열은 항상 보존되며, 늘 높은데서 낮은데로 흐른다. 열에 관해 제대로 알면 가만히 있어도 땀이 나는 여름을 시원하게 보낼수 있다. 10문제중 0~3문제를 맞추면 낙제, 4~6문제면 보통, 7문제 이상 맞추면 우수
문제
1. 레스토랑에서 주문한 뜨거운 커피가 나왔다. 이 커피에 실내 온도와 같은 온도의 크림을 타서 마신다고 할 때, 가장 따끈한 커피를 마시리려면 크림을 언제 타는 것이 좋겠는가?
①나온즉시 ②커피를 마실 때 ③언제든 상관없다
2. 그림과 같이 구멍이 뚫린 금속 원판을 가열하면 구멍의 직경은 어떻게 되겠는가?
①증가한다 ②감소한다 ③변함없다
3. 공기가 들어 있는 풍선의 부피가 줄어든다면 그 공기의 온도는 어떠하겠는가?
①올라간다 ②내려간다 ③알 수 없다
4. 무더운 여름 날씨에는 짜증스럽고 불쾌지수가 높다. 이러한 날씨에는 하루 중 가장 상쾌한 순간이 언제이겠는가?
①일몰 직후 ②해뜬 직후 ③그런 순간은 없다
5. 표준 대기압(1기압=1천13mb)에서 순수한 물은 1백˚C에서 끊는다. 1기압보다 낮은 압력에서 물은 어느 온도에서 끓겠는가?
①1백˚C 보다 낮은 온도 ②1백˚C 보다 높은 온도 ③1백˚C
6.눈동자가 검은색으로 보이느 이유를 타당하게 설명할 것은?
①검은색은 좋은 흑수체이기 때문에 ②좋은 흡수체는 검은색이기 때문에 ③둘다 같은 말이다
7. 따뜻한 바닷물로부터 뽑아낸 열을 보일러 속에서 보내어 추진하는 배를 만들 수 있다는 생각은 실현 가능하겠는가?
①그렇다 ②아니다 ③알 수 없다
8. 일정량의 연료가 난로에서 연소되어 E만큼의 열을 낸다. 만약 똑같은 양의 연료가 전기발전소에서 연소된다면, 이때 발전되는 전력은 전기난로에 의해 나오는 열에 비해 어떠하겠는가?
①E보다 적다 ②E와 같다 ③E보다 많다
9. 우주에서 열이 소멸한다는 것은 전체 우주가 어떤 상태로 된다는 것을 뜻하는가?
①냉각되었다는 것 ②에너지가 고갈되었다는 것 ③온도가 같게 되었다는 것
10. 하나의 차주전자는 난로불꽃 바로 위에서 가열되고 다른 하나는 불꽃 바로 위의 금속판에 놓여 있다. 두 주전자가 삐익하는 휘파람소리를 내기 시작한 후 난로를 껐다. 어느 주전자의 휘파람 소리가 빨리 멈추겠는가?
①불꽃에 직접 가열된 주전자 ②금속판 위에서 가열된 주전자 ③두 주전자가 같이 멈춘다
정답
1.(1) 두 물체간의 온도차가 클수록 더 많은 열이 전도되어 빨리 냉각된다.따라서 커피가 나온 즉시 크림을 넣는 것이 커피를 마시기 전 시간동안의 냉각률을 줄일 것이다.
2.(1)물체는 열에 의해 팽창한다. 열을 가하면 금속 원판의 모든 부분은 팽창하며 구멍 또한 그러하기 때문에 구멍의 직경은 증가한다. 따라서 금속의 병뚜껑이 잘 열리지 않을 때 열을 가하면 쉽게 열릴 것이다.
3.(3)기체가 온도(T)는 기체의 부피(V)뿐만 아니라 압력(P)에 관계된다(보일-샤를의 법칙:T∝PV). 따라서 공기의 온도변화를 알기 위해서는 공기의 부피 변화 뿐만 아니라 공기의 압력 변화도 알아야만 된다.
4.(2)무더운 여름 날씨에 불쾌감을 일으키는 주된 요인은 온도와 습도이다. 더우면 땀이 피부로부터 증발할 때 열을 빼앗아가므로 상쾌하게 느낀다. 그러나 공기가 습윤하면 땀이 더 이상 증발하지 않는다. 그리고 공기 1m³속에 들어갈 수 있는 수증기의 양은 공기의 온도에 따라 다르다. 높은 온도의 공기는 낮은 온도의 공기에 비해 더 많은 수증기가 들어갈 수 있다. 따라서 해가 뜰 때 공기는 해가 질 때 공기보다 더 많은 수증기를 포함한다. 그러므로 땀이 증발하여 상쾌할 것이다.
5.(1)물은 외부의 압력에 따라 끓는 점이 달라진다. 즉 압력이 높을수록 끓는 점이 올라가고 압력이 낮을수록 끓는 점은 낮아진다. 산에서 밥을 할 때 어려움을 느끼는 까닭은 산에서 대기압이 지상에서보다 낮은데 기인한다. 즉 1백˚C가 되기 전에 모두 기화되기 때문이다. 만약 압력이 충분히 높다면 물은 1백˚C이상의 온도에서도 끓지 않을 것이다.
6.(2)어떤 표면이 입사하는 모든 빛을 흡수하고 전혀 반사하지 않는다면 검은 색으로 보인다. 눈동자는 빛을 흡수하므로 검은색이다. 즉 눈동자가 검은 색이 것은 빛을 흡수하는 증거이지 흡수하는 이유가 아니다.
7.(2)보일러 속의 열은 따뜻한 바닷물로 얻었으므로 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)에 위배되지 않는다. 그러나 열역할 제2법칙에 따르면 열을 항상 고온에서 저온으로 흐르므로 바닷물 배는 실현불가능하다. 열이 따뜻한 바닷물로부터 더 뜨거운 보일러로 저절로 흐를 수는 없는 것이다.
8.(1)전기 발전소의 터빈을 움직이기 위해서는 기체가 팽창해야 한다. 그런데 기체는 팽창함에 따라 냉각되므로 열에너지는 모두 전기에너지로 전환되지 않는다.
9.(3)열은 고온에서 저온으로 이동하기 때문에 온도가 같으면 열의 이동이 없다. 우주는 차가운 곳과 뜨거운 곳으로 분리되어 있다. 별은 뜨겁고 주위 공간은 차가운 것이다. 따라서 별은 열을 방출, 점차 차가와지고 반면 공간은 점차 따뜻해져서 온도차가 없어질 것이다. 우주에서 열이 소멸한다는 것은 전 우주가 같은 온도가 된다는 것을 의미한다.
10.(1) 주전자속에 있는 물보다 금속이 더 뜨겁기 때문에 난로를 끌 때 열이 금속으로 부터 물로 이동한다. 그래서 그 시간 동안 계속 휘파람 소리를 낼 것이다. 그러나 금속판이 없으면 난로를 끌 때 열전달은 바로 중단되고 아울러 휘파람 소리도 즉시 멈출 것이다.
