중1 과학 상태변화와 질량·부피 변화 예상문제

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 얼음이 녹아 물이 되는 것은 '융해'라는 상태 변화예요. 이때 물질을 이루는 입자(물 분자)의 개수와 종류는 그대로예요.
2️⃣ 그래서 질량은 절대 변하지 않고 일정하게 유지돼요.
3️⃣ 반면 얼음의 규칙적인 결정 구조가 무너지면서 입자 사이 거리가 가까워져요. 그래서 얼음일 때보다 물이 되었을 때 부피는 오히려 줄어들어요.

❌ 오답 노트
1번, 5번: 질량이 변한다는 것은 상태변화의 기본 원리(입자 개수 불변)에 어긋나요.
3번: 부피가 변하지 않는다는 것도 틀려요. 물은 상태변화 시 부피가 뚜렷하게 변하는 대표적인 물질이에요.
4번: 얼음→물(융해)에서는 부피가 '증가'가 아니라 '감소'해요. 물→얼음(응고)일 때 부피가 증가하는 것과 헷갈리지 않도록 주의!

💡 핵심 개념 정리
• 상태변화 시 질량은 항상 일정(보존)
• 물은 얼 때(응고) 부피 증가 ↔ 얼음이 녹을 때(융해) 부피 감소
• 다른 대부분의 물질은 반대로 굳을 때 부피가 감소해요

🌟 실생활 속 과학
얼음물 컵에서 얼음이 녹으면 물의 높이가 살짝 낮아지는 걸 관찰할 수 있어요. 부피가 줄어들었다는 증거랍니다.

[핵심 개념] 상태변화는 물질의 종류가 바뀌는 화학 변화가 아니라 입자의 배열과 운동 상태가 달라지는 물리 변화이다. 물질이 밖으로 빠져나가지 않는다면 같은 양의 이산화탄소의 전체 질량은 상태변화 전후에 보존된다. 고체가 기체가 되면 입자 사이 평균 거리가 크게 증가하므로 같은 양이 차지하는 부피는 매우 커진다. [정답 근거] 따라서 질량은 일정하고 부피는 매우 증가하므로 ③이 맞다. [주의] 드라이아이스를 열린 공간에 그냥 놓아두면 생성된 이산화탄소 기체가 주변으로 퍼져 나가므로 저울 위에 남아 있는 고체 조각의 질량은 감소한다. 이 문항은 물질 손실이 없는 같은 양의 이산화탄소를 비교하는 조건이다. [검산] 상태변화 전후 입자의 종류와 총개수는 그대로이고, 기체 상태에서 입자 사이 거리가 훨씬 멀다는 점을 확인하면 ③만 성립한다. 정답: 3

🎯 정답: 3번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 상태변화(융해, 응고, 기화, 액화, 승화)는 물질을 이루는 입자의 배열과 운동 상태만 달라지는 '물리 변화'예요.
2️⃣ 이 과정에서 입자 자체가 새로 생기거나 없어지지 않고, 다른 종류의 입자로 바뀌지도 않아요.
3️⃣ 입자의 개수와 종류가 그대로이니, 그 입자들의 질량을 모두 합한 물질 전체의 질량도 당연히 변하지 않는 거예요.

❌ 오답 노트
1번: 입자 사이 거리는 상태변화에 따라 오히려 크게 달라져요. 이 때문에 부피가 변하는 거예요.
2번: 입자는 상태와 관계없이 끊임없이 운동해요. 다만 운동의 활발함 정도가 달라질 뿐이에요.
4번: 상태변화는 물리 변화이므로 새로운 물질이 생기지 않아요.
5번: 부피는 상태변화에 따라 변하는 경우가 많아요. 질량이 변하지 않는 것과는 별개예요.

💡 핵심 개념 정리
• 상태변화의 본질: 입자 배열과 운동 상태 변화 (종류·개수는 그대로)
• 질량 = 입자 개수 × 입자 하나의 질량 → 항상 일정
• 부피 = 입자 사이 거리에 따라 결정 → 상태에 따라 변할 수 있음

🌟 실생활 속 과학
물 100 g을 얼려도, 녹여도, 끓여 수증기로 만들어도(날아가지만 않는다면) 저울에 달면 항상 100 g이에요!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 수도관 속 물이 얼음이 되면 부피가 약 9% 정도 커져요.
2️⃣ 단단한 금속·플라스틱 수도관은 늘어나지 않기 때문에, 팽창하는 얼음이 관 안쪽 벽을 강하게 밀어내는 압력을 만들어요.
3️⃣ 이 압력이 관이 견딜 수 있는 한계를 넘으면 관이 터지거나 갈라지는 사고로 이어져요. 이 과정에서도 물의 질량은 전혀 변하지 않아요.

❌ 오답 노트
1번: 질량 증가가 원인이 아니에요. 원인은 부피 증가예요.
3번: 부피는 줄어드는 게 아니라 늘어나요.
4번: 관 자체의 저절로 부서짐이 아니라, 안의 물이 얼면서 만드는 압력이 원인이에요.
5번: 물이 얼음이 되는 것은 화학 변화가 아닌 물리적 상태변화예요.

💡 핵심 개념 정리
• 물의 응고(얼기) 시 부피 증가 → 압력 발생 → 용기·배관 파손 가능
• 겨울철 대비: 수도관 보온재로 감싸거나 물을 조금씩 흘려보내 얼지 않게 함

🌟 실생활 속 과학
겨울철 뉴스에서 "동파 방지" 안내가 자주 나오는 이유가 바로 이 물의 부피 팽창 원리 때문이에요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 액체 에탄올이 기체로 변하는 것은 '기화'예요. 이때도 에탄올 분자의 개수와 종류는 그대로이므로 질량은 변하지 않아요.
2️⃣ 기체 상태가 되면 분자들이 자유롭게 멀리 퍼지기 때문에 입자 사이 거리가 액체일 때보다 훨씬 멀어져요.
3️⃣ 그 결과 부피는 아주 크게 증가해요. 액체가 기체가 될 때는 거의 모든 물질에서 부피가 큰 폭으로 늘어나요(물의 예외는 '응고'에서만 나타나요).

❌ 오답 노트
1번, 5번: 질량이 감소한다는 것은 틀려요. 기화해도 에탄올 입자는 사라지지 않아요.
3번: 부피가 '일정'하다는 것은 기화의 특징과 맞지 않아요.
4번: 질량 증가는 근거가 없어요.

💡 핵심 개념 정리
• 기화(액체→기체)는 거의 모든 물질에서 부피가 크게 증가
• 물의 예외 현상은 '응고(액체→고체)'에서만 나타난다는 점 주의!
• 액체→기체 부피 변화와 액체→고체 부피 변화는 서로 다른 이야기

🌟 실생활 속 과학
알코올 소독제를 손에 바르면 금방 증발해서 시원해지는 것도 액체가 기체로 변하며 부피가 확 늘어나 퍼지기 때문이에요.

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 밀도는 '질량 ÷ 부피'로 구해요. 얼음의 질량은 물과 같은 50 g이에요(질량 보존!).
2️⃣ 얼음의 부피는 문제에서 준 54.5 cm³를 사용해요.
3️⃣ 밀도 = 50 g ÷ 54.5 cm³ ≈ 0.917 g/cm³, 소수 셋째 자리에서 반올림하면 약 0.92 g/cm³가 돼요. 이는 물의 밀도(1 g/cm³)보다 작은 값으로, 얼음이 물 위에 뜨는 것과 정확히 일치하는 결과예요.

❌ 오답 노트
1번: 부피를 반으로 잘못 나누는 등의 계산 실수예요.
3번: 이는 물(액체)의 밀도예요. 문제는 '얼음'의 밀도를 물었어요.
4번: 부피 증가율(9%)과 밀도 값을 혼동한 경우예요.
5번: 질량과 부피를 반대로 나누는 등 계산 순서를 잘못 적용한 경우예요.

💡 핵심 개념 정리
• 밀도(g/cm³) = 질량(g) ÷ 부피(cm³)
• 같은 질량이라도 부피가 크면 밀도는 작아짐
• 얼음의 밀도(약 0.92 g/cm³) < 물의 밀도(1 g/cm³) → 얼음이 물 위에 뜸

🌟 실생활 속 과학
음료수에 넣은 얼음이 항상 물 위에 동동 뜨는 이유를 이제 숫자로도 설명할 수 있겠죠?

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 가열 곡선에서 온도가 일정하게 유지되는 구간은 융해와 같은 상태변화가 일어나는 동안이에요. 공급된 열은 온도를 높이는 데 쓰이지 않고 입자 배열을 바꾸는 데(상태변화) 쓰여요.
2️⃣ 이 구간에서도 입자의 개수와 종류는 변하지 않으므로 질량은 항상 일정해요.
3️⃣ 하지만 고체에서 액체로 배열이 바뀌면서 입자 사이 거리가 달라지기 때문에 부피는 물질에 따라 증가하거나 감소해요(물은 융해 시 부피 감소, 대부분의 다른 물질은 증가하는 경우가 많아요). 즉, '온도는 일정해도 부피까지 일정한 것은 아니다'가 핵심이에요.

❌ 오답 노트
1번, 5번: 온도가 일정하다고 해서 부피까지 일정하다고 생각하면 안 돼요. 온도(입자의 평균 운동 에너지)와 부피(입자 배열)는 서로 다른 개념이에요.
3번: 질량이 감소한다는 것은 근거가 없어요.
4번: 질량이 증가한다는 것도 틀렸어요.

💡 핵심 개념 정리
• 가열 곡선의 평평한 구간 = 상태변화가 일어나는 동안 (온도 일정)
• 온도 일정 ≠ 부피 일정: 온도는 입자의 평균 운동 에너지, 부피는 입자 사이 거리와 관련된 별개의 물리량
• 질량은 어떤 상태변화 구간에서도 항상 보존됨

🌟 실생활 속 과학
얼음물에 열을 가해도 얼음이 다 녹기 전까지는 온도가 0℃로 유지돼요. 이 원리로 음료수에 얼음을 넣으면 차가운 온도를 오랫동안 유지할 수 있는 거예요!

🎯 정답: 2번

📚 쉽고 명쾌한 풀이
1️⃣ 부피 증가량을 먼저 구해요: 109 mL − 100 mL = 9 mL
2️⃣ 증가율(%)은 (증가한 부피 ÷ 원래 부피) × 100으로 계산해요: (9 ÷ 100) × 100 = 9%
3️⃣ 즉, 물이 얼음이 되면 원래 부피보다 약 9% 정도 커진다는 뜻이에요. 이 수치는 실제 물의 부피 팽창률과도 비슷해요.

❌ 오답 노트
1번: 소수점을 잘못 계산한 경우예요.
3번: 9 mL를 두 배로 계산하는 등의 실수를 했을 가능성이 있어요.
4번, 5번: 계산 단위를 완전히 잘못 적용한 경우예요. 부피가 109 mL가 된 것이지 90%나 109%만큼 '증가'한 것이 아니에요.

💡 핵심 개념 정리
• 증가율(%) = (변화량 ÷ 처음 값) × 100
• 물은 얼 때 부피가 약 9% 정도 증가하는 것으로 알려져 있음
• 계산 문제에서는 '증가한 양'과 '변화 후의 값'을 혼동하지 않도록 주의

🌟 실생활 속 과학
이 약 9%라는 수치 때문에 물이 가득 찬 페트병을 얼리면 병이 팽팽하게 부풀어 오르는 것을 실제로 확인할 수 있어요.