 빨리 묻혀야 한다. ③ 생물의 개체수가 많아야 한다.

화석의 종류 - 표준화석은 특정 시대에만 번성했던 생물의 화석으로 지층이 생성된 시대를 생존 기간

알려준다. 예) 고생대: 삼엽충, 갑주어, 완족류

시상 화석

중생대: 암모나이트,공룡 신생대: 화폐석,메머드 표준화석 분포면적

- 시상화석은 특정 환경에서만 살았던 생물의 화석으로 지층이 생성된 환경을 알려준다. 예) 산호: 수심이 얕고 따뜻한 바다 고사리: 따뜻하고 습한 육지 조개: 갯벌, 얕은 바다 - 화석으로 알 수 있는 사실 ① 지층의 생성 시대(표준화석) ② 지층의 생성 환경(시상화석) ③ 지층의 생성 순서 ④ 생물의 진화 과정

주의할 점! - 시상화석은 생존기간이 길어 특정 시대를 대표하지 못한다. 하지만 분포면적이 좁은 만큼 특정 환경을 대표하는 화석이 된다. - 반대로 표준화석은 분포면적이 넓어 특정지역을 대표하지 못하고 생존기간이 짧아 특정 시대상을 대표하는 화석이다.

124

6 지구의 역사

6.1 지층과 화석


용어정리 지층 퇴적물이 바다나 호수 밑에 오랫동안 쌓여 굳어져서 입자의 모양과 크기에 따라 여러 겹의 층을 이루고 있는 것 화석 지질 시대에 살았던 생물의 유해나 흔적이 지층 속에 남아 있는 것 지질시대 38억 년 전 ~ 1만 년 전(인류의 역사가 기록되기 전)까지의 기간 표준화석 특정 시대에만 번성했던 생물의 화석으로 지층이 생성된 시대를 알려준다. 시상화석 특정 환경에서만 살았던 생물의 화석으로 지층이 생성된 환경을 알려준다.

6 지구의 역사

6.1 지층과 화석

125


연습 문제 유형 1: 지층의 생성환경 어떤 지역에 석회암이 많이 포함된 지층이 있다. 이 지층의 생성 당시 주위의 환경은? ① 한랭한 극지방 ② 미세한 모래가 많은 사막 ③ 높은 산꼭대기 ④ 수심이 깊은 바다 ⑤ 넓은 평원

유형 2: 시상화석과 표준화석 다음 중 표준화석으로만 짝지어진 것은? ① 삼엽충, 조개 ② 암모나이트, 산호 ③ 화폐석, 갑주어 ④ 고사리, 공룡 ⑤ 매머드, 나뭇잎

126

6 지구의 역사

6.1 지층과 화석


127


지질시대

Flickr / clintjcl

6 지구의 역사

cbna

2

주요 개념 이해

가영이는 주말에 집에서 영화 ‘쥐라기 공원’을 보았다. 이미 지구상에서 멸종한 공룡이 마치 살아있는

01 지층의 나이를 짐작할 수 있다.

것처럼 움직이는 것을 보고 가영이는 궁금증이 하나 생겼다. 영화를 만든 사람들은 이러한 생물들이

02 각 지질시대의 특성을 이해한다.

존재했던 걸 어떻게 알았을까? 또한 이 생물들은 실제로 지구상에서 언제 존재했을까?

지층의 나이 - 상대연령은 지층이 쌓인 순서나 지층에 포함된 화석을 이용하여 지층의 선후 관계를 정하는 것이다. ① 지각변동이 없다면 아래 지층이 위의 지층보다 먼저 생성된 것이다.(지층 누중의 법칙) ② 부정합면을 경계로 두 지층사이에는 오랜 시간 간격이 있다.(부정합의 법칙) ③ 관입한 화성암은 원래 지층보다 나중에 생성된 지층이다.(관입의 법칙) ④ 지층의 역전이 없다면 아래에서 위의 지층으로 갈수록 진화된 화석이 발견된다.

cbna Flickr / molas

(동물군 천이의 법칙) - 절대연령은 암석 속에 포함된 방사성 원소를 이용하여 측정된 지층의 실제 나이 이다.

지질시대 - 지질시대는 지각이 생성된 38억년 전부터 역사시대 이전인 1만년 전까지의 기간 이다. - 지질시대는 생물계의 큰 변화를 기준으로 선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대로 나눈다.

128

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


지질시대와 생물 시대 선캄브리 아대

설명

- 선캄브리아대는 약 38억 년 전~약 5억 4천 2백만 년 전의 기간을 말한다. 지질시대의 약 85%차지하는 가장 긴 시기이다. - 기후는 대체로 온난했다. - 최초의 생명체인 단세포 생물이 존재했으며 해조류 (스트로마톨라이트), 해면류, 해파리등이 있었으며 모두 바다에서

스트로마톨라이트

서식하였다. 당시의 생물 수가 적고 생물체에 단단한 부분이 없으며,

cbnd Flickr / dianecordell

오랜 지각변동으로 인해 화석이 많이 남아있지 ���다. 고생대

- 고생대는 약 5억 4천 2백만 년 전~약 2억 5천 1백만 년 전의 기간을 말한다. - 기후는 대체로 온난했지만 말기에는 한랭했다. - 양치식물이 출현했다. (석탄층형성의 요인) (초기) 삼엽충, 조개류와 비슷한 무척추 동물 완족류 (중기) 갑주어. 척추동물의 시조인 원시적 어류 (말기) 어류에서 진화한 양서류가 번성(육상생물 출현) - 기후가 온난해지고 대기 중 산소가 증가하였으며, 오존층에 의해 유해한 자외선이 차단되어 육상에서도 생물이 살 수 있게 되었기 때문에 고생대 때 생물이 급증하였다.

중생대

- 중생대는 약 2억 5천 1백만 년 전~ 약 6천 5백 5십만 년 전의 기간을 말한다. - 기후는 따뜻하고 온난한 편으로 초기에는 건조, 후기에는 습윤 하였다. - 공룡과 같은 파충류가 번성하였으며 시조새가 등장하였다. 암모나이트가 바다에서 번성하였으며 날씨가 건조해 짐에 따라 겉씨 식물이 발달하였다.

신생대

- 신생대는 약 6천 5백만 년 전 ~ 약 1만 년 전의 기간을 말한다. 지질 시대 중 가장 짧은 시기이다. - 기후가 초기에는 온난했지만 후기에는 빙하기를 접했다. - 매머드등 포유류가 번성하였고 유인원이 출현하였다. 속씨 식물이 번성하였으며 가장 최근의 지질 시대이므로 화폐석 등 화석이 풍부 하다.

생물의 진화과정 - 동물: 무척추 동물 → 어류 → 양서류 → 파충류 → 조류 → 포유류 - 식물: 해조류 → 양치식물 → 겉씨식물 → 속씨식물 6 지구의 역사

6.2 지질시대

129


주의할 점! 이 단원에서는 각 시대(선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대)를 대표하는 생물 들을 유념하여 암기해야 한다. 구분

cbnd Flickr / dianecordell c Wikipedia / Wilson44691 3 c Wikipedia / Woudloper 4 c Wikipedia / Project Gutenberg 1

선캄브리아대

고생대

스트로마 톨라이트

완족류

중생대

신생대

암모나이트

화폐석

화석

2

1 2 3 4

cbnd Flickr / moop cba Wikipedia / 다음 글로벌 세계대백과 cba Wikipedia / Ballista cba Wikipedia / Mistvan

갑주어 시조새

해파리 1 2

cba Wikipedia / DanielCD cba Wikipedia / Peng 공룡

삽엽충 식물

해조류

양치식물

겉씨식물

속씨식물

용어 정리 상대연령 지층이 쌓인 순서나 지층에 포함된 화석을 이용하여 지층의 선후 관계를 정하는 것

절대연령 암석 속에 포함된 방사성 원소를 이용하여 측정된 지층의 실제 나이 지질시대 지각이 생성된 38억년 전부터 역사시대 이전인 1만년 전까지의 기간

130

6 지구의 역사

6.2 지질시대


연습 문제 유형 1: 지질시대와 생물 다음 그림을 보고 A~D 까지 어떤 생물인지 쓰고, 고생대에 번성했던 생물인지 아 닌지를 표시하시오. 구분

cba c Wikipedia / Wilson44691 C c Wikipedia / Woudloper D cba Wikipedia / DanielCD A

Wikipedia / 다음 글로벌 세계대백과

화석

이름

고생대 여부 (O/X)

A

B

B

C

D

유형 2: 생물의 진화 다음 낱말을 동물의 진화과정에 따라 나열하시오. [ 어류, 파충류, 조류, 양서류, 포유류 ]

유형 3: 시대의 특징 다음 보기 중 신생대에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오. ㄱ. 겉씨 식물이 번성하였다. ㄴ. 파충류의 시대라고도 한다. ㄷ. 매머드 등의 포유류가 번성하였다. ㄹ. 인류의 조상이 출현하였다. ㅁ. 양치식물이 거대한 산림을 이루었다.

6 지구의 역사

6.2 지질시대

131


지질구조

Flickr / photobunny

6 지구의 역사

cbnd

3

주요 개념 이해

수근이와 예근이는 주말에 산으로 등산을 갔다. 등산 중 쉬고 있는데 수근이가 산에 조개화석이 있는

01 지각변동을 이해한다.

것을 발견 했다. 수근이가 예근이에게 이것을 말하자 예근이는 산에 조개 화석이 있는 것이 말이 되냐

02 지질구조의 종류와 특성을 이해한다.

면서 이건 조개화석이 아니라 그냥 누가 땅에 새겨놓은 것이라고 했다. 과연 수근이가 발견한 것은 조 개화석일까 아니면 단순히 조개를 먹고 싶은 어떤 사람이 땅에 새겨놓은 것일까?

지각 변동 - 지각 변동이란 지구 내부의 힘에 의하여 지각을 상하 또는 수평 방향으로 이동하게 하거나 변형시키는 모든 운동을 말한다. ① 짧은 기간 동안 일어나는 것: 화산 폭발이나 지진 ② 오랜 기간 동안 일어나는 것: 조륙 운동이나 대륙의 이동

지질구조 - 지층이 지각 변동을 받아서 변형된 모습을 지질 구조라고 하며 습곡, 단층, 부정 합 등이 있다.

습곡 - 횡압력이 작용하여 휘어진 모양의 지질 구조를 습곡이라 한다. ① 배사: 지층이 위로 휘어져 올라간 부분 ② 향사: 지층이 아래로 휘어져 내려간 부분

132

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


단층 - 지층이 수평 방향이 힘을 받아 약한 틈을 경계로 끊어져서 어긋나 있는 지질 구조를 단층이라 한다. - 단층의 구조 ① 단층면: 지층이 서로 어긋나는 경계면 ② 상반: 단층면의 위쪽에 있는 지층 ③ 하반: 단층면의 아래쪽에 있는 지층 - 단층의 종류 ① 정단층: 상반이 내려간 단층 (장력에 의해 생김) ② 역단층: 상반이 올라간 단층 (횡압력에 의해 생김)

하반

상반

하반

상반

정합과 부정합 - 정합이란 연속적으로 쌓인 상하 지층의 관계를 말한다. - 부정합이란 지층이 계속해서 쌓이지 못하고 침식에 의해 퇴적이 중단되어 시간적인 큰 차이가 있는 상하 두 지층의 관계를 말한다. - 부정합의 생성 과정: 퇴적 → (습곡) → 융기 → 침식 → 침강 → 퇴적

6 지구의 역사

6.3 지질구조

133


부정합의 특징과 의의 - 부정합의 특징 : 부정합면에는 침식의 흔적이 있고, 부정합면 위에는 흔히 기저 역암층이 나타난다. - 부정합면의 의의 : 부정합면을 경계로 오랜 기간 동안 커다란 지각 변동이 있었음을 알 수 있다. (부정합면을 기준으로 지질시대를 구분한다.)

용어 정리 지각 변동 지각을 상하 또는 수평 방향으로 이동하게 하거나 변형시키는 모든 운동

지질구조 지층이 지각 변동을 받아서 변형된 모습 습곡 지층이 횡압력을 받아서 휘어진 모습 단층 지층이 수평 방향이 힘을 받아 약한 틈을 경계로 끊어져서 어긋나 있는 지 질 구조

정합 연속적으로 쌓인 상하 지층의 관계 부정합 지층이 계속해서 쌓이지 못하고 침식에 의해 퇴적이 중단되어 시간적인 큰 차이가 있는 상하 두 지층의 관계

기저 역암 부정합면 바로 위에 역암으로 된 지층

134

6 지구의 역사

6.3 지질구조


연습 문제 유형 1: 정단층과 역단층 다음 그림을 보고 어떤 지질구조인지 설명하시오.

cbna Flickr / Molas

유형 2: 부정합의 생성과정 다음 중 부정합의 생성과정을 알맞게 배열한 것은?

① 퇴적 → (습곡) → 퇴적 → 침식 → 침강 → 퇴적 ② 퇴적 → (습곡) → 융기 → 침식 → 침강 → 퇴적 ③ 퇴적 → (습곡) → 융기 → 침강 → 침식 → 퇴적 ④ 퇴적 → (습곡) → 침식 → 융기 → 침강 → 퇴적 ⑤ 퇴적 → (습곡) → 침식 → 침강 → 융기 → 퇴적

6 지구의 역사

6.3 지질구조

135


지각운동

cba

4

Flickr / akbc

6 지구의 역사

주요 개념 이해

성현이는 가족과 함께 주말에 태백산맥으로 등산을 갔다. 집앞에 있던 남산과는 달리 태백산맥은 높

01 조륙운동에 대해 이해한다.

고 산세가 험준했다. 성현이는 등산을 하던 중 문득 이런 산맥들이 어떻게 생겨났는지 의문이 들었다.

02 조산운동에 대해 이해한다.

태백산맥은 습곡산맥으로, 지구에서 가장 높은 에베레스트산이 있는 히말라야 산맥도 이런 습곡산맥 에 포함된다. 이 습곡산맥은 어떻게 만들어질까?

조륙운동 - 조륙운동이란 넓은 범위의 지각이 오랜 시간에 걸쳐서 서서히 융기 또는 침강하는 운동을 말하며, 융기와 침강이 있다. - 맨틀 위에 떠 있는 지각의 물질 분포 차이에 의한 지각평형을 유지하기 위하여 조륙운동이 일어난다.

조륙운동 - 융기 - 융기란 침식을 받아 가벼워진 지각이 떠오르는 것을 말한다. - 해수면은 상대적으로 내려간다. 예1) 스칸디나비아 반도의 융기: 지구의 온도가 올라가서 빙하가 녹아 없어졌다. 그 결과 스칸디나비아 반도를 누르고 있던 거대한 얼음덩어리가 줄어들어서 반도가 빠른 속도로 융기하고 있다. 예2) 세라피스 사원의 돌기둥

예3) 해안단구: 해안선을 따라 계단상으로 분포되어 있는 지형

136

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


조륙운동 - 침강 - 침강이란 퇴적물이 쌓여 무거워진 지각이 가라앉는 것을 말한다. - 해수면은 상대적으로 올라간다. 예1) 리아스식 해안: 하천의 침식작용을 받아 형성된 V자 모양의 해안 골짜기에 지각의 침강으로 바닷물이 들어와 생긴 복잡한 모양의 해안

cb Wikipedia / Stephen Codrington

예2) 다도해: 지각의 낮은 부분이 침강하고 높은 부분이 해수면 위로 드러나 생긴 섬이 많은 바다 예3) 피오르드: 빙하에 의해 형성된 U자모양의 골짜기(U자곡)에 지각의 침강으로 바닷물이 들어와 생긴 복잡한 모양의 해안

cbna Flickr / good_day

조산운동 - 조산운동이란 대륙 주변의 바다 밑에 퇴적물이 두껍게 쌓여 만들어진 지층이 솟아올라 대규모의 습곡 산맥을 만드는 지각 변동을 말한다. - 맨틀 대류에 의한 판과 판의 충돌(맨틀류)로 인하여 조산운동이 일어난다. - 습곡산맥의 형성과정: 퇴적 → 습곡 및 단층(횡압력) → 융기 → 습곡 산맥

6 지구의 역사

6.4 지각운동

137


습곡산맥의 형성과정

습곡산맥의 특징 - 산의 정상 부근에서 해저생물의 화석이 발견된다. 횡압력에 의해 습곡이나 역단층이 발달한다. 산맥의 중심부에 화성암이 분포한다. - 조산운동으로 만들어진 습곡산맥에는 히말라야 산맥, 알프스 산맥, 로키산맥, 안데스산맥 등이 있다.

용어 정리 조륙운동 넓은 지역의 지표면이 오랜 시간에 걸쳐서 서서히 융기 또는 침강하는 운동 융기 침식을 받아 가벼워진 지층이 떠오르는 것 침식 퇴적물이 쌓여 무거워진 지층이 가라앉는 것 조산운동 대륙 주변의 바다 밑에 퇴적물이 두껍게 쌓여 만들어진 지층이 솟아올라 대규모의 습곡 산맥을 만드는 지각 변동 리아스식 해안 지각의 침강으로 생긴 복잡한 모양의 해안선(예 : 우리나라의 서, 남해안) 맨틀류 약간의 유동성이 있는 고체 상태의 맨틀이 상부와 하부의 온도 차로 인해 천천히 대류 하는 것을 말하며 맨틀 위에 있는 대륙도 같이 움직이게 된다. 138

6 지구의 역사

6.4 지각운동


연습문제 유형 1: 조륙운동 1. 두 나무도막을 겹쳐놓았다가 위에 있는 나무 도막을 뺐더니 아래에 있던 나무도막이 올라왔다. 이러한 원리로 설명할 수 있는 것은?

2. 조륙운동의 증거가 될 수 없는 것은? ① 세라피스 사원 돌기둥의 조개 ② 스칸디나비아 반도의 융기 ③ 우리나라 동해안의 해안단구 ④ 우리나라 서해안의 리아스식 해안 ⑤ 히말라야 산맥의 대규모 습곡

유형 2: 조산운동 알프스 산맥과 히말라야 산맥에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 대륙의 충돌로 생성되었다. ② 지진 활동이 있다. ③ 조산 운동으로 생간 습곡산맥이다. ④ 지각 위의 물질의 침식한 후 융기하였다. ⑤ 역단층이나 습곡구조, 바다생물 화석이 발견된다.

6 지구의 역사

6.4 지각운동

139


대륙이동

cb

6 지구의 역사

Flickr / kahtava

5

주요 개념 이해

주이는 과학시간에 지구본을 가지고 놀다가 우연히 신기한 점을 발견했다. 아프리카의 서쪽 해안선

01 대륙이동설에 대해 이해한다.

과 남아메리카의 동쪽 해안선이 비슷해 퍼즐처럼 끼워 보면 거의 알맞게 맞추어 졌던 것이다. 이는 단 순한 우연일까? 만약 주이가 100년전에 태어나서 동일한 생각을 했다면 베게너 대신 주이의 이름이 대륙 이동설에 나왔을 수 있다. 그런데 정말로 대륙이 이동한 것일까? 만약 이동했다면 또 다른 증거 가 있을까?

대륙의 이동 - 베게너의 대륙 이동설: 약 3억 년 전(고생대)에는 하나의 큰 대륙이었으며, 그 후 서서히 분리되고 이동(신생대)하여 오늘날과 같은 대륙 분포가 되었다는 학설 - 최초의 하나였던 대륙을 판게아라고 한다.

대륙이동설의 증거 - 마주보는 두 대륙의 해안선 모양이 일치 예) 남아메리카 대륙의 동해안과 아프리카 대륙의 서해안 - 멀리 떨어진 두 대륙간에 지질 구조의 연속성

cba

Wikipedia / Kieff

- 여러 대륙에서 동일한 생물 종의 화석 발견 - 빙하의 이동 방향 흔적과 분포가 일치

140

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


판 구조론 - 지구의 겉 부분이 여러 개의 판으로 구성되어 지구 표면을 움직이고 있다는 학설 - 판 이동의 원동력: 맨틀의 대류 - 베게너의 대륙 이동설과 맨틀 대류설 등을 정리한 가장 최근의 이론이다. - 판의 경계와 지각 변동: 각각의 판이 움직임에 따라 판의 경계에서 화산, 지진, 조산운동 등 여려 가지 지각 변동이 일어난다.

용어 정리 대륙 이동설 약 3억 년 전에는 하나의 큰 대륙이었으며, 그 후 서서히 분리되고 이동하여 오늘날과 같은 대륙 분포가 되었다는 학설 지구의 겉 부분이 여러 개의 판으로 구성되어 지구 표면을 움직이고 있다는 학설 판게아 최초의 하나였던 대륙 판 지구의 겉부분을 둘러싸고 있는 두께 100km 정도의 암석층으로 대륙판과 해 양판이 있다. 판 구조론 지구의 겉 부분이 여러 개의 판으로 구성되어 지구 표면을 움직이고 있 다는 학설

6 지구의 역사

6.5 대륙이동

141


연습 문제 유형 1: 대륙 이동설 1. 대륙 이동설에 대한 증거가 아닌 것은? ① 마주보는 두 대륙의 해안선 일치 ② 여러 대륙에서 동일한 생물 종의 화석발견 ③ 마주보는 대륙의 지층구조 ④ 맨틀의 대류 ⑤ 빙하의 이동방향 흔적

2. 대륙이 이동하는 가장 큰 원인은? ① 지구의 공전 ② 지구의 중력 ③ 화산과 지진 ④ 맨틀의 대류 ⑤ 운석의 충돌

142

6 지구의 역사

6.5 대륙이동


7

전기 7.1 전기의 발생 7.2 전류 7.3 전압 7.4 전압과 전류의 관계, 저항 7.5 저항의 연결


전기의 발생

cb

7 전기

Flickr / kretyen

1

주요 개념 이해

크리스마스 이브, 재성이는 아침부터 여자친구를 만날 생각에 들떠 샤워를 했다. 샤워를 하면서 어떻게

01 마찰전기는 어떻게 발생하는지

하면 멋있어 보일까 생각하며 이리 저리 머리를 만져보던 재성이는 샤워를 마친 후 30분 동안 머리를

이해한다.

손질했다. 그런데 머리를 손질하는 데에 시간을 너무 많이 투자한 나머지 촉박해져 서둘러 티를 입은

02 정전기 유도에 대해 안다.

것이 화근이었다. 머리카락이 이마에 착착 달라붙기도 하고 공중으로 붕 뜨기도 하며 이상하게 되어버린 것이다. 결국 재성이는 머리를 다시 손질해야 했다. 무엇 때문에 재성이의 머리카락이 엉망으로 된 것일까?

대전과 대전체 물질을 구성하는 원자는 양(+)전하를 띠고 있는 원자핵과 음(-)전하를 띠고 있는 전자로 이루어져 있다. 물질들은 보통 총 양전하와 총 음전하의 크기가 같아 전기적으로 중성을 띠고 있는데 이 평형이 깨져 어느 한 쪽의 전하가 더 많아지게 되면 대전되었다고 말하고 대전된 물체를 대전체라 한다.

전기력 전기적 성질(전하)를 띤 물체사이에 작용하는 힘을 전기력이라고 한다. 같은 부호 를 가진 전하끼리는 서로 밀어내는 힘(척력)이 작용하고, 다른 부호를 가진 전하 끼리는 서로 끌어당기는 힘(인력)이 작용한다. 예

2개의 원자핵사이 또는 2개의 전자사이는 척력이 작용하고, 원자핵과

전자사이에는 인력이 작용한다.

마찰 전기 서로 다른 두 물질을 마찰시키면 한 물질에서 다른 물질로 전자가 이동하여 전자를 빼앗긴 물질은 양으로 대전되고 전자를 받은 물질은 음으로 대전되는데 이렇게 마찰로 인해 전기가 발생하는 현상을 마찰 전기라고 한다.

144

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중학교 2학년 과학


대전열 마찰 전기가 발생할 때 양으로 대전되려는 성질이 강한 물질이 있고 음으로 대전 되려는 성질이 강한 물질이 있는데 이를 순서대로 나열해놓은 것이 대전열이다. (+) 털가죽 - 상아 - 유리 - 명주 - 나무 - 솜 - 고무 - 에보나이트 (-) 오른쪽으로 갈수록 음으로 대전되려는 성질이 강하고 왼쪽으로 갈수록 양으로 대 전되려는 성질이 강하다. 또한 두 대전열에서 두 물질의 거리가 멀수록 더 잘 대 전된다. 예

상아와 솜을 마찰시켰을 경우 상아가 양으로, 솜이 음으로 대전되고 상아와

솜을 마찰시켰을 때보다 털가죽과 에보나이트를 마찰시켰을 때 마찰 전기가 더 잘 발생한다.

대전체에 닿으면 대전체를 중성의 도체에 접촉시키면 그 도체도 대전체와 같은 전하로 대전된다. 반면에, 대전체를 우리의 손이나 땅과 같은 곳에 접촉시키면 대전되었던 전하를 잃어버리는 방전현상이 발생한다.

7 전기

01

중성의 도체에 (-)대전체를 접촉시켰을 때

02

중성의 도체에 (+)대전체를 접촉시켰을 때

7.1 전기의 발생

145


정전기 유도 어떤 도체에 대전체를 접근시키면 대전체와 가까운 쪽에는 반대 종류의 전하가 모이고 먼 쪽에는 같은 종류의 전하가 모이게 되는데 이러한 현상을 정전기 유도라고 한다.

이러한 현상이 일어나는 이유는 +와 -가 서로 끌리는 성질이 있기 때문이다 (예 : 음으로 대전된 에보나이트 막대를 중성의 도체구에 접근시키면 에보나이트와 가까운 쪽의 표면은 양전하로 대전되고 먼 쪽의 표면은 음전하로 대전된다.)

금속박 검전기 - 금속박 검전기는 정전기 유도 현상을 이용하여 대전체가 띠고 있는 전하의 종류를 측정하는 장치로 옆의 사진과 같은 모양을 하고 있다. - 검전기의 구조: 금속판과 금속박이 금속막대로 연결되어있다. - 검전기의 원리 01

대전체를 가까이하면 정전기 유도 현상에 의해 오른쪽 그림과 같이 금속판에는

대전체와 다른 종류의 전기가 유도되고 금속박에는 대전체와 같은 종류의 전기가 유도된다. 따라서 금속박이 벌어지게 된다. 이것으로 물체의 대전여부를 알 수 있다.

146

7 전기

7.1 전기의 발생


02

01에 이어서, 대전된 검전기 금속판에 다른 대전체를 가져와 본다. 금속판에

대전체를 가까이 했을 때 금속박이 더 벌어지면 대전체는 검전기와 같은 종류로 대전된 상태이다.

대전된 검전기의 금속판에 대전체를 가까이 했을 때, 금속박이 오므라들면 대전체는 검전기와 다른 종류로 대전된 상태이다. 이번 단계에서는 검전기를 이용해서 대전체의 전기종류를 확인할 수 있다.

03

검전기의 금속판에 대전체를 가까이 했을 떄 금속박이 많이 벌어질수록

대전체의 전기량이 많다.

- 검전기로 알 수 있는 것: 물체의 대전여부, 대전체가 띠고 있는 전기의 종류, 대전체가 띠고 있는 전기의 양 - 검전기 전체를 한 종류의 전기로 대전시키는 방법: 검전기에 대전체를 대면 검전 기가 한 종류의 전기로 대전된다. - 손가락의 역할: 대전된 검전기에 손가락을 댈때, 손가락은 도선의 역할(접지)을 하기 때문에 검전기에 있던 전자나 지면에 있던 전자가 사람의 몸을 통해 이동한 다. 따라서 대전된 검전기에 손가락을 대면 금속박은 오므라든다.

7 전기

7.1 전기의 발생

147


양으로 대전된다는 것 위에서 대전을 설명할 때 ‘물체 내부에서 양전하를 띠고 있는 원자핵과 음전하를 띠고 있는 전자의 총 전하평형이 깨지면 그 물체가 대전되었다고 말한다.’라고 하 였다. 그런데 실제로 양전하를 띠고 있는 원자핵은 전자보다 훨씬 무거워서 잘 이 동하지 못한다. 따라서 물체가 음으로 대전되었다는 것은 외부로부터 전자를 더 얻었다는 것이고 양으로 대전되었다는 것은 외부에 전자를 빼앗겼다는 것이다. 즉 가벼운 전자가 이동하면서 대전 현상을 일으키는 것이다.

용어 정리 전하 물체가 가지고 있는 전기의 양으로 양전하와 음전하가 있다. 대전 물질은 보통 전기적으로 중성인 상태에 있는데 외부 힘에 의해 (+)전기를 띠거나 (-)전기를 띠게되면 물체가 대전되었다고 말한다. 대전체 대전되어 전기를 띠고 있는 물체를 대전체라 한다. 정전기 유도 도체에 대전체를 접근시켰을 때 대전체와 가까운 표면에는 다른 종류의 전하가, 먼 표면에는 같은 종류의 전하가 유도되는 현상. 전기력 전하를 띠고 있는 물체사이에 작용하는 힘

148

7 전기

7.1 전기의 발생


연습 문제 유형 1 : 대전열 나무와 마찰시켰을 때 양으로 대전되는 물질을 모두 고르시오. ㄱ. 털가죽

ㄴ. 에보나이트

ㄷ. 고무

ㄹ. 유리

유형 2: 대전체 실에 달린 중성 도체구에 음으로 대전된 에보나이트 막대를 가져가면 도체구는 어떻게 되는지 고르시오. ① 움직이지 않는다. ② 에보나이트 막대와 가까워진다. ③ 에보나이트 막대와 멀어진다.

유형 3: 검전기 다음과 같은 순서로 검전기와 유리막대를 조작하였을 때 마지막 단계에서 검전기의 금속박은 어떻게 되는지 고르시오. (1) 음으로 대전된 에보나이트 막대를 검전기의 금속판에 대었다가 땐다. (2) 유리막대를 털가죽과 마찰시킨다. (3) (2)의 유리막대를 (1)의 검전기의 금속판에 접근시킨다. ① 벌어졌던 금속박이 오므라든다. ② 벌어졌던 금속박이 더 벌어진다. ③ 벌어지지 않았던 금속박이 벌어진다. ④ 아무 변화도 없다.

유형 4: 검전기의 응용 다음과 같은 순서로 검전기를 조작하였을 때 마지막 단계에서 검전기의 금속박이 오므라들었다면 (3)의 나무는 무슨 종류의 전하로 대전되어 있는 것인지 말하시오. (1) 양으로 대전된 유리 막대를 검전기의 금속판에 접근시킨다. (2) (1)의 상태에서 검전기의 금속판에 손을 살짝 대었다가 때고 유리 막대를 치운다. (3) (2)의 검전기의 금속판에 대전된 나무를 접근시킨다. 7 전기

7.1 전기의 발생

149


전류

cba

2

Flickr / popcorncx

7 전기

주요 개념 이해

“안녕하세요. 9시 뉴스 첫 번째 소식입니다. 서울의 한 가정집에서 화재가 발생하여 아파트

01 전류를 이해한다.

전체가 불에 타는 사고가 발생하였습니다. 화재의 원인은 전기 제품 과다 사용에 의한

02 간단한 전기회로에 대해 안다.

과부하라고 합니다. 우리 모두 화재 위험에 조금 더 주의를 기울이도록 합시다.” 뉴스를 보던 윤리는 아파트 전체가 타버렸다는 소식에 깜짝 놀랐다. 그런데 기자가 말해준 화재의 원인이 잘 이해가 되지 않아 아버지께 여쭈어 보았다. “텔레비전, 컴퓨터, 헤어 드라이어, 가스레인지, 전등 등의 전자제품 여러 개를 동시에 사용하면 전선에 흐를 수 있는 전류의 양보다 더 많은 전류가 흘러 문제가 생기게 된단다. 그러니까 안 쓰는 전자제품은 항상 코드를 뽑아 놓고 여러 개를 동시에 오랫동안 사용하는 일이 없도록 하거라.” 아버지께서 말씀하신 ‘전류’의 정체는 무엇일까?

도체 금속, 물, 인체 같이 음전하가 비교적 자유롭게 움직일 수 있는 물질을 도체라 한다.

전류와 도체에서의 전하 이동 참고

전류는 전하를 띤 입자의 흐름이다. 더 엄밀히 말하자면 단위시간당 이동하는 전

전류의 정의

I=

하의 양이다. 예를 들어 대전체와 중성인 도체를 도선으로 연결하면 그 도선을 따

∆Q ∆t

라 전하가 이동하게 되는데 이것을 전류가 흐른다 라고 한다. 하지만 이 경우 전

∆Q : 이동하는 전하량

하가 계속해서 이동하는 것이 아니라 대전체와 중성인 도체 전체에 고르게 분포

∆t : 걸린시간

되고 나면 더이상 이동하지 않게 되어 일정 시간 이후에는 전류가 흐르지 않는다.

전류의 단위는 A(암페어)이다. 전하량은 전하의 양을 뜻하는 말이며, 단위는 C(쿨롱)다. 1C는 전자 6.25×1018개 만큼의 전 하의 전하량이다.

전류와 건전지 어떤 물체에 전류가 계속 흐르게 만들려면 전하가 고르게 분포되지 않도록 하고 가만히 있게 놔두면 않된다. 이런 작용을 일으키는 것이 바로 건전지이다. 건전지의 (-)극에서는 전자를 밀어내고 (+)극에서는 전자를 잡아당겨 (-)극에서 (+)극으로 전자가 이동하면서 전류를 흐르게 하는 것이다. 그런데 전자가 발견되기 전, 전류 의 방향을 (+)극에서 (-)극으로 정했기 때문에 전자의 이동방향과 전류의 방향은 서로 반대이다.

150

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


전기회로와 전류계 전류가 흐르도록 건전지, 도선, 전구 등을 연결해 놓은 것을 전기회로라 한다. 전 류계는 전기회로에 흐르는 전류의 세기를 측정할 때 사용하는 기구이다. 전류계 를 전기회로에 연결할 때는 건전지의 (+)극에 연결된 도선을 전류계의 (+)단자에, (-)극에 연결된 도선을 전류계의 (-)단자에 연결한다. 또, 측정하고자 하는 도선에 직렬로 연결한다. 전류계는 얼마 만큼의 전류가 건전지에서 나와 전기기구로 흘러 들어가는지를 알아보기 위해 항상 전기기구와 일렬로 연결한다. 마치 고속도로 톨게이트에서 조사원이 자동차 통행량을 측정하는 것과 같이 전류 가 전기기구로 흘러들어가는 길 앞에 전류계를 설치하여 전류의 양을 측정한다고 생각해볼 수 있다.

직렬 회로 직렬 회로란, 회로의 구성요소(소자)들을 일렬로 연결한 회로를 말한다. 즉, 하나의 도선에 모든 소자들을 연결한 회로이다. 두 전구를 가지고 만든 직렬회로는 예를 들어 그림 1처럼 표현할 수 있다. 첫 번째 물레방아를 흐르는 물의 양은 두 번째 물레방아를 흐르는 물의 양과 같다. 전구를 물레방아에 비유하고 전류의 흐름을 물의 흐름에 비유하자면 , 이는 두 전구에 흐르는 전류가 직렬로 연결된 물레방아

같음을 의미한다. 따라서 두 전구가 같은 전구라면 두 전구의 밝기는 같다. 전기회로를 물의 흐름으로 표현해서 이해하는 방법은 겉보기에는 서로 다른 현상을 모아놓은것 같지만 실험을 해보면 거의 같은 결과를 주기때문에 자주 쓰이는 이해 방법중 하나이다.

7 전기

7.2 전류

151


병렬 회로 병렬 회로란, 회로를 여러 갈래로 나눈 후 각 소자들을 나란히 연결한 회로를 말한다. 두 전구를 가지고 만든 병렬 회로는 그림 2로 표현할 수 있다. 물 줄기가 두 갈래로 나뉘어지기 때문에 나뉘어진 수로들에 흐르는 물의 양은 원래 수로에 병렬로 연결된 물레방아

흐르던 양보다 적지만, 다시 합쳐진 뒤에는 나뉘기 전과 같은 양의 물이 흐른다. 즉 한 길로 흐르던 전류가 두 갈래로 나뉘어져 흐르다가 다시 한 길로 합쳐져서 흐른다고 보면 된다.

수로에 흐르는 물의 양과 전하량 수로에 흐르는 물의 양은 전기회로에서의 전하량과 원리가 같다. 전하량은 도선 속에서 새로 만들어지거나 없어지지 않고 보존된다.

용어 정리 전하량 어떤 물체 또는 입자가 띠고 있는 전기의 양. 도체 음전하가 비교적 자유롭게 움직일 수 있는 물질 전류 전하가 이동하는 것. 전류계 전기회로에 흐르는 전류의 세기를 측정하는 기구

기호 정리 기호

의미

표준 단위

Q

전하량

C(쿨롱)

I

전류

A(암페어)

전구 스위치 전지 전류계(Ammeter)

주의할 점 : 전류와 전하의 이동 옛 과학자들은 전류의 방향을 (+)극에서 (-)극으로 정하였다.원자의 내부구조에 대해 알기 전 까지는 (+)전하가 (+)극에서 (-)극으로 흐른다고 생각했었다. 그런 데 후에 원자가 원자핵과 전자로 이루어져있다는 것이 발견되었고, 그래서 전류가 흐르는 것은 전자가 (-)극에서 (+)극으로 이동하기 때문인 것으로 밝혀졌다. 따라 서 전류의 방향을 전자의 이동방향과 같은 (-)극에서 (+)극으로 하는 것이 옳았으 나 여태까지 쓰여왔던 전류의 방향을 바꾸기가 쉽지 않아 바꾸지 않고 계속 쓰기 로 하였다. 그래서 전자의 이동방향과 전류의 방향은 서로 반대가 되었다. 152

7 전기

7.2 전류


연습 문제 유형 1 : 회로와 수로 이동하는 전자를 물에 비교하였을 때, 알맞게 짝지어지지 않은 것은 무엇인지 고 르시오. ① 건전지와 펌프 ② 전구와 물레방아 ③ 전류와 물의 흐름

유형 2: (여러 개의) 전구에 흐르는 전류의 세기 똑같은 전구 A, B 그리고 C, D가 같은 전지에 연결되어 있다. 네 전구의 밝기를 비교하시오.

7 전기

7.2 전류

153


전압

Flickr / epsilon289

7 전기

cbna

3

주요 개념 이해

현종이는 CD플레이어로 소녀시대 CD를 열심히 감상하고 있었다. 흐뭇하게 음악을 듣고

01 전압의 의미와 전압계를 사용하는

있었는데 어머니께서 빨리 영어공부를 하라고 잔소리를 하셨다. 현종이는 할 수 없이 영어

방법에 대해 이해한다.

테이프를 듣기 위해서 카세트를 꺼냈다. 영어 공부가 하기 싫어 CD플레이어와 카세트를

02 전지의 연결방법에 따른 차이점을

이리 저리 살펴보던 현종이는 CD플레이어 뒷면에는 4.5V라는 글씨가 써져 있고, 카세트

이해한다.

뒷면에는 1.5V x 6 이라는 글씨가 써 있는 것을 발견하였다. 이처럼 각 전기 제품에는 그 제품을 작동시키는데 필요한 전압에 대한 정보가 표시되어 있다. 그러면 전압이란 무엇일까? 그리고 현종이가 CD플레이어 뒷면에서 발견한 V라는 알파벳은 무엇을 나타내는 것일까?

전압 - 전압이란, 전기 회로에 전류를 흐르게 할 수 있는 능력을 말한다. [단위 : V(volt, 볼트)] - 물의 흐름을 예로 들어 어떻게 하면 물이 흐르는지를 생각해 보자. 물은 어느 한 곳에서 다른 곳으로 흐르기 위해 두 곳의 압력��� 달라야 한다. 이 압력의 차이 는 음료수를 빨대로 마시거나 호스를 이용해 물을 뿌릴 때를 예로 들 수 있다. 수 압이 물을 흐르게 하는 것과 같이 전압은 전류를 흐르게 한다. 또 다른 방식으로도 이해할 수 있는데, 높이차이에 따른 물의 흐름을 생각하면 된다. 계곡의 물은 높이차이때문에 산의 정상에서 밑으로 흐른다. 이처럼 전류도 전압에 의해 발생하는 높이차이 떄문에 (+)극에서 (-)극으로 흐른다는 것을 알 수 있다. - 건전지는 전압을 가지고 있어서 전류를 흐르게 하는 능력을 가지고 있다.

전지의 연결 01

직렬 연결 : 전지의 (+)극과 다른 전지의 (-)극을 차례로 연결

→ 전지를 직렬로 연결한 경우는 물통 2개를 수직으로 이어 세운 것과 같다. 이렇게 하면 물통이 1개일 때보다 더 큰 수압으로 물이 흘러나오게 된다. 또는 물이 흐르는 높이차를 원래의 것에 대해 2배로 만들어 주었다고 생각하면 된다. 그러면 수압의 세기가 두배로 높아지게 된다. → 전체 전압은 전지 전압의 두 배가 된고, 전구의 밝기도 더 밝아진다.

154

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


02

병렬 연결 : 전지의 (+)극은 (+)극끼리, (-)극은 (-)극끼리 연결

→ 전지를 병렬로 연결한 경우는 물통 2개를 나란히 세운 것과 같다. 이는 물통 1개일 때와 수압은 똑같지만, 물의 양이 2배이므로 더 오랫동안 물이 흘러나온다. 또다른 방식으로 생각해보면 높이차가 같고 물이 흐르는 폭포 두개를 나란히 설치했다고 볼 수 있다. 높이차는 같아서 수압은 둘다 똑같지만 두개의 폭포이기 때문에 두 배 만큼 많은 물이 흘러 더 오래간다. → 전체 전압은 전지 한 개의 전압과 같아 전구의 밝기는 변하지 않지만, 전구를 오랫동안 켤 수 있다.

전압을 측정하기 위한 전압계의 사용 - 전압계는 전압을 측정하는 기계를 말한다. - 측정하고자 하는 회로에 병렬로 연결 - (+)단자는 전원의 (+)극, (-)단자는 전원의 (-)극과 연결한다 - 전압계에는 하나의 (+)극, 세 개의 (-)단자가 있다. (-)단자는 각각 측정할 수 있는 최대 전압이 적혀 있는데, 연결한 (-)단자에 따라 표시판의 눈금을 다르게

cba Flickr / Sturier

읽어야 한다.

용어 정리 전압 전류를 흐르게 하는 능력 (단위 : V(볼트)) 전압계 전압을 측정하는 기기. 전지 전압을 발생시켜 전류를 흐르게 만드는 장치

기호 정리 기호

의미

표준 단위

V

전압(Voltage)

V(볼트)

전압계(Voltmeter)

7 전기

7.3 전압

155


연습 문제 유형 1 : 총 전압 계산 다음 회로의 전지들이 모두 1.5V의 전압을 갖는 똑같은 전지라 하자. 전체 전압을 구하시오. (1)

(2)

(3)

(4)

유형 2 : 전지 연결에 따른 전구의 밝기 변화 (1) 다음 그림의 두 전구의 차이점을 말하시오.

(2) 다음 그림의 두 전구의 차이점을 말하시오.

156

7 전기

7.3 전압


157


전압과 전류의 관 계, 저항

Flickr / mr.beaver

7 전기

cbna

4

주요 개념 이해

학교에서 전압에 대해 공부한 윤아는 요즘 여기저기 전압계를 가지고 다니며 전압을 측정하는 것이

01 전압과 전류의 관계, 옴의 법칙을 안다.

취미이다. 윤아는 할머니 댁에 놀러 갈때도 전압계를 가지고 갔다. 윤아가 할머니 댁 거실 전등의

02 저항의 정의와 저항의 크기에 따른

전압을 측정해 본 결과 220V 였다. 할머니께서는 새로 지은 비닐하우스를 구경시켜 주겠다고 하셨다.

물질의 분류를 안다.

할머니께서는 비닐하우스에도 전구를 달았다고 자랑하시며 집에서부터 길게 전선을 끌어왔다고 하셨다. 그런데 윤아가 비닐하우스 전구의 전압을 측정해본 결과 거실 전등과는 다르게 180V 밖에 되지 않았다. 왜 멀리 전선을 끌어온 비닐하우스의 전구는 낮은 전압을 나타내는 것일까?

저항 참고

- 저항이란, 전류가 흐를 때 방해 받는 성질을 말한다.

저항의 정의

R=ρ

→ R 로 표시, 단위는 Ω이며 ohm, 옴이라 읽는다.

d A

- 전기 저항이 생기는 이유는 전자들이 이동하면서 물체나 도선 내의 원자들과 충

R : 저항 ρ : 비저항(물질의 특성으로서 물질마다 다름) d : 도선의 길이 A : 도선의 단면적

돌하기 때문이다. 실생활에선 전구, 도선, 금속, 유리등 거의 모든 물질들이 저항 을 갖고 있다. 그러나 현재의 교육과정에서 문제를 풀 때는 전기회로에서 저항이 라는 표시를 통해서만 전기저항을 나타내고 그 나머지 부분들은 저항을 갖지 않 는다고 간단하게 생각하여 문제를 푸는 것이 일반적이다. - 전기 저항에 영향을 주는 요인 01

물질의 종류

02

도선의 길이와 단면적 : 전기 저항은 도선의 길이에 비례하고, 단면적에 반비

례한다. 도선의 길이가 길수록 전자가 이동하면서 많은 원자들과 부딫히게 되고 따라서 저항은 커진다. 단면적이 넓어질수록 전자가 지나가는 길이 넓어져서 많은 전자들이 도선을 따라 흐를 수 있어서 저항은 줄어들게 된다.

158

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


옴의 법칙 - 전류와 전압, 저항과의 관계 → 도선에 흐르는 전류(I)의 세기는 전압(V)에 비례하고, 저항(R)에 반비례한다.

V = IR - 전압, 전류, 저항 사이의 관계 그래프

저항이 일정할 때

전류는 전압에 비례

전류가 일정할 때

전압이 일정할 때

전압은 저항에 비례

전류는 저항에 반비례

-옴의 법칙에 의해 저항이 일정할 때 전압이 커지면, 회로에 흐르는 전류의 세기 도 커진다. 전류세기를 일정하게 유지하면서 전압을 크게하면 저항은 커지게 된 다. 전압을 일정하게 유지하려면 전류세기를 크게할 떄 저항은 작게 변화시켜야 한다.

도체와 부도체 - 도체란, 저항이 작아서 전류가 잘 흐르는 물질을 말한다. 예

대부분의 금속, 전선의 재료로 주로 이용하는 은과 구리도 도체에 포함된다.

- 부도체(절연체)란, 저항이 매우 커서 전류가 거의 흐르지 않는 물질을 말한다. 예

도자기, 고무, 플라스틱 등

용어 정리 저항 전자들의 이동을 방해하는 성질(단위 : Ω(ohm, 옴)) 옴의 법칙 도선에 흐르는 전류의 세기는 전압에 비례하고, 저항에 반비례한다. 도체 저항이 작아 전류가 잘 흐르는 물질 부도체(절연체) 저항이 커서 전류가 잘 흐르지 못하는 물질

기호 정리 기호

의미

표준 단위

V

저항(Resistance)

Ω(옴)

저항

7 전기

7.4 전압과 전류의 관계, 저항

159


연습 문제 유형 1 : 전기 저항에 대한 이해 길이가 l 이고, 단면적이 A 인 도선을 균일하게 잡아당겨서 길이를 4l 로 만들었 다면, 저항은 처음의 몇 배가 되는지 구하시오.

유형 2 : 저항과 전류, 전압 사이의 관계식(옴의 법칙) 사용 (1) 저항의 크기를 모르는 전구에 오른쪽 그림과 같이, 전압계와 전류계를 설치했

V A

다. 측정 결과, 전구 사이에 걸리는 전압은 3V, 전구를 흐르는 전류는 6A가 나왔 다. 전구의 저항을 구하시오.

(2) 위 실험에 이어서, 전압을 모르는 다른 전지를 바꿔 끼던 과정에 실수로 전압 계를 떨어뜨려 전압계가 고장이 났다. 어쩔 수 없이 새로운 전지로 바꾸고 전류계 만 장치한 채로 측정한 결과 10A가 나왔다. 새로운 전지의 전압을 구하시오.

160

7 전기

7.4 전압과 전류의 관계, 저항


161


저항의 연결

Flickr / stuckincustoms

7 전기

cbna

5

주요 개념 이해

도희네 가족은 크리스마스를 맞이해서 트리를 장식하기로 했다. 반짝거리는 꼬마전구 장식은 도희가

01 저항을 직렬과 병렬로 연결했을 시

맡았다. 꼬마전구 100개가 일직선으로 연결된 트리 장식용 꼬마전구를 문구점에서 사고 트리에 장식한

전체 저항의 변화를 이해한다.

뒤에 불이 들어오게 하기 위해 스위치에 연결했다. 도희는 전구가 환하게 빛났으면 좋겠다는 생각에 200V나 되는 스위치에 연결하였는데 꼬마전구에 들어오는 불빛은 생각보다 너무 약했다. 도희는 문구점에서 불량 꼬마전구를 팔았다며 화가 머리끝까지 났다. 정말 꼬마전구가 불량이었던 것일까?

회로에서 저항을 직렬로 연결했을 때 저항,전압,전류의 공식

직렬로 연결한 두 저항을 R1 , R2 라 하고, 각 저항에 걸리는 전압을 V1 , V2 라 하자. 이때 전체 전압은 두 전압의 합과 같다.

V = V1 + V2

직렬 연결의 경우, 앞에서 설명했듯이 두 저항에 흐르는 전류의 크기는 똑같다. 이를 I 라 하면 각 저항에 걸리는 전압은

V1 = IR1 , V2 = IR2

가 된다. 전체 저항을 R 이라 하면

V = V1 + V2 = IR1 + IR2 = I(R1 + R2 ) ⇒ IR = I(R1 + R2 )

⇒ R = R1 + R2

- 저항을 직렬 연결했을 시 전체 저항은 각각의 합이 되며, 즉 각각의 저항보다 크다.

162

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


회로에서 저항을 병렬로 연결했을 때 저항,전압,전류의 공식

직렬과 마찬가지로 두 저항을 R1 , R2 라 하고, 각 저항에 흐르는 전류를 I1 , I2 라 하면, 전체 전류는 각 저항에 흐르는 전류의 합과 같다.

I = I1 + I2

저항을 병렬 연결했을 때 각 저항에 걸리는 전압은 전체 전압의 크기와 같다. 이 를 V 라 하면

I1 =

V V , I2 = R1 R2

로 나타낼 수 있다. 이 때, 전체 저항을 R 이라 하면

V V 1 1 + =V( + ) R1 R2 R1 R2 1 1 = + R1 R2 1 1 =V( + ) R1 R2

I = I1 + I1 = 1 R V ⇒ R ⇒

- 저항을 병렬 연결 했을 때, 전체 저항은 각각의 저항보다 작아진다.

7 전기

7.5 저항의 연결

163


회로에서 저항을 혼합 연결했을 때 저항,전압,전류의 공식 -저항의 혼합 연결은 저항의 직렬 연결과 병렬 연결을 혼합하여 연결한 방법으로 실제 가전제품에서는 이러한 연결 방식이 가장 흔하게 쓰인다.

- 위 그림에서 보듯 저항의 혼합 연결은 계산하기 복잡해 보이지만, 이것을 R1 따로, R2 , R3 따로 계산하면 쉽다. 어렵게 생각하지 말고 R2 , R3 가 병렬 연결 된 것을 하나의 저항으로 보고, 이를 계산한 다음 이 저항과 R1 이 직렬 연결되어 있다고 생각하자. - 전체 전압은 V = V1 + V2 = V1 + V3 전체 전류는 I = I1 = I2 + I3 따라서 전체 저항은 R = R1 +

R2 R3 R2 + R3

한 눈에 보는 저항의 연결 직렬 연결

병렬 연결

전류

I = I1 = I2 (같다)

I = I1 + I2 (더한다)

전압

V = V1 + V2 (더한다)

V = V1 + V2 (같다)

저항

⇒ R = R1 + R2 (더한다) ⇒

1 1 1 = + (역수끼리 더한 것의 역수) R R1 R2

용어 정리 저항의 직렬 연결 여러 개의 저항을 한 줄로 연결하는 방법. 저항이 길어지는 효과 저항의 병렬 연결 각 저항의 양쪽 끝을 이어서 연결하는 방법. 저항의 단면적이 증 가하는 효과

164

7 전기

7.5 저항의 연결


문제 유형 유형 1 : 저항의 연결에 따른 크기차이 (1) 다음 회로의

(A)

=3Ω,

=6Ω,

=9Ω이라 할 때, 전체 저항을 구하시오.

(B)

(2) 다음 회로의 전지는 모두 전압 1.5V의 같은 전지, 저항은 모두 3 Ω의 같은 저 항이라 했을 때 전체 전류의 크기를 순서대로 나열하시오.

7 전기

7.5 저항의 연결

165


166

7 전기


8

혼합물의 분리 8.1 순물질과 혼합물 8.2 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리 8.3 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리 8.4 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리 8.5 크로마토그래피 및 복잡한 혼합물의 분리


순물질과 혼합물

Flickr / twopretty

8 혼합물의 분리

cbnd

1

주요 개념 이해

연태는 여자친구 생일선물로 금목걸이를 사기 위해서 금은방에 갔다. 하지만 순금 목걸이는 너무

01 순물질과 혼합물을 구별하고 각각의

가격이 비싸 여자친구에게 선물을 해주기에는 연태는 돈이 없었다. 하지만 여자친구 생일날 연태는 여자친구에게 금목걸이를 선물해 주었다. 어떻게 연태는 여자친구에게 금목걸이를 선물해 줄 수

성질을 이해한다.

있었을까?

순물질과 혼합물 - 불순물이 섞여 있지 않고 한 종류의 물질만으로 이루어진 물질을 순물질이라 한다. 순물질은 녹는점, 끓는점, 밀도 등이 일정하고 가열냉각곡선에서 수평한 부분이 나타난다. ① 홑원소 물질: 한 가지의 원소로 되어 있는 순물질 예) 수소, 산소, 철, 금, 구리 ② 화합물: 두 가지 이상의 원소로 되어 있는 순물질 예) 염화나트륨, 에탄올, 이산화탄소 - 성질이 다른 두 가지 이상의 순물질이 본래의 성질을 그대로 지닌 채 섞여있는 물질을 혼합물이라 한다. 녹는점, 끓는점, 밀도 등이 일정하지 않고 가열냉각곡선이 다양하게 나타난다. ① 균일 혼합물: 성분들이 고르게 섞여 있는 혼합물, 가만히 두어도 가라앉는 물질이 없다. 예) 소금물, 설탕물 ② 불균일 혼합물: 성분이 고르게 섞여 있지 않은 혼합물, 가만히 두면 가라앉는 물질이 있어 혼합물의 위와 아래 부분의 구성이 달라진다. 예) 흙탕물, 우유

168

배움을 나누는 사람들

균일 혼합물 중학교 2학년 과학

불균일 혼합물


혼합물의 가열, 냉각 곡선 - 혼합물의 가열곡선 ① 고체 + 고체 혼합물 성분 물질의 비율에 따라 녹는 온도가 달라지며 성분 물질보다 녹는점이 낮다. ② 고체 + 액체 혼합물 액체가 기화되어 혼합물의 농도가 진해질수록 끓는점이 더욱 높 아진다. (끓는점 오름) 예) 소금물의 끓는점은 100℃보다 높으며 물이 계속해서 증발하 면서 끓는점이 더욱 높아진다. ③ 액체 + 액체 혼합물 성분 물질의 개수만큼 수평한 구간이 나타나며 각각의 수평한 구 간은 순물질 상태에서보다 약간 높은 온도에서 나타난다. - 혼합물의 냉각곡선 어는점(녹는점)의 경우, 혼합물의 녹는점이 순물질의 경우보다 낮아진다. 예) 소금물은 물보다 낮은 온도에서 얼기 시작하며, 소금물이 얼기 시작하면 물이 얼음으로 계속해서 변하면서 소금물의 농도가 진해지게 된다. 따라서 소금물이 진해질수록 어는 온도는 점점 내려간다. (어는점 내림) 이를 이용하여 겨울철 자동차의 냉각수에 부동액을 섞어 냉각수가 얼지 않도록 하기도 한다.

8 혼합물의 분리

8.1 순물질과 혼합물

169


용어 정리 순물질 다른 물질이 섞이지 않고 한 가지의 물질만으로 이루어진 것 혼합물 성질이 다른 두 가지 이상의 순물질이 본래의 성질을 그대로 지닌 채 섞 여있는 것 홑원소물질 한 가지 원소로만 이루어진 순물질 화합물 두 가지 이상의 원소로 이루어진 순물질 균일혼합물 성분들이 고르게 섞여 있는 혼합물 불균일혼합물 성분들이 고르게 섞여 있지 않는 혼합물 끓는점 물질이 끓기 시작하는 온도 어는점(녹는점) 물질이 얼기(녹기) 시작하는 온도

170

8 혼합물의 분리

8.1 순물질과 혼합물


연습 문제 유형 1: 순물질과 혼합물 구분하기 기본적으로 순물질과 혼합물에는 어떠한 것들이 있는지 알고 있어야 한다. 다음 여러 물질들을 순물질과 혼합물(균일 혹은 불균일)로 구분해보자. [순금, 14K 금반지, 우유, 물, 철, 다이아몬드, 잉크, 수은]

유형 2: 순물질��� 혼합물의 끓는점 같은 양의 물과 소금물을 같은 세기의 불로 따로따로 가열하여 모두 날려보냈다. 액체가 모두 사라지기까지 물과 소금물 중 어느 것이 더 오랜 시간이 걸리는가?

유형 3: 순물질과 혼합물 물, 소금과 같이 (

) 물질로만 이루어져 있는 것을 순물질이라 하고, 음료수,

소금물 등과 같이 두 가지 이상의 순물질이 섞여 있는 것을 ( 이러한 (

)은(는) 각각의 성질에 따라 (

하여 구분할 수 있다. 혼합물은 ( 의 끓는점은 (

8 혼합물의 분리

8.1 순물질과 혼합물

)차, (

)혼합물과 (

)하지 않고, 순물질의 끓는점보다 (

)(이)라 한다. ), (

)등을 이용

)혼합물로 나뉜다. 혼합물 ).

171


Flickr / Cayusa

8 혼합물의 분리

밀도 차를 이용한 혼합물의 분리

cbn

2

주요 개념 이해

대학생이 된 대현이는 화가 난 여자친구의 기분을 풀어주기 위해 함께 칵테일을 마시러 갔다. 대현이가

01 밀도 차를 이용해 혼합물을 분리하는

주문한 ‘레인보우 칵테일’을 본 여자친구는 얼굴이 밝아졌다. 위의 그림과 같이 무지개처럼 색깔 별로

방법을 다양한 예를 통해 배운다.

층층이 쌓인 예쁜 음료수였다. 여자친구의 화난 마음은 눈 녹듯 사라졌다. 이렇게 예쁜 레인보우

02 분별 깔때기의 사용 방법을 익힌다.

칵테일을 어떻게 만든 것일까?

밀도차를 이용하여 혼합물 구분하기 모든 물질는 밀도를 가진다. 밀도는 물질의 특성이며 같은 물질은 같은 밀도를 가진다.

고체 혼합물의 분리 밀도가 다른 두 고체 성분의 혼합물을 두 성분의 중간 정도의 밀도를 갖고 두 성분이 용해되지 않는 액체 속에 넣어서 분리하는 경우를 실생활에서 많이 찾아볼 수 있다. 다음의 예들을 살펴보자. ① 볍씨들을 소금물 속에 담가놓으면 좋은 볍씨는 물에 가라앉고, 쭉정이는 물에 뜬다. ② 금이 들어있는 모래를 쟁반 위에 두고 물 속에서 흔들면 밀도가 큰 금은 가라앉지만 모래는 물에 씻겨 나간다. ③ 바가지 2개를 아래 위로 하여 위의 바가지를 흔들면서 내리면 밀도가 큰 돌이 위의 바가지에 남는다. ④ 달걀을 오래되었을 때 공기집이 생겨 부피가 커지므로 밀도가 작아진다. 따라서 밀도가 달라진 달걀 2개를 구별이 가능할 정도로 농도를 맞춘 소금물에 넣으면 물에 뜨는 달걀은 오래된 것이고 가라앉은 것은 신선한 것이다. ⑤ 플라스틱 용기마다 밀도가 다르므로 두 가지의 다른 밀도의 중간 정도의 용액을 이용하면 쉽게 분리할 수 있다. 이처럼 물에 녹지 않는 고체가 섞여있는 경우에는 밀도 차를 이용하여 혼합물을 분리할 수 있다. 172

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


더 좋은 볍씨, 더 싱싱한 달걀을 분리 하기 위해서 물보다 소 금물이 더 좋은 이유 볍씨를 고르기 위해 물속에 볍씨를 넣으면 물보다 밀도가 작은 것은 뜨고 물보다 밀도가 큰 것은 가라앉는다. 알찬 볍씨를 고르기 위해서는 볍씨보다 밀도가 아주 조금 더 작은 쭉정이도 걸러져야 하므로 액체의 밀도가 더 증가해야 한다. 따라 서 물 대신 농도가 진한 소금물을 넣어 액체의 밀도를 증가시키면 더 많은 쭉정이 가 떠오르게 된다.

서로 섞이지 않는 액체 혼합물의 분리 - 밀도가 다르고 두 액체가 서로 섞이지 않는 혼합물이라면 스포이트나 분별 깔때기를 이용한다. 스포이트는 분리할 액체의 양이 적을 때 사용하며 분별깔때기는 분리할 액체의 양이 많을 때 사용한다. 액체 혼합물

밀도가 작은 것 (위층)

밀도가 큰 것 (아래층)

식용유와 물

식용유

물과 석유

석유

물과 수은

수은

물과 에테르

에테르

물과 사염화탄소

사염화탄소

- 분별 깔때기 사용의 예 (물 + 식용유 혼합용액의 분리) ① 분별깔때기의 콕을 막고 마개를 열어 물과 식용유의 혼합용액을 넣은 후 다시 마개를 닫는다. ② 분별 깔때기를 잡고 흔든 다음 링에 놓아두면 잠시 후 두 층으로 분리된다. 주의할 점: 분별 깔때기 내부의 압력이 커지는 것을 막기 위해 흔드는 중간에 콕을 열어 안에 생긴 증기를 빼낸다. ③ 콕을 열어 액체를 따라 낼 때에는 마개를 열어준다. ④ 먼저 마개를 연 다음 콕을 열어 아래층의 액체만 받아내고 콕을 닫는다 ⑤ 경계면 부근의 액체는 따로 받아 내고 남아 있는 위층의 액체는 분별 깔때기의 위쪽으로 따라낸다.

스포이트를 사용하여 분리하기

8 혼합물의 분리

8.2 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리

스포이트를 사용하여 분리하기

173


용어 정리 밀도 물체가 단위 부피당 갖는 질량 (단위: g/cm3, kg/m3, g/mL등) 분별 깔때기 서로 섞이지 않는 액체 혼합물을 분리하는 기구로 액체의 양이 많 을 때 사용한다.

스포이트 서로 섞이지 않는 액체 혼합물을 분리하는 기구로 액체의 양이 적을 때 사용한다.

174

8 혼합물의 분리

8.2 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리


연습 문제 유형 1: 혼합물의 분리 방법 다음은 물질의 어떤 특성을 이용한 혼합물의 분리 방법인가? 물과 에테르의 혼합물을 분리할 때: ( 볍씨와 쭉정이를 분리할 때: (

) )

물과 에탄올의 혼합물을 분리할 때: (

)

플라스틱을 재활용하기 위해 분리할 때: (

)

유형 2: 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리 밀도 = (

)/(

)

밀도가 다른 두 고체 성분의 혼합물을 분리할 때 사용하는 액체는 두 성분의 (

)정도의 밀도를 갖는다.

서로 섞이지 않는 액체 혼합물을 분리할 때 사용하는 기구들 중 ( 분리할 액체의 양이 많을 때 사용하고 (

)은(는)

)은(는) 액체의 양이 적을 때 사

용한다. 물과 식용유의 혼합물을 분리할 때 물은 밀도가 ( 있게 되고 식용유는 밀도가 (

8 혼합물의 분리

8.2 밀도 차를 이용한 혼합물의 분리

)기 때문에 (

)기 때문에 (

)층에

)층에 있게 된다.

175


Flickr / double-h

8 혼합물의 분리

끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리

cbnd

3

주요 개념 이해

인해는 정유공장에서 일하시는 아버지의 일터로 견학을 갔다. 들어가자마자 보이는 것은 커다랗고 높

01 증류 및 분별증류의 정의를 알 수 있다.

은 탑이었다. 신기해하는 인해를 위해 아버지께서는 친절히 설명해주셨다. “저건 증류탑이란다. 증류탑

02 분별증류를 이용한 원유의 분리를

에 원유를 넣으면 원유가 여러 가지 물질로 분리되어 나오지. 원유로부터 LPG, 휘발유, 경유, 윤활유 등

이해한다.

을 얻을 수 있어. 인해는 신기해하면서 궁금해했다. 어떻게 원유로부터 많은 물질이 나올 수 있는 거지?

증류 - 증류란 끓는점의 차가 큰 액체들끼리 서로 섞인 혼합물을 가열할 때 나오는 기체를 냉각하여 순수한 액체를 얻는 방법을 말한다. (예) 소주고리) - 잉크에서 순수한 물 분리하기 ① 삼각 플라스크에 잉크를 1/3정도 넣고, 갑자기 끓어 오르는 것을 막기 위해 끓임쪽 2~3개를 함께 넣어 가열한다. ② 삼각 플라스크에 연결한 유리관에 젖은 휴지를 감아준다. (젖은 휴지는 유리관을 차갑게 해서 뜨거운 수증기가 냉각되어 물로 시험관에 모 일 수 있게 한다.) ③ 유리관에서 흘러 나오는 액체를 찬물 속에 담긴 시험관에 모은다 ④ 시험관에 모아진 액체에 푸른색 염화코발트 종이를 대어 보고, 밀도를 측정하 여 물이 제대로 분리되었는지 확인한다. (푸른색 염화코발트 종이는 물과 반응하면 붉은 색으로 변해, 모아진 액체가 물인 지 알아볼 수 있다. 밀도는 물질의 특성이므로 잉크에서 물이 잘 분리되었다면 측 정한 밀도는 일반적인 물의 밀도인 1g/mL이 나올 것이다.)

176

배움을 나누는 사람들

중학교 2학년 과학


분별증류 - 분별증류란 끓는점이 다른 여러 액체의 혼합물을 끓는점의 차에 따라 끓는점이 낮은 물질부터 차례대로 분리하는 방법을 말한다. 끓는점의 차가 작을수록 끓는점이 낮은 성분이 끓어 나올 때 끓는점이 높은 성분이 섞여 나오므로 증류를 여러 번 되풀이해야 한다. - 물과 에탄올 혼합물의 가열 곡선 ① A-B구간: 물과 에탄올 혼합물이 열을 흡수해 온도가 올라간다. ② B-C구간: 끓는점이 더 낮은 에탄올이 먼저 끓어 나온다. 에탄올이 끓어나오는 동안 온도가 일정하게 유지되며, 이 온도는 에탄올의 끓는점(78℃)이다. ③ C-D구간: 에탄올은 모두 기화되어 분리되고, 물만 남아 열을 흡수해 온도가 올라간다. ④ D-E구간: 끓는점이 더 높은 물이 나중에 끓어 나온다. 물이 끓어 나오는 동안 온도가 일정하게 유지되며, 이 온도는 물의 끓는점(100℃)이다.

물과 에탄올의 가열 곡선

- 물과 아세톤의 분별증류 물과 아세톤의 혼합용액을 가열하면 아세톤의 끓는점이 더 낮으므로 먼저 나오고 그 뒤로 물이 끓어 나온다. 따라서 각각의 기체를 액화시키면 물과 아세톤으로 분리할 수 있다. -증류장치 설치할 때 주의할 점! ① 온도계는 기화되어 냉각기로 가는 기체의 온도를 정확히 잴 수 있는 부분에 위치하도록 설치한다. ② 냉각기를 찬물로 꽉 채워 기체를 효과적으로 액화 시키기 위해서 냉각기에 흐르는 물은 아래에서 위로 흐르도록 한다. (물을 위에서 아래로 흘리면 냉각기에 빈공간이 생긴다.)

8 혼합물의 분리

8.3 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리

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원유의 분별증류 (증류탑) 원유는 유전에서 뽑아 올린 가공되지 않은 검은 액체를 말하며 증류탑에서 분별증류로 분리하면 끓는점이 낮은 성분부터 차례로 끓어나온다. 끓는점이 낮은 물질부터 위쪽에서 끓어나와 맨아래쪽에는 모두 분리되고 난 찌꺼기인 아스팔트가 남는다. LPG < 가솔린 < 나프타 < 등유 < 경유 < 윤활유

기체 혼합물의 분리 부탄의 끓는점은 -0.5℃고 프로판의 끓는점은 -43℃므로 이들의 혼합기체를 냉각 하면 끓는점이 높은 부탄이 먼저 분리된다. 또한 공기(질소+산소)를 분리할 때는 공기를 냉각하여 액체 공기를 만든 다음, 서 서히 가열하면 끓는점이 낮은 질소(-196℃)가 먼저 끓어 기체로 분리된다.

용어 정리 증류 끓는점의 차가 큰 두 가지 이상의 물질이 섞여 있는 혼합물을 가열할 때 나오 는 기체를 냉각시켜 순수한 액체를 얻는 방법 분별증류 서로 섞이는 액체 혼합물을 가열하여 끓는점의 차이를 이용하여 각 성 분 물질을 분리해 내는 방법 원유 유전에서 뽑아 올린 가공되지 않은 검은 액체 증류탑 끓는점의 차에 따라 원유의 각 성분을 끓는점이 낮은 성분부터 차례로 분 리하는 기구

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8 혼합물의 분리

8.3 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리


연습 문제 유형 1: 증류와 분별증류 증류나 분별증류로 혼합물을 분리하는 것은 물질의 어떤 특성을 이용한 것인가?

유형 2: 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리 서로 섞이는 액체 혼합물을 가열하여 끓는점의 차이를 이용하여 각 성분 물질을 분 리해 내는 방법을 (

)라 한다.

원유의 분리는 증류탑에서 (

)로 분리한다.

끓는점이 다른 기체 혼합물을 분리시키기 위해 냉각하면 끓는점이 ( 높은 / 낮은 ) 기체가 먼저 액체로 나오고 액체공기를 만든 뒤 서서히 가열할 경우에는 끓는점이 ( 높은 / 낮은 ) 기체가 먼저 끓어 기체로 나온다.

8 혼합물의 분리

8.3 끓는점 차를 이용한 혼합물의 분리

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Flickr / Cowtools

8 혼합물의 분리

용해도 차를 이용한 혼합물의 분리

cbn

4

주요 개념 이해

용진이 어머니께서 요리를 하시다가 갑자기 소금통이 없어졌다고 하셨다. 여기저기 찾아 다니던 현종이

01 거름, 재결정, 추출, 분별결정 등 용해도

는 동생 진주가 놀이터에서 소금통으로 모래장난을 하고 있는 것을 발견하였다. 진주 때문에 소금통에

차를 이용한 혼합물 분리 방법을

모래가 들어가서 소금을 쓸 수 없게 되었다. 화가 나신 어머니는 용진이에게 소금통에 있는 소금과 모

이해한다.

래를 분리해 놓으라고 하셨다. 용진이는 어떻게 소금과 모래를 분리할 수 있을까?

02 기체 혼합물의 분리 방법을 이해한다.

거름 - 용해도란 일정한 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 최대량(g)을 말한다.

- 거름은 분리하고 싶은 두 고체 혼합물 중 특정 고체만 잘 녹이는 용매를 이용하여 잘 녹지 않는 고체를 거름종이에 남게 하고 용매에 녹는 성분은 통과시켜 혼합물을 분리하는 방법이다. - 소금과 나프탈렌 혼합물의 분리 ① 물을 용매로 사용하는 경우: 소금은 물에 잘 녹지만, 나프탈렌은 녹지 않는다. 물에 잘 녹지 않는 나프탈렌은 거름종이에 남고 소금이 물에 녹아 거름종이를 통과하므로 물을 증발시키면 소금이 얻어진다. ② 에탄올을 용매로 사용하는 경우: 나프탈렌은 에탄올에 잘 녹지만, 소금은 녹지 않는다. 에탄올에 잘 녹지 않는 소금은 거름종이에 남고 나프탈렌이 에탄올에 녹아 거름종이를 통과하므로 에탄올을 증발시키면 나프탈렌이 얻어진다.

추출 - 추출은 혼합물 성분 중 특정한 물질만 녹이는 용매를 사용하여 물질을 분리하는 방법을 말한다. 예) 덜 익은 감을 소금물에 담그면 떫은 맛이 없어진다. 나물을 물에 담가 놓으면 아린 맛이 없어진다. 빗물에 이산화황과 산화질소가 녹아내려 비 온 뒤 공기가 깨끗해진다. 180

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중학교 2학년 과학


재결정 - 재결정은 불순물을 포함하고 있는 고체 혼합물을 높은 온도의 용매에 녹인 후 냉각하여 순수한 질을 얻는 방법을 말한다. 예) 천일염(불순물이 섞인 소금)에서 깨끗한 소금을 얻는다. 불순물을 포함한 황산구리에서 깨끗한 황산구리를 얻는다. - 질산칼륨의 재결정 과정 소량의 불순물이 섞인 질산칼륨을 물에 녹인 후 가열하여 포화 용액으로 만든다. 이 포화용액을 천천히 냉각시키면 질산칼륨이 재결정되고 거름종이 걸러주면 거름종이 위에 깨끗한 질산칼륨 결정이 남는다.

분별결정 - 분별결정은 온도에 따른 용해도의 차를 이용하여 고체 혼합물에서 순수한 물질을 분리해 내는 방법이다. 온도에 따른 용해도의 차가 큰 물질이 결정으로 석출된다. - 염화나트륨과 붕산의 혼합물 분별결정 염화나트륨과 붕산의 혼합물을 물에 녹일 때, 염화나트륨은 온도에 따른 용해도 차가 작지만, 붕산은 온도에 따른 용해도 차가 크다. 같은 양의 소금과 붕산을 더운물에 모두 녹인 후 온도를 낮추면, 낮은 온도에서는 붕산의 용해도가 낮아져 과포화상태가 되므로 붕산은 석출되지만, 소금의 용해도는 거의 변하지 않아 석출되지 않고 그대로 물에 녹아 있다.

염산나트륨과 붕산의 용해도곡선

8 혼합물의 분리

8.4 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리

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기체 혼합물의 분리 - 물에 잘 녹는 기체와 물에 잘 녹지 않는 기체가 섞여 있을 때 물에 대한 기체의 용해도 차이를 이용하여 분리할 수 있다. 이 혼합 기체를 물에 통과시키면 물에 잘 녹는 기체는 물에 녹고, 잘 녹지 않는 기체만 분리되어 나온다. - 암모니아와 공기의 혼합물의 분리 혼합기체를 물이 흐르는 깨진 유리 조각을 채운 유리관 속으로 통과시키면 암모니아는 물에 잘 녹는 기체이므로 물에 녹고 공기는 빠져 나와 분리된다. - 대기 오염 물질 제거(이산화황과 산화질소의 분리) 공기의 오염 물질인 이산화황과 산화질소는 모두 물에 잘 녹는 기체이므로 이들과 섞인 공기를 물에 통과 시키면 제거할 수 있다.

용어 정리 용해도 일정한 온도에서 용매 100g에 녹을 수 있는 용질의 최대량(g) 거름 특정한 물질만 녹이는 용매와 거름종이를 사용하여 고체 혼합물을 분리 하 는 방법 추출 특정한 물질만 녹이는 용매를 사용하여 물질을 분리해 내는 것 재결정 불순물을 포함하고 있는 고체 혼합물을 높은 온도의 용매에 녹인 후 냉각 하여 순수한 용질을 얻는 방법 분별 결정 온도에 따른 용해도의 차를 이용하여 고체 혼합물에서 순수한 물질을 분리해 내는 것

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8 혼합물의 분리

8.4 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리


연습문제 유형 1: 혼합물의 분리 방법 공기와 암모니아의 혼합기체를 분리하려면 어떤 특성을 이용하여 어떻게 분리하 는가?

유형 2: 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리 (

)란 일정한 온도에서 용매 (

)g에 녹을 수 있는 용질의 최대량(g)을

말한다. 혼합물 성분 중 특정한 물질만 녹이는 용매를 사용하여 물질을 분리해 내는 방법 을(

)(이)라 한다.

용해도의 차를 이용하여 고체 혼합물에서 순수한 물질을 분리해 내는 방법을 (

)라 한다.

공기의 오염 물질인 이산화황과 산화질소는 모두 (

8 혼합물의 분리

8.4 용해도 차를 이용한 혼합물의 분리

)에 잘 녹는 기체이다.

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cbn Flickr / cackhanded

8 혼합물의 분리

크로마토그래피 및 복잡한 혼합물의 분리

주요 개념 이해

기석이가 쉬는 시간에 화장실에 다녀와 보니 책에 펜으로 열심히 필기했던 것이 다 망가져 있었다.

01 크로마토그래피의 원리를 이해한다.

누군가가 기석이의 책에 물을 흘려서 펜이 번져 버린 것이다. 기석이는 화가 났지만 물이 묻은 부분을

02 복잡한 혼합물의 분리 요령을 알 수

다시 자세히 보니 원래 검은색 잉크였던 것이 무지개처럼 여러 가지 색을 띠고 있었다. 분명히 검은색

있다.

펜으로 필기를 했는데 여러 가지 색깔이 보이는 것이 너무나 신기했다. 물이 묻은 기석이의 책에는 왜 이러한 무늬가 생겼을까?

크로마토그래피 - 크로마토그래피란 혼합물을 물질이 잘 흡착되는 물질에 물질에 흡수시켜 각 성분이 용매에 의해 밀려 올라가는 속도의 차를 이용하여 혼합물을 분리하는 방법을 말한다. - 크로마토그래피의 장점 ① 조작이 간단하고 소요 시간이 짧다. ② 성질이 비슷한 혼합물을 분리하는데 적합하다. ③ 성분 물질의 양이 매우 적을 때도 효과적으로 분리할 수 있다. ④ 한 번에 여러 종류의 성분을 분리할 수 있다. - 크로마토그래피에 사용되는 물질 (혼합물을 흡착시키는 물질) 거름종이, 분필, 알루미나, 실리카겔

엽록소의 크로마토그래피 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Chromatography_of_chlorophyll_-_Step_7.jpg

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- 크로마토그래피의 사용 예 잉크의 색소, 꽃잎의 색소, 여러 가지 아미노산, 소화 효소, 피의 성분, 각종 비타민 등을 확인하거나 분리할 때, 도핑테스트

중학교 2학년 과학


- 수성 사인펜 색소 분리하기 ① 거름종이를 비커에 넣을 수 있는 크기로 자르고 아랫부분에서 2cm정도 되는 위치에 연필로 선을 긋는다. ② 표시한 선 위에 적당한 간격을 두고 각각의 사인펜으로 작은 점을 찍는다. ③ 접착 테이프를 이용하여 거름종이를 유리막대에 고정한다. ④ 물을 넣은 비커에 거름종이의 아랫부분이 약간 잠기도록 장치한다. (점을 찍은 부분이 물에 잠기지 않고, 거름종이의 가장자리가 비커의 벽에 붙지 않도록 주의한다) ⑤ 물이 거름종이의 위쪽 끝 가까이 오면 거름종이를 꺼내어 말린다. → 수성 사인펜 잉크의 성분들이 거름종이에서 물에 의해 이동하는 속도가 각각 달라서 여러 색소로 분리되어 나타난다.

cba Flickr / supafly

복잡한 혼합물의 분리 요령 - 혼합물의 여러 성질을 조사하여 성분 물질을 알아낸다. - 성분 물질의 성질을 비교하여 분리 방법을 결정한다. - 분리 방법의 가장 효과적인 순서를 정한다.

용어 정리 크로마토그래피 용매에 의한 물질의 이동 속도 차이를 이용하여 혼합물을 분리 하는 방법

8 혼합물의 분리

8.5 크로마토그래피 및 복잡한 혼합물의 분리

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연습 문제 유형 1: 혼합물의 분리 방법 용매에 의한 물질의 이동 속도 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 방법을 무엇 이라 하는가?

유형 2: 크로마토그래피를 이용한 혼합물의 분리 크로마토그래피는 조작이 ( 는 양이 (

)하고 소요 시간이 (

)고 물질의 성질이 (

토그래피에 사용되는 물질, 즉 흡착제의 예로는 ( (

186

8 혼합물의 분리

) 등이 있다.

8.5 크로마토그래피 및 복잡한 혼합물의 분리

). 또한 섞여 있

)해도 분리가 가능하다. 또한 크로마 ), (

), (

),


187


만든 사람들

국수근

교재작성

김도한

이젠 일학년 교재인가...

김동주

교재작성

김현정

교재작성/감수

따끈따끈한 과학책!! ^^

배수정

교재작성

디자인

장진주

디자인

교재작성

좀 더 열심히 할 걸 하는 생각이 들면서도, 여러명이 힘을 모으니까 처음엔 막연했던게 결과물로 나올수 있구나 하는게 느껴졌네요^^ 교재작성

마음고생 좀 했는데 지나고 나니 뿌듯합니다!

교재작성

과학교재 참여하길 잘했어요! 뿌듯뿌듯^^

최재형

다람쥐 헌 쳇바퀴에 타고파

최태건

박강석

임아영

다람쥐 헌 쳇바퀴에 타고파

교재작성

보람찼던 교재만들기! 앞으로도 더 좋은 교재가 만들어지길 바라며, 교재팀 화이팅!+_+

변수영

얘들아 과학공부 열심히 하자! 배나사 파이팅^^

유희원

나의 크리스마스가 고스란히 녹아있는 과학교재...... 흑흑흑 김연지

책 소중히 다뤄주세요^^

교재작성

디자인

이 교재에는 슬픈 전설이 있지...

디자인/감수

난 전설같은 거 믿지 않아. P.S. 78일씩이나 걸렸네요...

도움을 주신 분들

용산구청

유성구청

마포구청

배움을 나누는 사람들 2010학년도 중학교 2학년 과학 표준교재 제작위원회 http://www.edushare.kr


Science 2 2010 100308 a