2025년 3월 고1 학평 통합과학 14번 해설
14.
그림은 온도가 다른 액체 A와 B가 같은 부피만큼 들어 있는 동일한 용기를 물에 동시에 넣고 10분이 지났을 때의 모습을, 표는 용기를 물에 넣은 순간부터 10분마다 측정한 A, B, 물의 온도를 나타낸 것이다. X와 Y는 각각 A와 B 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 열은 물과 A, B 사이에서만 이동하고, 용기의 크기는 일정하다.) [3점]
- ① Y는 A이다.
- ② T₀ < 20이다.
- ③ T_X > T_Y이다.
- ④ 0 ~ 10분 동안 A에서 물로 열이 이동한다.
- ⑤ B에서 입자 사이의 거리는 20분일 때가 10분일 때보다 크다.
①
10분 뒤 A의 액체 높이가 올라감 → A는 물에서 열을 얻은 차가운 액체(20℃)인 Y → 정답 ①. 10분 이후 온도가 변하지 않아 T_X = T_Y = T₀(20 < T₀ < 60)로 열평형.
핵심 개념
온도가 다른 물체 사이에서는 높은 곳에서 낮은 곳으로 열이 이동해 열평형에 이르고, 열을 얻은 물질은 입자 운동이 활발해져 부피가 늘어난다(열팽창).
단서 따라가기
- 10분 뒤 A의 유리관 액체 높이는 처음보다 높고, B는 처음보다 낮음열을 얻어 온도가 올라가면 입자 사이 거리가 멀어져 부피가 커진다(열팽창) → A는 온도가 올라갔고, B는 내려갔다 A = Y(처음 20℃), B = X(처음 60℃) → ① (옳음)
- 처음 온도 X 60℃, 물 40℃, Y 20℃열은 온도가 높은 X에서 물로, 물에서 온도가 낮은 Y로 이동한다 → A(Y)는 물에서 열을 흡수 ④ (틀림)
- 10분과 20분의 온도가 각각 T_X, T_Y, T₀로 같음온도가 더 이상 변하지 않으므로 X, Y, 물이 열평형을 이루어 T_X = T_Y = T₀이고, 그 값은 20℃와 60℃ 사이이다 ② (틀림), ③ (틀림)
- B의 온도 10분 = 20분 = T_X온도가 변하지 않으면 입자 운동 정도와 입자 사이 거리도 변하지 않는다 ⑤ (틀림)
정답 근거
물(40℃)보다 온도가 낮았던 Y(20℃)는 물에서 열을 얻어 온도가 올라가므로 열팽창하여 액체의 높이가 올라간다. 그림에서 10분 뒤 높이가 처음보다 올라간 것은 A이므로 Y는 A이다. 따라서 정답은 ①이다.
선지별로 왜 틀렸나
②
함정 물이 Y에게 열을 빼앗긴다는 점만 보고 물의 온도가 Y의 처음 온도보다도 낮아진다고 생각하기 쉽다.
A, B, 물은 열평형을 이루어 T_X = T_Y = T₀이며, 물은 X에게서 열을 받고 Y에게 열을 주므로 T₀는 20℃와 60℃ 사이(20 < T₀ < 60)이다.
③
함정 처음에 X가 Y보다 훨씬 뜨거웠으므로 10분 뒤에도 X가 더 뜨겁다고 처음 온도를 그대로 이어서 생각하기 쉽다.
10분 이후 온도가 변하지 않으므로 X, Y, 물은 열평형 상태이고 T_X = T_Y = T₀이다.
④
함정 A의 액체 높이가 올라간 것을 A가 '열을 내보낸 결과'로 착각해 열의 이동 방향을 거꾸로 판단하기 쉽다.
A는 처음 온도가 20℃로 물(40℃)보다 낮은 Y이므로, 0 ~ 10분 동안 물에서 A로 열이 이동하여 A가 열팽창했다.
⑤
함정 시간이 지날수록 변화가 계속 이어진다고 생각해 20분에 입자 사이 거리가 더 달라진다고 판단하기 쉽다.
B(X)의 온도는 10분과 20분에 T_X로 같으므로 입자 운동 정도가 같고, 입자 사이의 거리도 같다.
이 문항이 묻는 능력
액체 높이 변화(열팽창)와 온도표를 연결해 물질을 짝짓고, 열의 이동 방향과 열평형 온도의 범위를 추론하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
그림의 액체 높이 변화로 각 용기의 온도 상승·하강 판단 → 처음 온도표와 짝지어 A, B의 정체 확정 → 시간이 지나도 온도가 일정한 구간을 열평형으로 보고 온도 대소 판단
관련 개념
열평형 열의 이동 열팽창 입자 운동
이 회차 20문항, 앱에서 이어 풀기
- 회차 전체 채점과 예측 등급
- 틀린 문제는 오답노트·오늘의 복습으로 자동 저장
- 문제 위에 필기하며 풀기, 개념 퀴즈·실전 모의고사
쌍윤노트 앱을 설치하고 과목을 '통합과학'으로 고르면 바로 시작돼요.