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중학교 1학년 (12-13세)

물질의 상태 변화

States of Matter

냉동실의 얼음, 컵 속의 물, 주전자에서 피어오르는 수증기는 모두 같은 물이지만 고체, 액체, 기체라는 서로 다른 상태에 있어요. 세 상태의 차이는 입자가 얼마나 활발하게 움직이고 얼마나 촘촘히 모여 있느냐에서 나오고, 열을 얻거나 잃으면 입자의 움직임이 바뀌어 상태가 변해요. 얼음이 녹거나 물이 끓는 동안에는 계속 열을 가해도 온도가 오르지 않는데, 들어온 열이 입자 사이의 배열을 바꾸는 데 쓰이기 때문이에요. 온도를 −20 ℃에서 120 ℃까지 올리면 입자가 제자리에서 떨다가, 서로 미끄러지며 움직이고, 마침내 용기 전체로 흩어지는 모습을 차례로 볼 수 있어요.

물질의 세 가지 상태

20℃
💡 세 상태의 입자 모습
①고체: 입자가 규칙적으로 늘어서 서로 강하게 끌어당기며, 제자리에서 진동만 한다. 그래서 모양과 부피가 일정하다.
②액체: 입자가 서로 가까이 붙어 있지만 미끄러지며 자리를 바꾼다. 부피는 일정하지만 담는 그릇에 따라 모양이 바뀐다.
③기체: 입자 사이가 매우 멀고 빠르게 사방으로 움직여, 모양도 부피도 일정하지 않다.
④온도가 높을수록 입자의 운동이 활발해진다.

여섯 가지 상태 변화

🔍 여섯 가지 상태 변화
①융해: 고체 → 액체 (얼음이 녹아 물이 된다)
②응고: 액체 → 고체 (물이 얼어 얼음이 된다)
③기화: 액체 → 기체 (젖은 빨래가 마른다, 물이 끓는다)
④액화: 기체 → 액체 (찬 컵 표면에 물방울이 맺힌다)
⑤승화: 고체 → 기체 (드라이아이스가 작아진다), 기체 → 고체 (추운 날 유리창에 서리가 낀다)

상태 변화와 열에너지

열을 흡수하는 변화
고체 → 액체 → 기체 방향: 열 흡수
융해, 기화, 고체에서 기체로의 승화는 주변에서 열을 빼앗는다. 그래서 알코올을 바른 손등이 시원하다.
열을 방출하는 변화
기체 → 액체 → 고체 방향: 열 방출
액화, 응고, 기체에서 고체로의 승화는 주변에 열을 내놓는다.
🧊 상태가 바뀌는 동안의 온도
①상태가 바뀌는 동안에는 열을 계속 가해도 온도가 일정하다.
②들어온 열이 입자의 움직임을 빠르게 하는 데 쓰이지 않고, 입자 사이의 배열을 바꾸는 데 쓰이기 때문이다.
③물은 1기압에서 0 ℃에서 녹고(녹는점), 100 ℃에서 끓는다(끓는점).
④녹는점과 끓는점은 물질마다 정해진 값이라 물질을 구별하는 특성이 된다.

시험 포인트 정리

핵심 정리
상태 변화 ← 열에너지의 흡수 · 방출
고체 → 액체 → 기체로 갈 때는 열을 흡수하고, 반대 방향으로 갈 때는 열을 방출한다.
🎯 시험 포인트
①고체, 액체, 기체는 입자의 배열과 움직임이 다르다.
②여섯 가지 상태 변화와 열의 출입 방향(흡수, 방출)을 짝지어 기억한다.
③상태가 바뀌는 동안에는 온도가 일정하다(녹는점, 끓는점).
④끓음은 액체 내부에서도 기화가 일어나고, 증발은 표면에서만 일어난다.
⑤승화의 예: 드라이아이스, 서리.

예제와 단원평가

예제 1
얼음이 녹아 물이 되는 상태 변화는 무엇이며, 이때 열에너지를 흡수할까 방출할까?
1
고체에서 액체로 바뀌는 상태 변화를 융해라고 한다.
2
융해할 때는 입자 사이의 규칙적인 배열이 풀려야 하므로 주변에서 열에너지를 흡수한다.
▸ 융해 / 열에너지 흡수
녹는 얼음이 음료를 차갑게 하는 것도 얼음이 녹으면서 음료의 열을 흡수하기 때문이다.
예제 2
얼음이 녹는 동안(0 ℃) 계속 열을 가해도 온도가 변하지 않는 까닭은?
1
상태가 바뀌는 동안에는 가한 열에너지가 입자 사이의 배열을 바꾸는 데 쓰인다.
2
그래서 입자의 움직임을 빠르게 하는 데, 곧 온도를 높이는 데 쓰이지 않아 얼음이 다 녹을 때까지 0 ℃에 머문다.
▸ 가한 열이 입자의 배열을 바꾸는 데 쓰여 온도가 일정하다
그림에서 온도를 0 ℃와 100 ℃에 맞추면, 상태가 바뀌는 중이라 온도가 머무른다는 설명이 나온다.
단원평가 유형
물질의 상태 변화에 대한 설명으로 옳은 것은?
①기화는 열에너지를 방출하는 변화다
②융해와 기화는 열에너지를 흡수하는 변화다
③상태 변화 중에는 온도가 계속 올라간다
④기체는 입자가 제자리에서 진동한다
⑤응고는 액체가 기체로 변하는 것이다
▸ ② 융해와 기화는 열에너지를 흡수하는 변화다
1
융해(고체 → 액체)와 기화(액체 → 기체)는 입자 사이의 배열이 풀리며 열을 흡수하므로 ②가 옳다.
2
기화는 열을 흡수하고(①), 상태가 바뀌는 동안에는 온도가 일정하며(③), 기체는 입자가 빠르게 흩어지고(④), 응고는 액체가 고체로 변하는 것이다(⑤).
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