06 에너지가 보존되는데 왜 절약해야 할까? · 에너지 효율과 절약

이 자료는

중3 과학 「에너지 전환과 보존」 단원의 여섯 번째이자 마지막 편으로, 에너지가 보존되는데도 왜 계속 공급하고 절약해야 하는지를 에너지 효율과 함께 따져 보는 학습지입니다. 표지의 물음 '조명이 켜져 있던 동안 전기 에너지는 빛과 열 등으로 바뀌었다. 그 에너지가 사라진 것이 아니라면, 왜 조명을 계속 켜려면 전기 에너지가 계속 필요할까?'와 '에너지가 남아 있다는 것과, 그 에너지를 원하는 일에 곧바로 쓸 수 있다는 것은 같을까?'라는 예측에서 출발해, '열로 바뀐 에너지는 언제나 쓸모없는 것일까?', '소비 전력이 낮으면 무조건 효율이 좋은 제품일까?', '사용하지 않는 기구도 왜 전기 에너지를 쓸 수 있을까?', '버려지는 에너지를 모으면 에너지를 무한히 얻을 수 있을까?'처럼 읽다가 생기는 질문 7개를 ① 보존과 쓰임 → ② 공정한 비교 → ③ 누적·절약·회수의 세 묶음으로 나누어 하나씩 답합니다. 처음에 질문 지도와 '꺼내 올 것'으로 에너지 보존 법칙과 앞 편(VI05)의 소비 전력·전력량을 불러오고, 계산의 전제가 되는 '이 학습지의 약속' 세 가지를 밝혀 둡니다.

질문마다 '한줄 답'을 먼저 보이고 용어·식·단계·추적·비교·누적 상자와 그림으로 풀어 주며, '주의' 상자에서 ×와 ✓ 문장을 나란히 놓아 '효율이 낮은 기구에서는 에너지의 일부가 없어진다', '열에너지는 어떤 기구에서나 낭비다', '1000 J를 공급하고 200 J를 회수했으므로 에너지가 1200 J로 늘었다' 같은 오해를 바로잡습니다. 물에 떨어뜨린 잉크, 화분에 물 주기, 자유투 성공 개수와 성공률, 달리기 기록의 비교 조건, 한 방울씩 새는 수도꼭지, 흘린 물을 다시 쓰기의 비유에는 '이 비유는 여기까지만 맞다'를 함께 적었습니다. 조명에서 나간 빛과 열이 주변에 전달되는 경로 그림, 조명과 전기 주전자에서 목적에 따라 열의 쓰임이 달라지는 그림, 전동기에 공급한 250 J를 유용하게 사용된 양과 그렇지 못한 양으로 나눈 막대와 '× 0.40 / ÷ 0.40' 화살표, 사용된 양과 효율(비율)을 위아래로 견준 막대그래프, 같은 밝기를 내는 20 W·12 W 조명의 30일 전력량 막대, 대기 전력 2 W가 1일·30일·365일 동안 쌓이는 그림, 절약하는 두 가지 길 도식, 따뜻한 배출수로 다른 물을 미리 데우는 설비와 회수 전후 에너지 흐름 막대가 있습니다. 탐구 '같은 일을 하는 데 필요한 에너지를 어떻게 비교할까?'에서는 같은 물을 같은 온도까지 데우는 두 장치를 비교 조건 → 순서와 이유 → 자료와 계산 → 해석 → 한계·결과 점검의 차례로 따져 봅니다. 대표 문제 4개와 선택 확장(두 단계 전환, 회수 장치까지 포함한 계산)도 들어 있고, 끝에는 제목 질문에 대한 답과 판단 기준 표, 계산 식 표를 담은 '한눈 정리'가 있습니다.

묶음마다 확인 문제가 있어 모두 40문항이며(1~12번, 13~26번, 27~40번), 선택 확장 2문항이 더 있습니다. 선택형·빈칸 계산·잘못된 계산 바로잡기·오류 바로잡기·비교 조건 쓰기·까닭 서술 등 여러 유형으로 되어 있고, 뒤쪽 42~43쪽에 빠른 정답, 43~49쪽에 풀이와 오답인 이유가 있습니다. 선택형 문항에는 틀린 선택지가 왜 틀렸는지, 서답형에는 채점 기준도 함께 적혀 있으며, 마지막 49쪽에는 에너지 단원 전체를 돌아보는 '에너지 단원을 마치며'가 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

핵심 정리 · 에너지 효율과 절약

학습지의 질문 7개와 도구·탐구·정리 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 확인 문제는 PDF에 있습니다.

핵심 용어

에너지 보존 법칙

에너지는 전환·전달될 때 새로 생기거나 없어지지 않으며, 장치와 주변을 모두 포함한 총량은 보존됨

공급한 에너지

정한 시간 동안 장치에 넣은 에너지

유용하게 사용된 에너지

같은 시간 범위에서 그 기구의 목적(밝히기·데우기·들어 올리기)에 쓰인 에너지

유용하게 사용되지 못한 에너지

그 목적에 쓰이지 않고 다른 형태나 다른 곳으로 전달된 에너지. 없어진 에너지가 아님

에너지 효율

공급한 에너지 중 유용하게 사용된 에너지의 비율. (유용하게 사용된 에너지 ÷ 공급한 에너지) × 100

소비 전력

전기 에너지를 사용하는 빠르기. 단위 W·kW

전력량

일정 시간 동안 사용한 전기 에너지의 양. 단위 J·Wh·kWh

대기 전력

전원에 연결된 기구가 주된 기능을 하지 않는 대기 상태에서 소비하는 전력

대기 상태의 전력량

대기 전력과 대기 시간을 곱해 구한 전기 에너지의 양

에너지 소비 효율 등급

같은 제품 종류의 정해진 기준에서 1등급에 가까울수록 에너지 효율이 높은 제품임을 나타냄

에너지 회수

원래 목적에 이용하지 못하고 나가는 에너지의 일부를 모아 다시 이용하는 것

에너지 하베스팅

주변의 빛·열·진동 등에서 에너지를 모아 필요한 형태로 바꾸어 이용하는 기술

다 풀고 나면

• 에너지가 보존되어도 주변으로 퍼진 에너지가 저절로 모여 같은 일을 하지 않으므로 에너지를 계속 공급해야 하는 까닭을 설명할 수 있다.
• 공급한 에너지를 유용하게 사용된 에너지와 유용하게 사용되지 못한 에너지로 나누고, 열이 목적에 쓰이는지는 기구의 목적과 전달 대상에 따라 달라짐을 설명할 수 있다.
• 에너지 효율을 계산하고, 효율을 소수로 바꾸어 유용하게 사용된 에너지나 필요한 공급량을 거꾸로 구할 수 있다.
• 사용된 양과 효율(비율)을 구별하고, 같은 일·같은 조건을 맞추어 장치의 에너지 사용을 공정하게 비교할 수 있다.
• 작동 상태와 대기 상태의 전력량을 겹치지 않게 더해 누적 사용량을 구하고, 절약하는 두 가지 길을 구별할 수 있다.
• 에너지 회수가 새 에너지를 만드는 것이 아님을 알고, 회수 전후의 에너지를 중복 없이 계산할 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1. 1쪽 표지의 '예측해 보자'에 내 생각을 먼저 적어 봅니다. 2쪽 '질문 지도'로 세 묶음의 질문과 이어지는 확인 문제 번호를 보고, '꺼내 올 것' 표에서 에너지 보존 법칙·소비 전력·전력량을 확인한 뒤 '이 학습지의 약속' 세 가지를 읽어 둡니다.
2. 질문을 읽고 내 답을 한 번 말해 본 뒤 '한줄 답'과 용어·식·표·그림을 읽습니다. 비유는 '이 비유는 여기까지만 맞다'와 함께 읽고, '주의' 상자에서 ×와 ✓ 문장을 견주어 봅니다. 10쪽 '효율로 거꾸로 구하기'로 곱하기와 나누기를 익히고, 대표 문제(10·20·28·31쪽)는 풀이를 가리고 먼저 풀어 봅니다. 18~20쪽 탐구에서는 같은 일을 하는 두 장치를 어떤 조건에서 비교해야 하는지 짚어 봅니다.
3. 묶음이 끝날 때마다 확인 문제(12~14쪽 1~12번, 22~25쪽 13~26번, 34~38쪽 27~40번)를 풉니다. 여유가 있으면 41쪽 선택 확장 2문항에도 도전합니다. 42~43쪽 빠른 정답과 43~49쪽 풀이와 오답인 이유로 맞춰 본 뒤 틀린 문제는 해당 질문으로 돌아갑니다.
4. 끝으로 39~40쪽 '한눈 정리'에서 제목 질문에 대한 답, 질문별 판단 기준 표, 계산 식 표를 가리고 스스로 말해 본 뒤, 49쪽 '에너지 단원을 마치며'로 에너지 단원 전체를 돌아봅니다.

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