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과학/물리학 문제 풀이 2024학년도 수능

2024 수능 물리학1 문제풀이-2번, 수소핵융합, 질량결손, 질량-에너지 등가, 이중수소, 삼중수소

by 뚜또링 2024. 4. 2.

이전 글은

2024학년도 물리학1-1번 풀이입니다

2024.04.01 - [과학/물리학 문제 풀이 2024학년도 수능] - 2024 수능 물리학I 문제풀이-1번, 전자기파의 공통점과 차이점, 파동의 속력

 

2024 수능 물리학I 문제풀이-1번, 전자기파의 공통점과 차이점, 파동의 속력

이번 글은 2024수능 물리학I 1번 문제풀이 입니다 글의 순서는 1. 문제 및 문제 분석하기 2. 관련 이론 입니다 1. 문제 및 문제 분석하기 문제에서는 버스라는 공간에서 같이 존재하는 빨간빛(가시

musics.tistory.com

이번 글은

2번 풀이입니다

 

글의순서는

1. 문제분석 및 풀이

2. 관련 이론(핵융합과 질량결손)

입니다.


1. 문제분석 및 풀이

2024학년도 수능 물리학1 2번 문제

1) 문제 분석

2번 문제는 수소원자가 핵융합되어

헬륨이 되는 것에 대한 내용을 묻고 있습니다

수소 핵융합의 예시 3가지
수소 핵융합의 예시 3가지

이중 첫번째와 세번째 핵융합이 문제에서 제시되고 있습니다


2) 문제풀이


ㄱ. (가) 핵융합은 문제 분석에서 제시한 세번째 핵융합

(나) 핵융합은 첫번째 핵융합 입니다

즉 ㄱ은 이중수소이므로

ㄱ은 틀렸습니다


ㄴ. ㄴ은 중성자가 맞으므로

ㄴ은 맞습니다


ㄷ. 이중수소가 두개 합쳐져서 헬륨과 중성자가 되지만

질량 결손이 일어나 에너지가 방출되기 때문에

이중수소 두개의 질량이 헬륨과 중성자의 질량의 합보다 큽니다

ㄷ은 틀렸습니다


ㄴ만 맞으므로 정답은 2번입니다


2. 관련 이론

 

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

핵융합의 원리
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


 

2) 핵발전과 상대성이론

상대성 이론의 질량-에너지 등가성
상대성 이론의 질량 에너지 등가

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


이번 글에서는

2024학년도 수능 물리학1 2번문제를 이야기 하였습니다

 

도움이 되셨기를 바랍니다

감사합니다

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