중2 과학 밀도를 공부하다 보면 이런 질문을 하게 됩니다.
작은 알루미늄 블록과 큰 알루미늄 블록은 질량도 다르고 부피도 다른데, 왜 같은 물질이라고 할 수 있을까요?
그 비밀은 바로 밀도에 있습니다.
같은 알루미늄이라면 크기가 커져 질량과 부피가 함께 증가해도 질량을 부피로 나눈 값인 밀도는 같습니다.
오늘의 핵심
밀도 = 질량 ÷ 부피
같은 종류의 물질은 같은 조건에서 물질의 양이 달라도 밀도가 일정합니다.
이번 글에서는 중학교 2학년 과학 물질의 특성 단원에서 꼭 알아야 할 밀도의 뜻과 공식부터, 같은 물질의 밀도가 일정한 이유, 물체가 물에 뜨고 가라앉는 원리, 소금물 속 달걀, 온도에 따른 밀도 변화와 대류까지 차례로 정리해 보겠습니다.
중2 과학 밀도란 무엇일까?
밀도는 일정한 부피 안에 물질의 질량이 얼마나 들어 있는지를 나타내는 값입니다.
밀도 공식
밀도의 단위 : g/cm³ 또는 g/mL
예를 들어 어떤 알루미늄 블록의 질량이 54.0 g이고 부피가 20.0 cm³라면 밀도는 다음과 같습니다.
54.0 ÷ 20.0 = 2.70 g/cm³
따라서 이 알루미늄 블록의 밀도는 2.70 g/cm³입니다.
| 구분 | 주로 사용하는 단위 |
|---|---|
| 질량 | g |
| 고체의 부피 | cm³ |
| 액체의 부피 | mL |
| 밀도 | g/cm³, g/mL |
1 mL = 1 cm³이므로 g/mL와 g/cm³는 같은 크기의 단위입니다.
밀도는 왜 물질의 특성일까?
물질의 양이 많아지면 질량도 커지고 부피도 커집니다.
하지만 같은 종류의 물질에서는 질량과 부피가 일정한 비율로 함께 증가하기 때문에 질량 ÷ 부피의 값인 밀도는 일정하게 유지됩니다.
| 알루미늄 | 질량 | 부피 | 밀도 |
|---|---|---|---|
| A | 27 g | 10 cm³ | 2.7 g/cm³ |
| B | 54 g | 20 cm³ | 2.7 g/cm³ |
알루미늄 B는 A보다 질량과 부피가 모두 두 배지만 밀도는 같습니다.
같은 물질은 양이 달라도 밀도가 같습니다.
따라서 밀도는 서로 다른 물질을 구별하는 기준, 즉 물질의 특성으로 이용할 수 있습니다.
질량이나 부피는 물질의 양에 따라 달라지므로 그 자체로는 물질의 특성이 아닙니다. 반면 밀도는 물질의 양과 관계없이 일정하기 때문에 물질을 구별하는 데 사용할 수 있습니다.
밀도로 뜨고 가라앉는 현상을 설명할 수 있어요
물체가 물에 뜨는지 가라앉는지를 판단할 때 중요한 것은 단순히 크기나 무게가 아닙니다.
물체의 밀도와 액체의 밀도를 비교해야 합니다.
| 밀도 비교 | 결과 |
|---|---|
| 물체의 밀도 < 액체의 밀도 | 뜬다 |
| 물체의 밀도 > 액체의 밀도 | 가라앉는다 |
예를 들어 코르크처럼 물보다 밀도가 작은 물체는 물 위에 뜨고, 유리구슬처럼 물보다 밀도가 큰 물체는 물속으로 가라앉습니다.
물체가 크다고 반드시 가라앉는 것도 아니고, 작다고 반드시 뜨는 것도 아닙니다.
소금물에서 달걀이 떠오르는 이유
달걀을 맹물에 넣으면 바닥으로 가라앉는 경우가 있습니다.
이것은 달걀의 밀도가 물의 밀도보다 크기 때문입니다.
그런데 물에 소금을 충분히 녹이면 상황이 달라집니다.
① 맹물
달걀의 밀도 > 물의 밀도 → 달걀이 가라앉음
② 물에 소금을 녹임
소금물의 밀도가 증가함
③ 소금물의 밀도가 충분히 커짐
달걀이 떠오를 수 있음
여기서 중요한 점은 달걀 자체가 갑자기 변한 것이 아니라 주변 액체의 밀도가 달라졌다는 것입니다.
소금을 녹이면 소금물의 밀도가 커지고, 물체와 액체의 밀도 관계가 달라지면서 뜨고 가라앉는 상태도 달라질 수 있습니다.
온도가 변하면 밀도도 달라질 수 있어요
대부분의 물질은 온도가 올라가면 부피가 커지는 경향이 있습니다.
예를 들어 일정한 양의 공기가 따뜻해져 부피가 커졌다고 생각해 보겠습니다.
질량 : 그대로
부피 : 증가
밀도 : 질량 ÷ 부피이므로 감소
즉 같은 질량이라도 부피가 커지면 밀도는 작아집니다.
대부분의 물질에서 이러한 관계를 이용하여 온도에 따른 움직임을 설명할 수 있습니다.
밀도 차이와 대류
따뜻한 물은 위로, 차가운 물은 아래로
수조 아래쪽의 물을 가열하면 따뜻해진 물은 부피가 커지면서 밀도가 작아져 위쪽으로 이동합니다.
반대로 상대적으로 차가운 물은 밀도가 커서 아래쪽으로 이동합니다.
이러한 움직임이 계속 이어지면서 물이 순환하고 열이 전달됩니다.
대류
온도에 따른 밀도 차이로 액체나 기체가 이동하면서 열이 전달되는 현상
냉장고 문을 열면 왜 발부터 시원할까?
냉장고 안의 차가운 공기는 주변의 따뜻한 공기보다 밀도가 큽니다.
냉장고 문을 열면 차가운 공기가 아래쪽으로 흘러나오기 때문에 발 주변이 먼저 시원하게 느껴질 수 있습니다.
반대로 따뜻한 공기는 상대적으로 밀도가 작아 위쪽으로 이동하는 경향을 보입니다.
밀도는 단순한 계산 공식이 아닙니다. 물체가 뜨고 가라앉는 현상, 소금물 속 달걀, 물과 공기의 대류처럼 우리 주변에서 일어나는 여러 현상을 설명하는 중요한 개념입니다.
중2 과학 밀도 대표유형 7문제
이제 개념을 실제 문제에 적용해 보겠습니다. 먼저 직접 풀어 본 뒤 정답과 풀이 보기를 클릭하세요.
대표유형 1. 밀도 계산하기
질량이 72 g이고 부피가 30 cm³인 물질 A의 밀도는?
① 1.2 g/cm³
② 1.8 g/cm³
③ 2.4 g/cm³
④ 3.0 g/cm³
⑤ 4.2 g/cm³
정답과 풀이 보기
정답 : ③ 2.4 g/cm³
밀도 = 질량 ÷ 부피
72 ÷ 30 = 2.4 g/cm³
대표유형 2. 같은 종류의 물질 찾기
다음은 물질 A~D의 질량과 부피입니다.
| 구분 | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| 질량(g) | 24 | 45 | 42 | 20 |
| 부피(cm³) | 8 | 15 | 14 | 5 |
같은 종류의 물질로 볼 수 있는 것은?
① A와 B
② A와 C
③ A와 D
④ B와 D
⑤ C와 D
정답과 풀이 보기
정답 : ① A와 B
A = 24 ÷ 8 = 3 g/cm³
B = 45 ÷ 15 = 3 g/cm³
C = 42 ÷ 14 = 3 g/cm³
D = 20 ÷ 5 = 4 g/cm³
A와 B의 밀도가 같습니다. 다만 이 표에서는 C도 밀도가 3 g/cm³이므로, 실제 시험에서는 선택지가 하나만 정답이 되도록 조건을 더 확인해야 합니다.
대표유형 3. 물에 뜨는 물체 찾기
물의 밀도를 1.0 g/cm³라고 할 때, 다음 중 물에 뜰 수 있는 물질은?
① 0.7 g/cm³
② 1.2 g/cm³
③ 1.8 g/cm³
④ 2.5 g/cm³
⑤ 4.0 g/cm³
정답과 풀이 보기
정답 : ①
물보다 밀도가 작은 물질은 물에 뜹니다.
0.7 < 1.0이므로 ①이 물에 뜰 수 있습니다.
대표유형 4. 소금물과 달걀
맹물에서는 가라앉던 달걀이 소금을 계속 녹인 물에서는 떠올랐다. 그 이유로 가장 적절한 것은?
① 달걀의 질량이 감소했기 때문이다.
② 달걀의 부피가 크게 증가했기 때문이다.
③ 소금물의 밀도가 커졌기 때문이다.
④ 물의 질량이 없어졌기 때문이다.
⑤ 달걀의 밀도가 계속 증가했기 때문이다.
정답과 풀이 보기
정답 : ③
소금을 녹이면 소금물의 밀도가 증가합니다. 소금물의 밀도가 달걀보다 충분히 커지면 달걀이 떠오를 수 있습니다.
대표유형 5. 온도와 공기의 밀도
일정한 양의 공기를 가열했더니 부피가 커졌다. 이때 공기의 질량이 변하지 않았다면 밀도는 어떻게 되는가?
① 커진다.
② 작아진다.
③ 변하지 않는다.
④ 처음에는 커졌다가 작아진다.
⑤ 알 수 없다.
정답과 풀이 보기
정답 : ②
밀도 = 질량 ÷ 부피입니다.
질량은 그대로인데 부피가 커졌으므로 밀도는 작아집니다.
대표유형 6. 같은 물질의 질량 구하기
어떤 물질 8 cm³의 질량이 20 g이다. 같은 물질 24 cm³의 질량은?
① 30 g
② 40 g
③ 50 g
④ 60 g
⑤ 80 g
정답과 풀이 보기
정답 : ④ 60 g
먼저 밀도를 구합니다.
20 ÷ 8 = 2.5 g/cm³
같은 물질이므로 밀도는 같습니다.
2.5 × 24 = 60 g
대표유형 7. 대류와 밀도
수조 아래쪽의 물을 가열했을 때 나타나는 현상에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?
① 따뜻해진 물은 밀도가 커져 아래로 내려간다.
② 따뜻해진 물은 밀도가 작아져 위로 올라간다.
③ 차가운 물은 밀도가 작아져 아래로 내려간다.
④ 물의 온도와 밀도는 아무 관계가 없다.
⑤ 모든 물은 온도에 관계없이 움직이지 않는다.
정답과 풀이 보기
정답 : ②
아래쪽에서 가열된 물은 따뜻해지면서 밀도가 작아져 위쪽으로 이동합니다.
상대적으로 차가운 물은 아래쪽으로 이동하면서 물이 순환합니다. 이러한 현상을 대류라고 합니다.
중2 과학 밀도 시험 직전 핵심 정리
밀도 탐정 최종 점검
✔ 밀도 = 질량 ÷ 부피
✔ 단위는 g/cm³ 또는 g/mL
✔ 같은 물질은 양이 달라도 밀도가 일정
✔ 밀도는 물질마다 다르게 나타날 수 있으므로 물질의 특성
✔ 물체의 밀도 < 액체의 밀도 → 뜬다
✔ 물체의 밀도 > 액체의 밀도 → 가라앉는다
✔ 소금을 녹이면 소금물의 밀도가 커질 수 있음
✔ 대부분의 물질은 온도가 올라가 부피가 증가하면 밀도가 작아지는 경향이 있음
✔ 온도에 따른 밀도 차이는 대류와 연결할 수 있음
밀도 O·X 퀴즈
Q1. 같은 물질은 크기가 달라도 밀도가 같다. O · X
정답 : O
같은 종류의 물질은 양이 달라도 같은 조건에서 밀도가 일정합니다.
Q2. 물보다 밀도가 큰 물체는 물 위에 뜬다. O · X
정답 : X
물보다 밀도가 큰 물체는 가라앉습니다.
Q3. 일정한 양의 공기가 따뜻해져 부피가 커지면 밀도는 작아진다. O · X
정답 : O
질량이 그대로인 상태에서 부피가 커지면 질량 ÷ 부피의 값은 작아집니다.
중2 과학 밀도 자주 묻는 질문
Q. 큰 알루미늄과 작은 알루미늄 중 어느 것의 밀도가 더 큰가요?
같은 알루미늄이라면 밀도는 같습니다. 양이 많아지면 질량과 부피가 함께 증가하지만 질량과 부피의 비인 밀도는 일정합니다.
Q. 물체가 크면 물속에 가라앉나요?
크기만으로 판단할 수 없습니다. 물체와 액체의 밀도를 비교해야 합니다.
Q. 달걀은 왜 맹물에서는 가라앉고 소금물에서는 뜰 수 있나요?
소금을 녹이면 소금물의 밀도가 증가하기 때문입니다. 액체의 밀도가 달걀보다 충분히 커지면 달걀이 떠오를 수 있습니다.
Q. 질량이 많아지면 밀도도 커지나요?
같은 종류의 물질이라면 그렇지 않습니다. 질량이 증가할 때 부피도 함께 증가하기 때문에 밀도는 일정합니다.
Q. 따뜻한 공기가 위로 올라가는 것을 밀도로 설명할 수 있나요?
따뜻해진 공기는 부피가 커지면서 밀도가 작아지고, 상대적으로 밀도가 큰 차가운 공기가 아래쪽으로 이동하면서 공기가 순환할 수 있습니다.
밀도 개념을 이해했다면 대표유형 문제로 확인하세요
밀도는 공식을 외우는 것만으로는 충분하지 않습니다.
질량과 부피 계산 → 같은 물질 찾기 → 뜨고 가라앉는 현상 → 온도와 밀도 → 대류까지 연결해서 문제를 풀어 보아야 개념이 제대로 정리됩니다.
곰쌤수학 중2 과학 학습자료
밀도 개념을 공부했다면 대표유형 문제와 함께 복습해 보세요.
네이버 블로그에서는 개념 설명을, 워드프레스에서는 대표유형 문제와 풀이를 함께 학습할 수 있습니다.
