중1 과학 「열」 단원은 온도가 입자의 운동과 어떻게 이어지는지, 열이 전도·대류·복사로 어떻게 옮겨 가는지, 물질마다 비열과 열팽창이 어떻게 다른지를 다룹니다. 아래 20문항으로는 이 흐름을 일상 현상과 실험 자료에 적용할 수 있는지, 비열 계산을 단위까지 마무리하는지를 확인합니다.
📝 열 시험지 — 20문항, 정답·해설은 뒤쪽 별지
이름
날짜
점수/100
배점 · 20문항 · 한 문항 5점 · 100점 만점 · 권장 풀이 시간 30분 · 기본·보통·심화가 섞여 나옵니다(정답·해설은 별지).
‘PDF 만들기’를 누르면 화면과 같은 문제로 A4 PDF 파일이 내려받아지고, 폰에서도 됩니다. 같은 학년·같은 과목 문제는 하루에 한 번 만들어지고, 그날은 같은 문제가 다시 나옵니다. 인쇄물 맨 위에 이름·날짜·점수 칸이 함께 찍힙니다.
원장 한마디
열 단원은 외울 것이 많아 보이지만, 저는 입자의 움직임에서 출발해 전도·대류·복사로 이어지는 하나의 흐름이라고 봅니다. 그 흐름을 아이가 일상 현상에 붙여서 따라갈 수 있는지가 20문항에서 드러납니다.
풀 때는 해설을 덮어 두고 혼자 끝까지 쓰게 하십시오. 비열 계산 문항은 숫자만 맞히고 끝내지 말고 단위까지 적었는지 보세요. 단위가 빠진 답은 저는 반쪽짜리로 봅니다.
20문항이 한 번에 부담스러우면 반으로 나눠도 됩니다. 많이 푸는 것보다 한 문항을 제 손으로 풀어 내는 쪽이 오래 남습니다. 채점은 위쪽 버튼으로 하셔도 되고, 종이로 풀고 직접 하셔도 상관없습니다.
— 수학의 신호 원장
열, 입자 운동에서 비열까지
이 단원의 출발점은 온도가 높을수록 물질을 이루는 입자의 운동이 활발해진다는 사실입니다. 따뜻한 물에서 잉크가 더 빨리 퍼지는 현상도, 온도가 올라가면 입자 사이의 거리가 멀어져 길이가 늘어나는 열팽창도 모두 이 입자 운동으로 설명됩니다.
열의 이동은 전도, 대류, 복사로 나뉩니다. 전도와 대류는 열을 전달해 줄 입자가 있어야 일어나고, 대류는 액체나 기체 입자가 직접 이동하며 열을 전달합니다. 복사는 입자가 없어도 전해지므로, 진공으로 만든 보온병처럼 세 방식을 함께 묻는 문제로 이어집니다.
비열은 열량과 온도 변화를 잇는 개념입니다. 질량과 흡수한 열량이 같으면 온도 변화가 작을수록 비열이 큽니다. 뜨거운 금속을 찬 물에 넣는 문제에서는 물이 얻은 열량과 금속이 잃은 열량이 같다고 놓고 식을 세웁니다.
열 문제에서 자주 헷갈리는 곳
대류와 전도·복사 가르기 에어컨, 쇠숟가락, 모닥불이 한 문제에 섞여 나옵니다. 입자가 직접 이동하면 대류, 닿은 부분을 따라 전해지면 전도, 닿지 않고 전해지면 복사로 가려야 합니다.
가열하는 위치 바닥을 가열하는 비커와 수면 바로 아래만 가열하는 비커는 결과가 다릅니다. 아래쪽 물이 데워져야 대류가 활발해지고, 위쪽만 데우면 따뜻한 물이 그대로 머뭅니다.
비열의 크기와 단위 온도 변화가 작은 물질이 비열이 크다는 점을 거꾸로 읽기 쉽습니다. 계산 문제는 답에 cal/(g·℃) 단위까지 적어야 완성됩니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
80 ℃의 물 100 g과 20 ℃의 물 100 g을 섞어 충분한 시간이 지나 열평형에 도달하였다. 열의 손실이 없을 때 나중 온도는 몇 ℃인가? (단위 포함)정답 · 50 ℃ — 같은 종류의 물을 같은 질량만큼 섞으면 높은 온도의 물이 잃은 열량과 낮은 온도의 물이 얻은 열량이 같다. 따라서 나중 온도는 (80 + 20) ÷ 2 = 50 ℃이다.
위 막대를 가열할 때 막대가 휘는 모습으로 옳은 것은? 금속 A와 금속 B를 같은 길이, 같은 두께로 붙여 만든 곧은 막대가 있다. 두 금속을 같은 온도만큼 가열하면 A가 B보다 길이가 더 많이 늘어난다. 이 막대를 가열하면서 외부에서 힘은 가하지 않는다. 막대는 가열하는 동안 두 금속이 떨어지지 않고 붙은 채로 움직인다. ① A 쪽으로 휜다. ② B 쪽으로 휜다. ③ 휘지 않고 길이만 똑같이 늘어난다. ④ A와 B 모두 길이가 줄어들어 짧아진다.정답 · ② B 쪽으로 휜다. — 가열하면 A가 B보다 더 많이 늘어나므로 A쪽이 바깥쪽이 되고, 막대는 팽창이 작은 B 쪽으로 휜다. 이 원리를 이용한 장치가 바이메탈이다.
보온병의 안쪽 벽과 바깥쪽 벽 사이를 진공으로 만들면 주로 차단되는 열의 이동 방식은? ① 전도와 대류 ② 복사만 ③ 전도와 복사 ④ 대류와 복사정답 · ① 전도와 대류 — 전도와 대류는 열을 전달해 줄 입자(물질)가 있어야 일어난다. 두 벽 사이가 진공이면 입자가 없으므로 전도와 대류가 차단되고, 복사는 벽 안쪽을 거울처럼 반짝이게 하여 줄인다.
100 ℃로 가열한 금속 덩어리 200 g을 20 ℃의 물 300 g이 든 단열 용기에 넣었더니 나중 온도가 25 ℃가 되었다. 열의 손실이 없고 물의 비열이 1 cal/(g·℃)일 때, 이 금속의 비열은 몇 cal/(g·℃)인가? (단위 포함)정답 · 0.1 cal/(g·℃) — 물이 얻은 열량은 1 × 300 × (25 − 20) = 1500 cal이고, 금속이 잃은 열량은 c × 200 × (100 − 25) = 15000c cal이다. 두 값이 같으므로 15000c = 1500에서 c
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
열 시험지에 나오는 문항 모양
계산
개념 확인
선다
mc
단답
실험 설계·결과 해석
열 단원은 이 순서로 해 보세요
먼저 온도와 입자 운동을 하루 10분 정도 말로 설명해 봅니다. 잉크가 퍼지는 속도와 열팽창을 모두 입자 운동 한 문장으로 설명할 수 있게 되면, 다음으로 전도·대류·복사를 주변 현상과 하나씩 짝지어 봅니다.
비열 계산은 맨 마지막에 합니다. 열을 얻은 쪽과 잃은 쪽을 나누어 식을 쓰고 단위까지 적는 연습을 하루 한두 문제씩 이어 가면 충분합니다. 에어컨을 위쪽에 다는 까닭처럼 대류 문제는 풀기 전에 입자의 움직임을 먼저 말해 보면 좋습니다.