열의 이동과 우리 생활 3차시 세안

목차

1.단원의 개관
가. 교재관
나. 학생관
다. 지도간

2. 학습계열

3. 단원목표

4. 학생실태조사

5. 단원지도계획

6. 교과서구성

7. 단원 평가 계획

8. 단원 지도상의 유의점

9. 교재연구

10. 본시학습의 실제

11. 활동지

본문내용

학 탐구
.실험 기구를 바르게 다룰 수 있는가?
과학 태도
.관찰, 탐구 및 모둠 활동에 적극 참여하는가?
다. 판서 계획
<학습 문제>
물을 서서히 가열하면 물속의 열은 어떻게 움직일까?
<학습 순서>
①가열하는 위치에 따른 톱밥의 움직임 알아보기
②알루미늄 캔과 색소를 이용하여 찬물과 더운 물에서 물의 이동 알아보기
라. 본시 학습 목표 도달을 위한 소집단 구성도
10. 교재연구
1)열의 이동
뜨거운 난로에 손이 닿으면 에너지를 얻게 되고, 반대로 얼음에 손을 대면 에너지를 잃는다. 즉, 에너지는 항상 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐른다. 이와 같이 물체 사이의 온도차에 의해 옮겨 다니는 에너지를 열이라고 한다. 만약 각기 다른 온도의 여러 물체가 접촉하면, 고온의 물체는 온도가 내려가고, 저온의 물체는 온도가 올라가서 모든 물체의 온도가 결국 같아진다. 이러한 열의 이동은 전도, 대류 및 복사에 의해 이루어진다.
2)전도에 의한 열의 이동
가. 쇠못의 끝 부분을 붙잡고 불 속에 다른 쪽 끝을 가져가면 불꽃에 닿아 있는 못의 한쪽 끝을 통해서 열이 전달되기 때문에 곧 뜨거워져서 쇠못을 놓치게 된다. 이 같은 현상은 불에 의해 가열된 부분의 분자 운동이 빨라지고. 이렇게 빨라진 분자가 옆의 분자와 연쇄적으로 충돌하게 됨으로써, 쇠못 속의 모든 분자들의 운동이 빨라지기 때문에, 결국 못이 뜨거워지는 것이다. 이러한 방식으로 열이 전달되는 현상을 열의 전도라고 한다. 열이 전도되는 정도는 물체에 따라 다른데, 구리, 알루미늄, 철 등의 금속과 같이 열이 잘 전도되는 물질을 열의 도체라 하고, 유리, 공기, 물 등과 같이 열이 잘 전도되지 않는 물질을 열의 부도체라고 한다. 그림(가)와 같이 촛농을 떨어뜨린 유리 막대와 구리 막대를 알코올 램프로 가열할 때, 구리 막대 위의 촛농이 더 빨리 녹는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 현상은 구리 막대가 열을 잘 전달하는 도체로서, 가열된 구리막대의 고온부에서 저온부로 열이 이동하기 때문에 나타난다. 그러나 유리 막대는 열이 잘 전도되지 않는 부도체이기 때문에 촛농이 잘 녹지 않는다.
그림 (가)
나. 열전도 관계식
길이 , 단면적 A인 금속 막대의 양 끝을 온도 인 열원에 접촉시켰을 때 t 초 동안 막대를 따라 이동하는 열량 Q를 측정해 보면
(t:시간) 와 같다.
여기서 k는 물질을 통해 열에너지가
전달되는 정도를 나타내는 것으로 열전도율이라 하며, 그 값은 물질에 따라 다르다.
3)대류에 의한 열의 이동
그림(나)와 같이 물이 담겨 있는 수조 속에 톱밥을 조금 넣고 수조의 아랫부분을 가열하면, 톱밥이 움직이는 모양으로 물의 움직임을 알 수 있다. 가열한 부분의 물은 온도가 올라가고 부피가 팽창하여 단위부피당 무게가 작아진다. 따라서, 가벼워진 물은 위로 올라가고 그 곳에는 주위의 찬물이 홀러 들어가며, 그 찬물은 가열되어 다시 위로 올라감으로써 물의 순환이 이루어진다. 이와 같은 순환으로 열이 이동하여 물 전체가 고르게 데워지는데, 이러한 열의 이동 현상을 대류라고 한다.
이와 같은 현상은 기체에서도 일어난다. 그림 (다)와 같이 교실 한가운데에 난로를 피우면 데워져서 가벼워진 공기가 대류에 의하여 이동하기 때문에 교실 전체가 따뜻해진다. 일반적으로. 액체에서나 기체에서는 열의 대류에 의해 열이 주로 전달된다.
그림 (나)
그림 (다)
3)복사에 의한 열의 이동
태양에너지가 진공인 우주 공간을 거쳐 오듯이, 난로 가에서 불을 쬘 때나 양지 바른 곳에서 햇볕을 쬐면 매우 따뜻한데, 이것은 열이 전달되기 때문이다. 그런데 이 열은 공기가 부도체이므로 전도에 의해 전달된 것은 아니다. 또한, 난로 앞에 가리개를 놓아 보면 열이 전달되지 않는 것을 알 수 있다. 그러므로 대류에 의한 이동도 아니다. 이와 같이, 열이 중간 물질의 도움 없이 직접 이동하는 현상을 열의 복사라고 한다.
4)열과 온도의 차이
우리가 흔히 말하는 열은 과학적 의미에서 본다면 열에너지이다. 열은 물질 속에 포함되어 있는 에너지의 의미가 아니라 온도가 다른 두 물체 사이의 열전이를 말한다. 외부(불꽃)로부터 물속으로 열전이가 일어나는 경우 불꽃의 온도가 물보다 높으므로 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열전이가 일어나는 것을 쉽게 알 수 있다. 이 경우에는 물 분자 하나하나에 열에너지가 증가하게 되어 물 분자 전체의 열에너지(Q)도 증가하게 되고, 물 분자 열에너지의 평균값(T)도 증가하게 된다. 그러나 같은 온도의 물을 섞었을 경우에는 열전이가 일어나지 않는다. 물속의 열에너지는 물의 양이 증가함에 따라 증가하게 되나(Q＇) 물 분자의 평균 열에너지(T＇)는 변하지 않는다.
위의 경우에서 살펴보았듯이 물 분자의 총열에너지가 증가한다고 해도 그 평균값은 항상 변화하는 것이 아니다. 이 때 평균값이 '온도'의 개념이 된다. 열에너지는 양적으로 증가하면 더불어 증가하지만 온도는 양적인 증가와 관계있는 것이 아니라 각 분자의 열에너지(즉 분자 운동 에너지)의 평균값의 의미를 갖는다. 따라서 온도를 세기 성질이라 하고 열에너지를 크기 성질이라 한다.
자료①
1)물을 가열할 때 물의 움직임을 예상하여 글로 써보고 화살표나 선등의 그림으로도 자유롭게 표현해 봅시다.
-물이 따뜻해지면 (어디로) 이동할 것이다
-열의 움직임은 (어떠할) 것이다.
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2)알코올 램프의 위치를 달리할 때 물의 움직임을 예상하여 화살표로 그려 봅시다.
<왼쪽에 있을때> <중앙에 있을때> <오른쪽에 있을때>
자료②
1)톱밥을 넣은 물을 가열할 때 톱밥의 움직임을 관찰하여 관찰한 점을 글로 써보고 화살표나 선등으로 표현해 봅시다. 자신이 실험 전 예상하였던 것과 얼마나 다른 지, 어떤 점이 달랐는지도 비교하여 봅시다.
-물이 따뜻해지면 (어디로) 이동할 것이다
-열의 움직임은 (어떠할) 것이다.
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<자신의 예상과 달랐던 점>
2)알코올 램프의 위치를 달리할 때 물의 움직임이 어떠했는지 화살표로 그려보고 예상하였던 것과 어떻게 달라졌는지 글로 써 봅시다..
<왼쪽에 있을때> <중앙에 있을때> <오른쪽에 있을때>
<관찰한 점>
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<자신의 예상과 달랐던 점과 알게 된 점>

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