수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 3번,핵융합, 핵분열, 핵융합 발전, 에너지-질량 등가성

이전 글은 2번 풀이 입니다

2023.03.19 - [과학/물리학 문제 풀이 2023학년도 수능] - 수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 2번, 소리의 중첩, 보강간섭, 상쇄간섭, 노이즈 캔슬링 기

수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 2번, 소리의 중첩, 보강간섭, 상쇄간섭, 노이즈 캔슬링 기

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이번글은

2023학년도 수능

(2022년도에 치러짐)

물리학1 - 3번 문제 풀이입니다

 

문제는 다음과 같습니다

문제의 저작권은 교육과정평가원에 있습니다

글의 순서는

 

1. 핵융합, 핵분열, 핵발전

2. 문제풀이

입니다

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1. 핵융합, 핵분열, 핵발전

 

1) 핵융합과 핵분열

핵융합과 핵분열은

뭔가 익숙하면서도 어색한 이름입니다

 

모든 물질을 구성하는 원자는

가운데의 원자핵과

주변의 전자로 구성되어 있습니다

 

전자는

원자의 밖으로 나가기 쉽고

원자핵은

사실상 원자 자체이므로 나갈 수 없습니다

 

그럼 원자핵이 변하면 원자도 변할까요?

네 변합니다

 

원자핵의 변화는

원자핵이 합쳐지는  핵융합과

원자핵이 쪼개지는 핵분열이

있습니다

중수소와 수소의 핵융합

핵융합은

원자번호가 낮은 원소의 원자핵이

융합하여 원자번호가 높아지는 것입니다

 

위 그림은 태양에서 일어나는

중수소와 수소가 융합하여

헬륨이 되는 것입니다

 

태양의 높은 온도와 에너지는

핵융합에 의한 것입니다

핵분열은

원자번호가 높은 원소의 원자핵이

분열하여 원자번호가 낮아지는 것입니다

 

위 그림은

우라늄235가 핵분열하는 것을 

나타낸 것입니다

현재 지구에서 발전에 이용되는 핵분열은

우라늄235의 핵분열을 이용한 것입니다

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2) 핵발전과 상대성이론

상대성이론에 

질량-에너지 등가성이 있습니다

유명한 E=mc^2이 그 내용입니다

 

쉽게 해석하면

질량과 에너지는 동등하여

서로 전환될 수 있다는 내용입니다

 

이 이론에 따라서

원자 질량에 손실(결손)이 있으면

그 질량에 해당하는 에너지가 발생합니다

 

 핵분열이나 핵융합에서는

질량 결손이 발생합니다

이때 발생하는 에너지로

전기를 생산하면

핵발전이라고 합니다

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2. 문제풀이

문제의 저작권은 교육과정평가원에 있습니다

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ㄱ) (가)에서는 이중수소와 수소가 만나

X라는 원자핵과 에너지가 발생합니다

핵융합에서 에너지가 발생하므로

에너지는 질량결손에 의한 것으로 볼 수 있습니다

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ㄴ) Y는 X두 개가 만나고

수소 두 개와 에너지가 방출됩니다

 

반응 전후의

양성자와 중성자의 총합은 보존됩니다

이를 통해 X는 (가)에서 3,2 He인 것을

알 수 있습니다

 

그런 X가 두 개이니

중성자는 총 6개

양성자는 총 4개 이고

1,1수소가 2개 나왔으므로

Y는 4,2 He으로 추론할 수 있습니다 

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ㄷ) X의 양성자는 2개

Y의 양성자도 2개 이므로

ㄷ은 틀렸습니다

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정답은 ㄱ,ㄴ 인 3번입니다

 

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이번 글에서는

2023학년도 수능

물리학1 - 3번 문제와

핵분열과 핵융합

질량결손과 에너지에 대하여

이야기하였습니다

 

다음 글은 4번 풀이 입니다

2023.03.21 - [과학/물리학 문제 풀이 2023학년도 수능] - 수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 4번, X선의 회절, 파동의 회절, 전자의 파동성, 물질파, 전자현미경

수능 문제 풀이-2023학년도 물리학1 - 4번, X선의 회절, 파동의 회절, 전자의 파동성, 물질파, 전자

 

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감사합니다