2026년 9월 고2 학평 통합과학 17번 해설

핵심 개념

태양 중심부에서는 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 융합하며, 이때 줄어든 질량만큼 에너지가 방출된다.

단서 따라가기

1. 수소 원자핵 4개 → 헬륨 원자핵 1개, 수소 원자핵 1.008 u, 헬륨 원자핵 4.003 u, 결론: 가설은 옳다반응 전 질량 4 × 1.008 u = 4.032 u가 반응 후 4.003 u보다 크므로 원자핵 질량의 총합은 감소한다 → ㉠은 '반응 후가 반응 전보다 작다(감소한다)' 보기 ㄱ (틀림)
2. ㉡ 수소 핵융합 반응에서 질량 4.032 u → 4.003 u핵융합 반응에서 줄어든 질량(약 0.029 u)이 에너지로 전환되어 방출된다 보기 ㄴ (옳음)
3. 헬륨 원자핵의 생성 시기우주에 있는 헬륨의 대부분은 빅뱅 후 약 3분 무렵 양성자와 중성자가 결합하여 만들어졌고, 별 내부 핵융합으로 만들어진 양은 일부이다 보기 ㄷ (틀림 — 대부분 빅뱅 초기)

정답 근거

보기 ㄴ: 수소 핵융합 반응에서 수소 원자핵 4개의 질량 합은 4 × 1.008 u = 4.032 u이고, 생성된 헬륨 원자핵 1개의 질량은 4.003 u이므로 질량이 4.032 u − 4.003 u = 0.029 u만큼 감소한다. 이 감소한 질량만큼 에너지가 방출된다. 따라서 정답은 ②이다. (ㄱ은 원자핵 질량의 총합이 반응 후에 감소하므로 '반응 전과 반응 후가 같다'는 ㉠으로 적절하지 않아 틀리고, ㄷ은 우주에 있는 헬륨의 대부분이 빅뱅 후 우주 초기에 만들어졌으므로 틀리다.)

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

원자핵 질량 자료로 핵융합 전후 질량의 총합을 계산해 가설을 설정하고, 질량 감소와 에너지 방출, 우주 헬륨의 기원을 구분하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

반응 전후 입자 수를 그림에서 세어 질량 총합을 각각 계산한다 → 질량 변화 방향(감소)으로 가설 빈칸과 에너지 출입을 판단한다 → 원소의 기원(빅뱅 초기 vs 별 내부)을 구분해 적용한다