화학반응과 에너지

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1. 중3과학:오리엔테이션

1. 화학반응의 규칙과 에너지 변화

1. 물리변화와 화학변화
2. 화학반응식
3. 질량보존법칙
4. 일정 성분비 법칙
5. 기체 반응 법칙
6. 화학반응과 에너지
7. 대단원 정리

2. 기권과 날씨

1. 기권의 층상구조
2. 지구의 복사 평형
3. 지구온난화
4. 기온과 상대습도
5. 구름의 생성
6. 강수 과정
7. 바람이 부는 이유
8. 중학과학:기단과 전선
9. 중학과학:날씨

3. 운동과 에너지

1. 운동을 기록하는 방법
2. 등속운동
3. 자유낙하운동
4. 일
5. 중학과학:위치에너지
6. 중학과학:운동에너지
7. 운동과 에너지 대단원 정리

4. 자극과 반응

1. 눈
2. 귀
3. 중학-피부자극
4. 중학-미각후각
5. 중학-신경계
6. 중학-자극과 반응
7. 중학-호르몬

5. 생식과 유전

1. 중학-세포분열
2. 중학-체세포분열
3. 중학-생식세포분열
4. 중학-사람의 발생
5. 중학-멘델의 유전원리
6. 중학-멘델의 유전원리2
7. 중학-사람의 유전
8. 중학-가계도 분석

6. 에너지 전환과 보존

1. 역학적에너지 전환과 보존
2. 전기에너지의 발생과 전환

7. 별과 우주

1. 중학-연주시차
2. 중학-별의 등급
3. 중학-별 색과 온도
4. 중학-은하
5. 중학-은하를 이루는 천체
6. 중학-우주의 팽창
7. 중학-우주탐사
8. 중학토론-우주탐사 해야 할까?

8. 과학기술과 인류문명

1. 과학기술과 인류문명

배우는 이유

흥미적 이유	왜 종이나 나무를 태우면 따뜻해질까? 발열도시락은 어떻게 전자레인지나 불 없이 따뜻해질 수 있는걸까? 출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~) 겨울에 쓰는 손난로는 어떻게 따뜻해지는 걸까?
직업적 이유	화학, 식품 등 화학 관련분야에 진출할 때 기초. 발열, 흡열을 활용한 다양한 물건들이 있다.(손난로, 발열패드, 냉각팩 등)
학문적 이유	각종 연구에서의 상식.
너희들은?

학습

실험영상

내용	영상

수업요약

개념	설명
화학반응과 에너지 출입	에너지를 방출하면? -> 주변 온도 상승. 에너지를 흡수하면? -> 주변 온도 하강. 상황 예시 에너지를 방출 나무의 연소, 염산과 수산화나트륨의 반응, 호흡, 에너지를 흡수 소금과 물의 반응, 수산화바륨과 염화암모늄의 반응, 광합성,
활용	상황 예시 에너지를 방출 구제역(입의 점막, 발톱 사이에 물집이 생긴다.) 바이러스 제거(산화칼슘과 물을 반응시켜 온도를 높이는 것으로 열에 약한 구제역 바이러스 제거. 이걸 지역단위로 뿌린다.) 염화칼슘 제설(수분을 흡수하면 열 방출 + 어는점 하강으로 잘 얼지 않는다.) 발열도시락, 발열물통 에너지를 흡수 냉찜질 주머니(질산암모늄과 물의 반응) 한제(혼합 냉각제를 한제라 부른다. 대부분 얼음과 소금의 혼합) 화학변화할 때의 에너지 출입을 이용한 발명품을 만들어 보면 어떨까?

전개질문

1. 화학변화할 때 에너지를 방출하면 주변 온도는 어떻게 될까?
2. 화학변화할 때 에너지를 흡수하면 주변 온도는 어떻게 될까?

도착질문

1. 없음.

학생들의 질문

발열반응과 관련한 질문

질문	대답
나무가 탈때 왜 주변이 따뜻해지나요	발열반응을 해서요~
핫팩은 왜 주머니에 넣어두기만해도 따뜻해지나요?	흔드는 것만큼은 아니더라도, 주머니에 넣는다고 해서 산소를 차단하지는 못하잖아요?
손난로에 구리를 넣어도 따듯해지나요? 손난로를 철가루 말고 다른 가루로는 재현할 수 없나요? 열울방출 하는 다른 가루가 있을까요???	철만큼은 아니더라도, 산화구리도 산소와 반응하니, 따뜻해지긴 할 거에요~
손난로 처럼 흔들면 열이 생기는 다른것이 있나요?	마찰열로 인해 열을 낼 순 있겠지요. 화학변화해서 열을 방출하는 반응들은 모두 손난로처럼 쓸 수 있을거에요~ 흔드는 건 열을 내기 위함이 아니라, 산소와의 접촉을 늘려서 화학변화를 빠르게 하기 위함입니다~
열을 내는것들은 대부분 화학 반응으로 내는 건가요?	네. 대부분이요. 전열기기가 아니라면.
집에 화학 반응 되는거 있으신가요	나(호흡함)
몸을 움직일때 온도가 높아지는 이유	호흡을 많이 해서요. 영양소를 운동에너지로 변환시킬 때 열도 함께 발생해요~
사람이 에너지를 방출되는 행동을하면 그 주변 온도는 올라가나요?	네. 주변이 후끈후끈해지잖아요~
철구슬 같은 것을 그냥 두면 우리가 호흡하는 공기에 있는 산소와 만나 열을 내나요?	철구슬 표면이 녹슬면서 열을 내지요~ 아주아주 느리게.

흡열반응과 관련한 질문

질문	대답
광합성하는 것이 화학 반응 인가요?	네, 태양빛의 에너지를 흡수해서 저장하는 화학반응입니다.
열을 흡수하면 차가워지는 원리로 아이스팩같은 것을 만들수 있나요?	네, 당연하죠! 실제로 많이 나와있구요!
얼음팩 이외에 흡열반응을 이용한 예	집에서 간단한 아이스크림을 만들 때~
열을 흡수하면 주변 온도가 낮아지는데 온도가 낮은 곳에서 열을 흡수해도 온도가 낮아지나요?	네, 열의 흡수가 일어나면 무조건이죠. 그런데, 너무 낮은 온도에선 화학반응이 일어나지 않을 수도 있어요.

오개념을 수정하기 위한 질문

질문	대답
보온병도 같은 원리인가요,	보온병은 열을 내는 게 아니라, 열이 빠져나가지 않게 해주는 역할이에요~
냉동고도 비슷한원리인가요 냉장고도 화학변화 해서 온도를 떨어트리나요?	냉장고, 냉동고는 화학반응을 이용한 게 아니라, 상태변화를 이용해 온도를 낮춰요~
이렇게 화학반응에서 에너지가 보존되는 경우는 없나요(방출이나 흡수없이) 에너지 출입이 없는 화학반응도 있나요?	처음 물질과 나중 물질의 화학에너지가 같아야 할텐데, 원자의 배치가 변하니까.. 같은 물질은...없을 것 같은데요?
화학변화할때 에너지가 방출될때 주위 온도가 낮아질수는 없나요	네, 방출된다는 건 주변의 에너지가 높아진다는거잖아요?
이글루에 물뿌리면 따뜻해지는건 발열반응이라 그런건가요?	비슷하지만, 물 뿌리는 건 상태변화할 때 나오는 에너지에요~ 화학변화랑은 달라요~
핵융합은 발열반응일까요? 흡열반응일까요?	핵융합은 화학반응이 아니라 발열,흡열반응이라는 용어를 쓰진 않지만, 굳이 말하자면 열을 내뿜죠.

관련 호기심

질문	대답
핫팩을 처음 만들때 공장에 산소가 있는데 그러면 그때 변하지 않나요? 아니면 그 비닐 안에 있을때는 안에는 산소가 없는건가요?	네, 포장하잖아요?
똑딱이 난로를 때리면 굳나요? 똑딱이 손난로 액체를 밖에서 때리면 굳나요?	네, 과포화상태의 물질에 충격을 가하면 포화되어 있던 물질이 밖으로 빠져나오죠. 그렇게 나오면서 열을 방출합니다.(물에 녹을 땐 열을 흡수하거든요)
똑딱이 손난로는 재사용이 가능한데 그럴려면 따뜻한 물에 담구잖아요 그때는 반대로 열을 흡수하나요?	네, 좋은 추리!
똑딱이 난로의 액체를 엄청 많이 넣어둔 뒤 충격을 주면 다 변하나요?	네, 똑딱이로 한 번 튕겨주면 순차적으로 변하듯, 양이 많다 하더라도 변하죠.
만약 질산 암모늄이랑 산화 칼슘이 손난로 안에서 물이랑 반응하면 미지근해지나요 ?	네. 에너지를 방출하고 흡수하는 양이 비슷하다면 그렇지 않을까요?
핫팩에서 철이녹슬어도 열을 방출하나요?	화학반응이 끝난 다음엔 산화철이 되어버리니, 더 반응하지 못하겠죠~
철가루와 산소는 비율 상관없이 만나기만하면 따뜻해지나요	비율이 맞지 않으면 반응하지 않아요~
핫팩을 던져서 터뜨리고 나오는 가루들은 따뜻해지나요?	네, 다 녹슬기 전까지 따뜻해지겠죠~
핫팩이 무한하게 따뜻하지 않은 이유는 뭔가요?	방출하는 에너지에 한계가 있기 때문이에요. 물리변화에서 분자간 거리가 줄어들면서 열을 방출하듯 원자간의 거리가 짧아지면서 열을 방출한다고 했죠? 이 거리가 무한하지 않아서요'.
핫팩을 터트리고 다시 모으면 열이 나나요?	액체손난로의 경우, 사용하지 않은 액체를 모아서 충격을 가해주면 굳기 시작하면서 열이 나요~ 크기가 얼마든~ 철가루 난로라면... 다 쓴 경우엔 소용이 없겠죠;;
똑딱이 손난로는 다시쓰던데 어케다시쓰나요.	물중탕 해서 온도를 높여주면 다시 과포화상태가 되요~

기타 호기심

질문	대답
산화철을 구우면 어떻게 되요?	더 녹슬겠죠. 산소가 없는 공간에서 다른 처리를 한다면 오히려 녹을 뺄 수도 있구요!
염화 철도 있습니까	네
일반인은 동의없이 염산 사용못하나요	네. 교사나 화학 관계자들만 살 수 있어요~
드라이아이스는 어떤 물질이 결합 한건가요	탄소와 산소요. 이산화탄소의 고체형이 드라이아이스에요~
드라이아이스를 물에 넣을 때 연기가 나는것도 관련이 있나요?	이산화탄소의 경우엔 기화된 이산화탄소라 할지라도 온도가 낮아서, 수증기가 응결하게 만드는 거에요~
세포와 입자의 차이점이 있나요? 만약 있다면 무엇이 있는지 알려주세요.	입자는 원자, 분자 같은 알갱이들을 의미하고, 세포들은 이들이 모여 만들어진 거죠.
백혈구가 일을 하면 이마의 온도가 올라갑니다. 이는 백혈구가 일을 하면 열을 방출한다는 뜻인데 물리변화에 의한 발열인가요, 화학변화에 의한 발열인가요?(세포가 물리변화나 화학변화를 하지 않는다면 대답하지 않으셔도 됩니다.)	백혈구가 일을 해서 열이 올라가는 게 아니라, 균이나 바이러스를 죽이기 위해 몸에서 열을 올리는거에요. 몸에서 열을 내는 건 영양소를 쓰는 것이니, 화학변화죠.
컴퓨터나 핸드폰을 하면 기기에 온도가 올라가는데 이건 산화철이 되는 과정도 아닌데 왜 올라가나요? 전자핫팩은 무슨원리인가요?	이건 화학반응 때문에 올라가는 게 아니라, 전자가 원자들과 부딪혀서 나오는 열이에요~
에너지는 어떻게 생기나요?	어떤 에너지를 말하는거죠? 보통은 태양빛을 광합성으로 저장해서 식물에 저장되는 걸 이용하죠.
기체상태의 고체가 존재 하나요	다른 상이 동시에 존재할 수 있어도, 동시에 두 상태로 존재한다고 말하긴 어려울 듯해요~
만두에 구멍을 뚫으면 따뜻해지는게 멈추는데 그걸 과학적으로 설명해줏여	열을 가둬두던 막이 뚫리면 열이 빠져나가기 쉬워지잖아요~
손난로에 손이 데일 수도 있나요?	네, 보통 40도 이상 올라가서 저온화상을 입기도 하지요..
냉각수의 원리가 무엇인가요?(분자나 만들어진 배경이 궁금합니다.)	어디에 쓰는 걸 말하는지 모르겠지만.. 물이죠. 물은 비열이 크니까요. 그리고 100도 이상 올라가지 않으니, 냉각수로 쓰입니다.
스테이플러같이 생긴 비닐 밀봉하는 제품은 어떤원리로 밀봉하나요?	열을 가해 비닐을 살짝 녹여서 밀봉하는거에요~

기타

질문	대답
과학쌤이 가장 존경하는 과학자혹은 철학자	파인만이요. 개구쟁이 좋아요.

해결해 주지 못한 질문

질문	대답
손날로는 누가 만든건가요???	조사해오세요~
에너지는 누가 발견한걸까요	글쎄요;; 누가 발견했다고 한 사람을 지명하기엔 어려울 것 같아요; 조사해 오면 세특에 써줄게요.
산소와반응하여 에너지를 주변에너지를 흡수하는 것도 있나요?	음... 모르겠어요. 제가 아는 한 없어요. 조사해 와서 발표해줄래요? 세특에 써줄게요.
전기는 누가 만들었나요?	처음 발견한 건 탈레스라고들 하죠. 조사해 오면 세특에 써줄게요.

헛소리

질문	대답
에너지를 가져오면 제 마음도 따뜻하나요?	네.
의자에 방귀뀌면 따뜻해지던데 열방출인가요?	열 전도라고 봐야겠지요, 혹은 대류.
핫팩은 왜 계속 안따듯한가요.	에너지가 무한하지 않으니까요~

분류하지 않은 질문

분류	질문	대답
	한제라고 하는 소금과 물의 반응은 흡열반응이라고 하는데요. 물에 소금을 넣어 녹이는 용해 쪽으로 보면 물리 변화가 일어났다고 말하지 않나요??? 어떤 면에서 화학변화로 보고 어떤 면에서는 물리변화로 보나요?

더 나아가기

교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~

1. 게이뤼삭의 업적, 그가 했던 실험들을 조사해서 선생님께 알려주면 세특에 기입해줄게요~
2. 왜 열이 나고, 왜 열을 흡수하는지 알기 위해선 퍼테셜 에너지에 대해 배워야 하는데, 이건 3단원에서 처음 배워요. 그리고 고등학교에나 가야 그 의미가 이해가 되지 않을까 싶어요~

보기 전에 먼저 생각해보세요~

수업 후, 흥미로운 것

시간이 남을 때에만 보세요~

함안 낙화놀이. 오래전 조상들도 정확한 원리는 몰랐다지만, 물질의 다양한 성질을 이용해 즐길 줄 알았다.

석간주. 궁궐이나 사찰 기둥에 칠한 붉은 안료. ${\ce {Fe_2O_3}}$를 이용해 만든 것으로, 적철석을 통해 얻거나, 철을 산화하여 만들기도 한다. 중국 단청에선 찾을 수 없는 우리나라 고유의 책.

답

겨울에 쓰는 손난로는 어떻게 따뜻해지는 걸까?
답변	선생님코멘트
철이 산소를만나서 열에너지가 방출되서	두 답을 종합하면 완벽하겠네요~
흔드는거는 안에 철이 녹슬어서 철과 산소가 결합하면서 열을 방출해서 녹이 슬 때 열을 방출하기 때문에 철가루가 공기와 만나 산화철이되면서 열을 방출하기 때문에	굿.
흔들기 손난로: 공기중에 있는 산소와 철이 둘이 붙어서 열을 낸다. 또따이 손난로: 똑딱이 손난로 안에있는 물질은 충격을 가하면 고체가 되면서 열을 진출한다.	완벽!
철이 산화철로 되면서 물과 공기가 서로 만나 열이 방출되는것이다.	물과 공기가 만난다...? 철과 산소가 만나는 반응이 주 반응이에요~
화학변화할 때 에너지를 방출하면 주변 온도는 어떻게 될까?
답변	선생님코멘트
올라감, 따뜻해진다, 높아진다. 주변 온도가 높아진다.	굿굿.
화학변화할 때 에너지를 흡수하면 주변 온도는 어떻게 될까?
답변	선생님코멘트
낮아진다, 떨어진다, 낮아짐. 주변 온도가 낮아진다.	별거 없죠~?