중2 과학 「열과 우리 생활」 단원은 열이 물체 사이를 어떻게 이동하는지, 물질마다 온도가 오르내리는 정도가 왜 다른지, 온도에 따라 물체의 크기가 변하는 성질을 생활에서 어떻게 쓰는지를 다룹니다. 아래 시험지 20문항으로는 열평형, 비열과 생활, 열팽창의 이용이라는 세 개념을 정확히 구분하고 계산까지 연결하는지 확인합니다.
📝 열과 우리 생활 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
저는 수학학원을 하는 사람이라 과학 단원을 설명해 드리지는 못합니다. 이 종이를 어떻게 쓰시면 좋은지만 말씀드리겠습니다.
20문항을 하루에 끝낼 필요는 없습니다. 오늘 풀 만큼만 풀고 나머지는 내일 푸셔도 됩니다. 저는 숙제를 거의 내지 않는데, 적게 풀더라도 아이가 직접 푸는 쪽이 남는다고 보기 때문입니다.
찍어서 맞힌 문항은 아이도 부모도 알아채기 어렵습니다. 확신이 없는 번호에는 동그라미만 쳐 두게 하세요. 맞았어도 동그라미가 쳐진 번호는 아직 아이 것이 아닙니다.
화면에서 풀고 채점하는 버튼을 쓰셨다면, 점수보다 틀린 번호와 동그라미 친 번호가 어디에 모여 있는지를 보십시오. 그 번호들이 다음에 볼 곳입니다.
— 수학의 신호 원장
열과 우리 생활, 무엇을 배우나
열평형은 온도가 다른 두 물체를 접촉시키면 열이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하다가 두 온도가 같아져 더 변하지 않는 상태입니다. 비열은 어떤 물질 1 kg(1 g)의 온도를 1 ℃ 높이는 데 필요한 열량이며, 비열이 클수록 같은 열량을 받아도 온도 변화가 작습니다. 해변의 모래와 바닷물의 차이가 이 원리로 설명됩니다.
비열 계산은 열량 Q = 비열 c × 질량 m × 온도 변화 Δt 하나로 정리되므로, 열량이나 비열을 구하는 문제는 이 식을 어느 문자에 대해 푸느냐의 차이입니다. 열팽창은 온도가 오르면 물체가 늘어나는 성질로, 물질마다 정도가 달라 레일의 틈, 병뚜껑, 바이메탈 같은 쓰임으로 이어집니다. 열평형 뒤에는 온도 변화가 멈춘다는 점은 측정값 표를 읽는 문항과 맞닿습니다.
열과 우리 생활 시험지에 나오는 문항 모양
4지선다
단답
선다
열과 우리 생활에서 헷갈리는 곳
열평형에서 같아지는 것 열평형이 되면 같아지는 것은 온도뿐입니다. 질량은 변하지 않고, 비열은 물질의 특성이어서 접촉시켜도 같아지지 않는다는 점을 구분해야 합니다.
비열의 크고 작음을 거꾸로 읽기 같은 열량에서 온도가 많이 오른 물질은 비열이 작습니다. 온도 변화가 큰 쪽을 비열이 크다고 읽기 쉬우니 c = Q ÷ (m × Δt)로 직접 확인해야 합니다.
비교 실험에서 같게 둘 조건 비열을 비교할 때는 물질의 종류만 다르게 하고 질량, 처음 온도, 공급하는 열량을 같게 둡니다. 나중 온도와 온도 변화량은 결과로 얻는 값이어서 맞출 조건이 아닙니다.
시험지에서 뽑아 본 문제
맑은 여름날 낮에 해변에서 모래는 뜨겁게 달궈지지만 바닷물은 상대적으로 덜 뜨겁다. 그 까닭으로 가장 적절한 것은? ① 물은 모래보다 비열이 커서 같은 열량을 받아도 온도 변화가 작기 때문이다. ② 물은 모래보다 비열이 작아서 열을 거의 흡수하지 못하기 때문이다. ③ 모래는 물보다 질량이 항상 작아서 열을 흡수하지 않기 때문이다. ④ 물은 열을 받으면 모두 바깥으로 방출하기 때문이다.정답 · ① 물은 모래보다 비열이 커서 같은 열량을 받아도 온도 변화가 작기 때문이다. — 비열이 큰 물질은 같은 질량이 같은 열량을 받을 때 온도 변화가 작다. 물은 모래보다 비열이 크므로 낮에 모래보다 천천히 뜨거워진다.
물과 식용유의 비열을 비교하기 위해 같은 가열 장치로 두 액체를 가열하여 온도 변화를 측정하려 한다. 이 실험에서 두 액체 사이에 다르게 해야 하는 조건은? ① 액체의 질량 ② 가열하는 시간 ③ 액체의 처음 온도 ④ 액체의 종류정답 · ④ 액체의 종류 — 비열을 비교하려면 조작 변인인 물질의 종류만 다르게 하고 질량, 가열 시간(공급한 열량), 처음 온도는 같게 통제해야 한다. 그래야 온도 변화의 차이를 비열의 차이로 해석할 수 있다.
두 비커의 온도 측정 결과에 대한 설명으로 옳은 것은? 질량이 같은 물 200 g씩이 담긴 비커 A, B를 열이 잘 통하는 얇은 금속판으로 붙여 놓고 온도를 측정했다. 열은 주변으로 빠져나가지 않는다고 본다. 0분: A 70 ℃, B 20 ℃ / 2분: A 55 ℃, B 35 ℃ / 4분: A 47 ℃, B 43 ℃ / 6분: A 45 ℃, B 45 ℃ / 8분: A 45 ℃ ① 4분일 때 A와 B는 열평형 상태에 있다. ② 처음 2분 동안 A가 잃은 열량은 B가 얻은 열량보다 크다. ③ 6분일 때부터 8분일 때까지 A와 B의 온도가 같고 변하지 않는다. ④ 8분일 때 열은 B에서 A로 계속 이동한다.정답 · ③ 6분일 때부터 8분일 때까지 A와 B의 온도가 같고 변하지 않는다. — 6분과 8분에 두 비커의 온도가 45 ℃로 같고 변하지 않으므로 열평형 상태이다. 열 손실이 없으면 A가 잃은 열량과 B가 얻은 열량은 같고, 열평형 상태에서는 열의 이동에 따른 온도 변화가 나타나지 않는다.
20℃의 물 300 g에 80℃의 물 100 g을 섞어 충분한 시간이 지났다. 열 손실이 없다고 할 때, 열평형에 도달한 후 물의 온도는 몇 ℃인가?정답 · 35℃ — 나중 온도를 t라 하면 찬물이 얻은 열량과 뜨거운 물이 잃은 열량이 같으므로 300×(t−20) = 100×(80−t)이다. 이를 풀면 400t = 14000이므로 t = 35℃이다.
시험지는 같은 단원의 기본·보통·심화 문항을 섞어 20개로 냅니다. 위 문제는 그 가운데 몇 개를 옮겨 놓은 것입니다.
열과 우리 생활, 이렇게 공부하세요
먼저 하루에 개념 하나씩 짧게 잡아, 열평형과 비열의 뜻을 자기 말로 설명해 봅니다. 이어서 Q = c × m × Δt를 쓰고 문제에 주어진 값을 문자에 하나씩 대응시켜 단위까지 적는 연습을 합니다. 암기보다 식의 짜임을 손에 익히는 일이 우선입니다.
계산이 익숙해지면 열팽창과 바이메탈을 생활 장면과 연결합니다. 레일의 틈, 병뚜껑, 다리미를 각각 무엇이 얼마나 늘어나는지로 풀어 말해 봅니다. 20문항을 풀 때는 비열 문항은 식부터 세우고, 공급한 열량 중 일부만 흡수된다는 조건이 붙으면 흡수한 열량부터 가려냅니다.