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통합과학 2 - Coggle Diagram
통합과학 2
환경과 에너지
생태계와 환경 변화
생태계 구성 요소
개체 < 개체군 < 군집 < 생태계
비생물 요소 - 빛, 온도, 물 등
생물요소 - 생산자(식물, 해조류), 소비자(동물), 분해자(버섯, 곰팡이, 세균)
생물, 환경의 상호작용
빛 - 세기, 파장, 일조시간
온도 - 정온 동물의 일정한 체온 유지
ex) 기온 낮음 - 몸집 큼, 기온 높음 - 몸집 작음
식물의 적응 - 툰드라에 사는 털송이 풀
물- 동물의 적응, 식물의 적응
토양 - 깊이에 따라 공기의 함량 다름
공기 - 동식물의 호흡으로 공기의 성분 변함
먹이관계
먹이사슬: 먹고 먹히는 관계(생산자~소비자)
먹이그물: 복잡하게 나타내는 것
생태 피라미드: 개체수, 생물량, 에너지
[(하위 영양 단계)생산자 - 1차 소비자 - 2차 소비자 - (상위 영양 단계)3차 소비자]
생태계 평형: 일시적으로 변해도 다시 평형 이룸
[평형 - 1차 소비자 일시적 증가 - 2차 소비자 증가, 생산자 감소 - 1차 소비자 감소 - 2차 소비자 감소, 생산자 증가, 평형회복]
환경변화가 생태계에 미치는 영향
자연적 변화 - 홍수, 산사태 등
인위적 변화 - 인구증가, 도시화 등
생태계 보전 노력 - 동식물과 숲 천연기념물 지정, 열섬 효과 - 옥상정원 등
발전과 에너지원
여러가지 발전
화력발전: 화학에너지 -(연소)- 열에너지 - 역학적에너지(전기E) -(전자기 유도)- 전기에너지
핵 발전(원자력) - 핵에너지 -(핵분열)- 열에너지 - 역학적에너지(운동E) -(전자기 유도)- 전기에너지
수력 발전: 위치에너지 - 운동에너지 - 전기에너지
발전과 인간생활(장/단점)
화력 발전: (장)발전비용 낮음, 안정성 높음 / (단)온실기체 발생
태양광 발전: (장)안전성 높음, 온실기체 방출x / (단)발전비용 많이 듦, 공간 많이 필요
풍력 발전: (장)안전성 높음, 온실기체 방출x / (단)발전비용 많이 듦
핵 발전(원자력 발전): (장)일정한 출력 - 온실기체x / (단)방사선 문제
에너지 효율과 신재생 에너지
에너지
에너지는 파괴x 보존o (단, 형태를 바꾸어 나타남)
에너지의 저장: 질량의 운동에 저장된 에너지
퍼텐셜 에너지: 기본 힘의 작용으로 입자나 입자계의 상대적 위치에 저장된 에너지
여러 가지 에너지
전기, 열, 화학, 빛, 핵, 파동에너지
에너지 전환 방향성
에너지가 다른 형태로 전환 시 재사용하지 못하는, 쓸모없는 형태의 에너지 전환은 필수
열기관: 화석 연료를 연소시켜 동력을 얻는 장치
효율 높인 사례
전기 자동차
효율이 높은 조명기구
에너지 소비 효율 등급 표시
신재생 에너지
기존의 화석 연료를 변환하여 이용, 햇빛, 바다, 바람 등의 재생가능한 에너지를 변환하여 이용
종류
신에너지 - 수소 에너지, 연료 전지, 석탄의 액화 및 가스화
재생에너지 - 태양열 에너지, 태양광 에너지, 재생에너지, 풍력 에너지, 수력 에너지, 조력 에너지, 파력 에너지, 지열 에너지
지구 환경 변화와 인간 생활
온실효과와 지구 온난화
지구 복사 평형:태양으로부터 흡수한 에너지를 방출하면서 에너지 평형 이룸
열수지: 지구 복사 평형 상태에서 나타나는 열출입 관계 의미
온실효과: 적외선을 흡수 - 방출하며 지구 전체의 기온을 높이는 현상
지구 온난화: 대기 중 온실 기체의 양이 증가, 온실 효과가 강화 - 지구의 평균 온도 상승
매커니즘: 온실 기체 양 증가 - 대기에 더 많이 흡수 - 지표로 복사 - 평균 온도 상승
영향: 홍수, 가뭄, 해수면 상승, 육지 면적 감소 등
엘니뇨: 적도 부근 동태평양 해역의 수온이 평년보다 높은 상태 지속
엘니뇨 영향: 서태평양 인근 지역에 가뭄, 폭염등 발생
사막화: 반 건조 지역이 기후 변화나 인간 활동 등의 영향으로 점차 사막으로 변하는 현상
요인: 강수량 줄어듦, 과잉경작, 과잉 방목 등
영향: 농경지가 줄고 작물 수확량 감소 등 식량 부족 현상
생물다양성
유전적 다양성
같은 종이라도 개체마다 유전자가 달라서 다양한 형질을 나타내는 것
유전적 다양성이 높은 종들은 급격한 환경변화 유리
종 다양성
일정 지역에 얼마나 많은 생물종이 얼마나 고르게 서식하고 있는가
생물 종 수가 많고, 비율이 균등할수록 종 다양성 높음
생태계 다양성
삼림, 초지, 하천, 갯벌 등 환경조건이 서로 다른 생태계의 다양한 정도
화학변화
산과 염기
산성: 산의 공통적인 성질(수소 이온 때문에 나타남)
푸른색 리트머스 종이 - 붉게 만듦
탄산 칼슘과 반응 - 이산화 탄소 기체 발생
일부 금속과 반응 - 수소기체 발생
산, 염기 지시약
색깔을 통해 산성과 염기성 판단 (산성, 중성, 염기성)
BTB용액: 산-노랑 / 중-초록 / 염기-푸른색
페놀프탈레인: 산, 중-무색 / 염기-붉은색
메틸오렌지: 산-빨강 / 중, 염기-노랑
염기성: 염기의 공통적인 성질
(수산화이온 때문에 나타남)
붉은색 리트머스 종이 - 푸르게 만듦
단백질 녹임
산 염기 반응
중화반응
수소 이온, 수산화 이온 = 1:1 개수 비로 반응
산 + 염기 = 물 + 염 을 생성하는 반응을 중화반응
구경꾼 이온:
반응에 참여하지 않은 이온 (넣어준 만큼 계속 존재)
알짜 이온 반응식:
구경꾼 이온 제외한 화학 반응식
H⁺ + OH⁻ -> H₂O
염: 중화 반응 결과 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 이온결합 화합물
중화열: 중화 반응이 일어날 때 발생하는 열
중화열 많음 - 온도 증가, 온도 변화를 통해 중화 반응 완료지점 찾을 수 있음
중화점: 중화 반응 완료된 지점
용액의 농도: 용액의 농도가 같다면 같은 부피의
용액에는 같은 수의 입자 있음
일정량의 산에 염기를 넣었을 때:
중화점 도달 전까지 중화열로 인해 온도가 높아짐
중화점 도달한 이후 중화열이 발생하지 않고. 추가되는 염기 수용액으로 인해 온도가 점차 감소
1:1로 혼합 - 온도 가장 높음 -> 중화 반응 가장 많이 일어남
생활 속 중화 반응 사례
산성화된 토양이나 호수에 연기성인 석회 가루를 뿌림
산성인 종이 펄프를 중화하기 위해 약한 염기를 첨가하여 중성지를 만든다.
입안의 산성 환경을 중화하기 위해 염기성 치약을 사용
산성, 염기성 나타나는 이유: 모두 물에 녹아 이온화하기 때문에 수용액 상태에서 전기도성o
전해질: 수용액 상태에서 전류가 흐르는 물질
산성: HCl -> H⁺ + Cl⁻, CH₃COOH -> H⁺ + CH₃COO⁻
(산 종류에 따라 다르게 나타나는 성질은 음이온 때문)
염기성: NaOH -> Na⁺ + OH⁻ , KOH -> K⁺ + OH⁻
(염기의 종류에 따라 다르게 나타나는 성질은 양이온 때문)
다양성자성 산, 염기
H₂SO₄ (황산), Ca(OH)₂ (수산화 칼슘)과 같이 여러 개의 수소 이온, 수산화 이온을 내놓는 산, 염기도 있음
물질 변화에서의 에너지의 출입
물리변화: 물질을 구성하는 입자의 종류가 변하지 않고 고유한 성질 그대로 유지(상태 변할 때 열에너지 출입)
열에너지 방출 - 주변 온도 상승
열에너지 흡수 - 주변 온도 하강
액체->기체 = 기화 , 기체->액체 = 액화
고체->액체 = 융해 , 액체->고체 = 응고
고체->기체 , 기체->고체 = 승화
화학변화: 재배열 하여 새로운 물질을 만드는 과정(에너지 출입)
흡열 반응: 주변으로부터 열에너지 흡수
ex) 열 분해 반응, 광합성 반응(주위 온도변화와 무관함) 등
발열 반응: 주변으로부터 열에너지 방출
ex) 물질의 연소 반응, 물+산화 칼슘 반응 등