공통과학교과서 물리부분 정리

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본문내용

광합성을 하여 영양분을 얻고 이 영양분은 식물을 먹고 사는 동물에게 필요한 에너지를 공급한다. 또 석탄이나 석유도 오래전에 살았던 동물들이나 식물들의 유해가 쌓여서 만들어진 것이다. 태양 에너지는 강과 호수, 바다의 물을 증발시켜 구름을 만들고 구름의 비는 높은 곳에 고여 전기에너지를 얻게 하는 원동력을 제공해 준다. 그러므로 지구가 얻는 에너지의 대부분은 태양으로부터 받는다.
3) 에너지: 일을 할 수 있는 능력으로 에너지를 가지고 있다는 것은 힘을 작용시켜 물체를 이동시킬 수 있다는 것이다.
4) 에너지의 형태
① 운동에너지 ② 위치에너지 ③ 전기에너지
④ 화학에너지 ⑤ 태양 에너지 ⑥ 핵에너지 ⑦ 빛 에너지
⑧ 열에너지
: 물체를 마찰 시키는 일을 해주면 열에너지가 발생하며, 물체에 해준 일일 많아질수록 열에너지가 더 많이 발생한다.
※ 줄열 실험 장치
→일과 열에너지의 정량적인 관계를 밝힌 사람은 영국의 과학자 줄이다. 추가 떨어지면서 회전 날 개를 돌리게 되고 회전 날개는 물과 마찰을 일으켜 열에너지를 발생 시킨다. 줄은 해준 일과 발생한 열이 비례하여 의 일을 해주 었을 때 1kcal 의 열이 발생한다는 것을 알아 냈 다.
※ 열기관: 열에너지를 이용하여 일을 하는 기관으로 이러한 기계들은 연료를 사용하여 열에너지를 얻고, 이 열에너지를 사용하여 필요한 일을 한다. 이러한 기계로는 자동차, 경운기, 비행기, 로켓 등이 있으며 가솔린엔진이나 디젤 엔진과 같은 내연기관에서는 연료가 연소할 때 생기는 기체의 높은 압력을 이용하여 피스톤을 움직이는 증기기관, 내연기관, 제트 기관이 있다.
5) 에너지 전환 과정
① 에너지 전환의 예
- 햇볕을 쬐고 있는 동물 ( 빛에너지 → 열에너지)
- 원시인들의 불 피우기 ( 화학 에너지 → 열에너지)
- 증기기관차 ( 화학에너지 → 열에너지 → 운동에너지)
- 수력 발전 ( 위치에너지 → 운동에너지 → 전기에너지)
- 형광등 (전기에너지 → 빛에너지)
- 열기관 ( 열에너지 → 역학적 에너지)
② 에너지 전환 과정
(2) 에너지 보존
1) 에너지 보존의 법칙: 에너지는 다른 형태로 전환될 수 있는데 에너지 전환전후의 에너지의 총합은 일정하게 보존 된다. 에너지는 아무리 사용해도 절대로 없어지지 않지만 에너지가 소멸된다는 것은 단지 사용하기 어려운 에너지로 바뀐다는 것이다.
2) 에너지 효율: 공급된 에너지 중에서 원하는 에너지로 모두 전환되지 않고 불필요하게 전환되어 소모되는 에너지가 생기는데, 공급한 에너지 중 사용한 에너지의 비율을 에너지 효율이라 한다.
2. 에너지의 이용
(1) 에너지의 개발
- 우리나라에서는 석유와 천연가스 자원이 거의 전무한 실정이기 때문에 안전하고도 환경을 오염시키지 않는 대체 에너지 개발이 절대적으로 필요하다.
- 우리나라에서 의존도가 높은 원자력 에너지는 적은 양으로 막대한 에너지를 얻을 수 있고 생산과정에서 환경을 비교적 덜 오염시키지만 시설비가 많이 들고 사고가 발생할 경우 큰 재앙을 초래하기 때문에 원자력 안전기술이 더 발달하면 보다 더 안전하게 사용할 수 있을 것으로 기대 된다.
- 태양에너지는 막대한 양에도 불구하고 일기의 영향을 많이 받고 넓은 면적으로 사용해야하는 단점이 있지만 사용한 후에 공해를 일으키지 않는 청정에너지로서 앞으로 에너지의 사용부분에 있어서 기대해 볼 만하다.
- 지금 세계 각국이 활발히 연구하고 있는 것이 핵융합에너지 이다. 방사능물질을 배출할 가능성이 있지만 핵융합에서는 바닷물에 많이 포함되어 있는 중수소를 이용하기 때문에 핵융합의 과정에서나 그 결과로 방사능 물질을 배출하지 않아 공해가 없는 에너지를 얻을 수 있다.
- 대체 에너지로는 태양열 발전, 조 수력 발전, 지열 발전, 해수 온도차 발전, 수소 융합발전, 풍력 발전 등이 있다.
(2) 에너지의 저장
1) 화학적인 에너지로 전환
: 화학적인 에너지로 저장하는 방법의 대표적인 것으로는 연료 전지가 있다. 연료전지는 수소 기체를 공기 중의 산소와 반응시켜 전기와 열을 얻는 장치인데 아직 연구단계에 있지만 무공해 에너지 공급 장치로 크게 각광받을 것으로 기대된다.
2) 역학적 에너지로 전환
: 역학적 에너지로 저장하는 방법 중의 하나는 현재 가장 많이 사용하는 양수발전방식이 있다. 양수 발전은 남아도는 전기 에너지를 저장하는 방법으로 펌프를 사용하여 심야에 낮은 곳의 물을 높은 곳에 퍼 올렸다가 전기를 많이 필요로 하는 낮 시간대에 이물을 이용하여 수력 발전을 하는 것으로 전기에너지를 물의 위치에너지로 전환하여 저장하였다가 물의 위치에너지를 다시 전기에너지로 전환시키는 효율적인 방법이다.
(3) 에너지를 절약해야 하는 이유
① 화석 연료의 유한성: 석유, 석탄, 천연가스 등의 에너지 자원은 한정 되어 있기 때문에 언젠가는 고갈 될 수밖에 없다
② 에너지 전환 과정에서 생기는 환경 문제: 화석연료 사용 시 발생하는 는 지구온난화를 비롯하여 산성비를 발생시켜 자연 및 생활환경에 심각한 영향을 초래한다.
③ 에너지 효율의 한계: 공기 중에 저장된 열에너지를 다시 동력으로 전환하는 것은 불가능하다. 그 이유는 자연현상의 변화는 그 방향성이 정해져 있어서 그중에 열에너지는 반드시 고온 체에서 저온체로 이동하고 저온 체에서 고온체로는 이동하지 못하기 때문이다. 에너지 전환과정에서도 유용한 에너지가 열에너지의 형태로 바뀌어 대기 중에 손실되어 열에너지를 모두 유용한 에너지로 만드는 에너지 효율이 100%인 에너지 전환 장치는 만들 수가 없다. 또한 유용한 에너지자원이 사용 되면 주변 환경으로 빠져나가 다시 에너지원으로 사용할 수 없게 된다.
④ 에너지 전환의 어려움: 석유와 석탄이 가지고 있는 에너지는 쉽게 동력으로 전환시킬 수 있다. 그러나 이들이 연소하여 분해된 후에 발생하는 물질들이 가지고 있는 에너지는 동력으로 전환시키기 어렵다 또한 높은 곳에 있는 물의 에너지는 쉽게 동력으로 전환시킬 수 있지만 바닥으로 떨어져서 고여 있는 물의 에너지는 동력으로 전환 시킬 수가 없다. 그러므로 우리가 쓸 수 있는 에너지는 한정 되어 있고 에너지는 우리 생활에 없어서는 안되는 것이므로 에너질 절약에 힘써야 한다.

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공통과학,   교과서,   고등학교1학년