통합과학 중2 물질의 특성

밀도

Q: 물의 밀도가 1 g/cm³이라는 것은 무슨 뜻인가요?

물 1,cm3의 질량이 약 1 g이라는 뜻입니다. 그래서 물 1,L(=1000,cm3)의 질량은 약 1 kg입니다. 물의 밀도를 기준으로 삼으면 어떤 물질이 물에 뜰지 가라앉을지 바로 판단할 수 있습니다.

밀도의 정의(질량/부피)와 측정 방법, 물질의 종류에 따른 밀도 차이와 층 분리를 이해한다.

밀도는 물질의 부피 1만큼에 들어 있는 질량으로, 질량을 부피로 나눈 값이며 물질마다 고유한 값을 갖습니다.

같은 크기의 상자에 솜을 채운 것과 쇠구슬을 채운 것을 비교하는 일입니다. 밀도는 '얼마나 무거운가'가 아니라 '같은 부피일 때 얼마나 무거운가'를 묻습니다.

쉽게 말하면

물에 쇠못을 넣으면 가라앉고 통나무를 넣으면 뜹니다. 통나무가 쇠못보다 훨씬 무거운데도 그렇습니다. 무게만으로는 설명이 안 되니, '같은 부피로 맞춰 놓고 비교하면 어느 쪽이 무거운가'를 따져야 합니다. 그것이 밀도입니다.

$밀도 = \frac{질량}{부피}$

단위는 보통 $g/c m^{3}$ 을 씁니다. 물의 밀도는 약 $1 g/c m^{3}$ 이므로, 밀도가 이보다 작은 물질은 물에 뜨고 큰 물질은 가라앉습니다. 부력을 배웠다면 이유가 보입니다 — 물속에 잠긴 물체는 자기가 밀어낸 물의 무게만큼 떠받쳐지는데, 물체 자신이 같은 부피의 물보다 가벼우면(밀도가 작으면) 떠오릅니다.

밀도의 가장 중요한 성질은 양이 달라져도 변하지 않는다는 것입니다. 알루미늄 덩어리를 반으로 자르면 질량도 반, 부피도 반이 되어 나눈 값은 그대로입니다. 그래서 밀도는 물질을 구별하는 데 쓸 수 있습니다. 질량이나 부피는 물질마다 정해진 값이 아니지만, 밀도는 정해져 있습니다.

다만 온도와 압력이 바뀌면 부피가 바뀌므로 밀도도 바뀝니다. 특히 기체는 온도와 압력에 따라 부피가 크게 변해 밀도도 크게 달라집니다. 열기구가 뜨는 것은 안의 공기를 데워 부피를 늘리고 밀도를 낮췄기 때문입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

질량 27 g, 부피 10 cm³인 금속의 밀도

$밀도 = \frac{27 g}{10 c m ^{3}} = 2.7 g/c m^{3}$

이 값은 알루미늄의 밀도입니다. 이 금속을 절반으로 잘라 질량 13.5 g, 부피 5 cm³짜리로 만들어도 나눈 값은 여전히 $2.7 g/c m^{3}$ 입니다.
예시 2

기름과 물이 층을 이루는 이유

기름은 물보다 밀도가 작아 섞이지 않고 위에 뜹니다. 서로 섞이지 않는 여러 액체를 한 통에 넣으면 밀도가 큰 것부터 아래에 차곡차곡 쌓여 층이 생깁니다. 바다에 기름이 유출되면 물 위로 퍼지는 이유도 같습니다.
예시 3

얼음이 물에 뜨는 이유

대부분의 물질은 얼면 부피가 줄지만, 물은 얼면 부피가 늘어납니다. 질량은 그대로인데 부피가 커지므로 얼음의 밀도는 물보다 작아지고, 그래서 얼음은 물에 뜹니다. 겨울에 호수가 위부터 어는 덕분에 물속 생물이 살아남습니다.

순서대로 하면

물에 가라앉는 고체의 밀도 측정하기

1저울로 물체의 질량을 측정합니다.
2눈금실린더에 물을 적당히 넣고 처음 부피를 읽습니다.
3물체를 실에 매달아 물속에 완전히 잠기게 넣고, 늘어난 부피를 읽습니다.
4(나중 부피) − (처음 부피)가 물체의 부피입니다. 물체가 밀어낸 물의 부피가 곧 물체의 부피이기 때문입니다.
5질량을 부피로 나눕니다. 눈금을 읽을 때는 눈높이를 물의 오목한 면 아래쪽에 맞춥니다.

자주 하는 오해

무거운 것이 밀도가 크다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움통나무가 쇠못보다 무거우니 통나무의 밀도가 더 크다

실제로는밀도는 무게가 아니라 '같은 부피일 때의 질량'입니다. 통나무는 무겁지만 부피가 훨씬 커서 밀도는 작습니다.

질량만 보면 크기가 큰 물체가 항상 이깁니다. 그래서 물질 자체를 비교하려면 부피를 똑같이 맞춰 놓고 봐야 하고, 그렇게 하려고 질량을 부피로 나눕니다. 물에 뜨느냐 가라앉느냐를 결정하는 것도 무게가 아니라 밀도입니다.

물체를 반으로 자르면 밀도도 반이 된다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움질량이 반으로 줄었으니 밀도도 반으로 준다

실제로는질량과 부피가 함께 반으로 줄어 나눈 값은 그대로입니다. 밀도는 변하지 않습니다.

밀도는 두 양의 '비'입니다. 위아래가 같은 비율로 줄면 비는 변하지 않습니다. 이렇게 양에 상관없이 일정하기 때문에 밀도로 물질의 종류를 알아낼 수 있는 것입니다 — 양에 따라 변하는 값이라면 물질을 구별하는 데 쓸 수 없습니다.

선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요

부력중2

이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다

물질의 특성중2

같은 단원의 개념 — 물질의 특성

물질의 특성중2 용해도·끓는점·녹는점중2

자주 묻는 질문

Q1같은 물질이면 밀도는 항상 같나요?

온도와 압력이 같다면 그렇습니다. 온도가 오르면 대개 부피가 늘어나 밀도가 조금 작아집니다. 고체와 액체는 그 변화가 작지만, 기체는 온도와 압력에 따라 부피가 크게 변하므로 밀도도 크게 달라집니다.

Q2물의 밀도가 1 g/cm³이라는 것은 무슨 뜻인가요?

물

1 c m^{3}

의 질량이 약 1 g이라는 뜻입니다. 그래서 물

1 L

1000 c m^{3}

)의 질량은 약 1 kg입니다. 물의 밀도를 기준으로 삼으면 어떤 물질이 물에 뜰지 가라앉을지 바로 판단할 수 있습니다.

Q3구멍이 뚫린 물체나 배는 어떻게 되나요?

쇠로 만든 배가 뜨는 것은 배 안이 대부분 공기로 채워져 있기 때문입니다. 배 전체(쇠 + 안의 공기)를 하나로 보면 부피가 아주 커서, 전체 밀도가 물보다 작아집니다. 같은 쇠라도 어떤 모양으로 만드느냐에 따라 전체 밀도가 달라집니다.

교육과정 2022 개정 · 중2 통합과학 · 물질의 특성 수록 기본 (교육과정 단원)

출처 교육부 고시 제2022-33호 (2022 개정 교육과정) · NCIC 국가교육과정정보센터

오류 신고하기

밀도는 물질을 구별하는 여러 성질 중 하나입니다. 끓는점·녹는점·용해도까지 묶어 보려면 물질의 특성으로 이어 가세요.

전체 연결 구조가 궁금하다면

초3~고3 과학 646개 개념의 연결을 한 화면에서 탐색할 수 있습니다.

밀도 지도에서 확인하기 →