[고1 과학] 2학기 2차 지필평가

생물과 환경의 관계

(생태계) 일정한 공간에서 자연환경과 생물이 밀접한 관계를 맺으며 서로 영향을 주고받는 시스템으로,
    <생물적 요인>과 <비생물적 요인>으로 이루어진다.

 

<생물적 요인> 생태계 내의 모든 생물로, 생태계 내의 역할에 따라 [생산자], [소비자], [분해자]로 나뉜다.

<비생물적 요인> 빛, 온도, 물, 공기, 토양과 같은 모든 환경 조건을 말한다.

 

[생산자] 빛에너지를 이용해 유기물을 합성하는 생물 무리

[소비자] 다른 생물을 섭취하여 에너지를 얻는 생물 무리

[분해자] 죽은 생물의 사체나 배설물을 무기물로 분해하는 생물 무리

 

[개체] 하나하나의 생명체

[개체군] 같은 종의 개체들이 일정한 구역에 살며 교배하여 자손을 만드는 집단

[군집] 여러 종류의 개체군이 서로 어울려 살아감

 

[작용] 비생물적 요인이 생물의 형태와 생활 방식에 영향을 주는 것

[반작용] 생물이 살아가면서 비생물적 요인을 변화시키는 것

 

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[먹이 사슬] 생산자에서부터 최종 소비자까지 먹고 먹히는 관계

[먹이 그물] 여러 개의 먹이 사슬이 복잡하게 얽힌 형태

 

 

[생태 피라미드] 개체 수, 생물량, 에너지양을 하위 단계에서 상위 단계로 차례로 쌓아 올린 피라미드 모양

 

 

상위 영양 단계로 갈수록 이용할 수 있는 에너지양은 줄어든다.

 

 

오랜 세월에 걸쳐 형성된 생태계가 생물의 종류, 개체 수와 물질의 양 등이 안정적으로 유지되어 균형을 이룸

# 위는 같이 움직이고, 아래는 반대로 움직임

 

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지구 환경 변화와 인간 생활

[대기 대순환] 에너지 균형을 위해 지구 전체 규모의 대기 순환이 일어남

[표층 순환] 표층류가 분반구와 남반구에서 거의 대칭으로 흐르며 순환함

 

 

 

표층류는 대기 대순환에 의해 생기며,
북반구에서는 시계 방향으로, 남반구에서는 반시계 방향으로 순환한다.

 

[엘니뇨] 무역풍이 약화되어 적도 부근 동태평양의 수온이 평상시보다 높아지는 현상

[사막화] 건조한 기후가 장기간 계속되면서 토지가 황폐해지는 현상, 대개 위도 30° 부근

[지구 온난화] 이산화 탄소 농도가 증가하며 온실 효과를 강화해 지구의 평균 기온이 계속 상승하는 경향 

 

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[에너지 전환] 에너지는 다양한 형태로 존재하며, 한 가지 형태로 머물러 있지 않고 다른 형태로 바뀜

[에너지 보존의 법칙] 에너지는 전환될 뿐 양은 보존됨

 

[열기관] 연료를 연소하여 발생한 열에너지를 역학적 일로 바꾸는 장치

[열효율] 공급된 열을 일로 바꾸는 비율 = $\frac{외부에 한 일(W)}{공급받은 열(Q₁)}=\frac{(Q₁-Q₂)}{Q₁}=1-\frac{Q₂}{Q₁}$

 

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발전과 전력 수송

 

[전류] 전하의 흐름, (-)전하를 띤 전자가 일정한 방향으로 이동하여 생김

[전압] 전기 회로에서 전류를 흐르게 하는 능력. 전압은 자유 전자를 움직여 전류를 흐르게 함

[저항] 도선이 전류의 흐름을 방해하는 정도. 물질의 종류에 따라 저항값의 크기는 달라짐

[전기 에너지] 도선에 전류가 흐르면서 공급하는 에너지

[전력] 전기 기구가 1초 동안 소비하는 전기 에너지. 전압 × 전류. W(와트) 또는 kW(킬로와트)

[전력량] 전기 기구가 일정 시간 동안 소비하는 전기 에너지. 전력 × 사용 시간. Wh(와트시) 또는 kWh(킬로와트시)

 

[전자기 유도] 자석의 움직임으로 전류가 흐르는 현상

[유도 전류] 코일에 흐르는 전류

자석을 더 빠르게 움직일수록, 자기장에 셀수록, 코일을 많이 감을수록 더 센 전류가 흐름

 

 

[전동기] 자석이 만드는 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘을 이용한 장치
    코일에 전류가 흐름 → 코일이 자석의 자기장으로부터 힘을 받음 → 코일이 회전함

 

[발전기] 자석 사이에서 코일을 회전시키면 전류가 발생하는 전자기 유도를 이용한 장치
    코일을 회전함 → 코일을 통과하는 자기장이 변함 → 코일에 유도 전류가 흐름

 

코일을 더 빠르게 회전시키면 더 센 전류를 얻을 수 있음

 

발전소에서는 코일과 영구 자석으로 되어 있는 대형 발전기를 이용하여, 많은 양의 전기 에너지를 생산함.
    코일에는 터빈(회전축에 날개가 달린 장치)이 연결되어 있으며,
    터빈이 회전하면 코일이 함께 회전하면서 유도 전류가 발생함

 

발전소에서 터빈을 돌리는 데 필요한 운동 에너지는 애너지원에 따라 구분함

 

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[송전] 발전소에서 생산한 전기 에너지를 수송하는 과정

[송전선] 전기 에너지를 수송하는 전선

 

전력 = 전압 × 전류

전압을 높여 송전하면 전력 손실을 줄일 수 있음

높은 전압으로 송전한 전기 에너지는 변전소를 거쳐 다시 전압을 낮춰 가정이나 산업 시설에 공급함

 

 

1차 코일보다 2차 코일의 감은 수가 더 많으면, 유도되는 전압이 높아지고 전류의 세기는 줄어듦

 

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미래를 위한 에너지

태양은 내부에서 수소 원자핵이 융합하여 헬륨이 되는 수소 핵융합 반응을 하여 에너지를 방출한다.

지구에 도달하는 태양 에너지는 전체 에너지의 $\frac{1}{20억}$ 정도다.

 

[화석] 생물의 유해가 땅속에 오랫동안 묻혔다가 석탄, 석유, 천연가스 등으로 변함

[신재생 에너지] 화석 연료를 대체할 환경 문제가 없는 에너지

[태양 에너지] 태양에서 오는 빛이나 열을 이용한 에너지

[풍력 에너지] 자연적으로 부는 바람을 이용한 에너지

[해양 에너지] 밀물과 썰물 같은 조류나 파도를 이용한 에너지

[지열 에너지] 지구 내부의 에너지

[바이오 에너지] 식물이나 음식물 쓰레기, 폐식용유 같은 폐기물을 이용한 에너지

[수소 에너지] 수소를 연소시켜 얻는 에너지

 

[태양광 발전] 태양 전지를 이용해 빛에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전

[풍력 발전] 바람이 가진 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전

[핵발전] 핵분열 반응에서 발생한 에너지로 물을 끓이고, 증기로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 발전

[파력 발전] 파도의 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전

[조력 발전] 밀물과 썰물로 생기는 해수면의 높이 차이로 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전

 

 

[수소 연료 전지] 전극을 이용해 수소를 산화시켜서 전기 에너지를 생산하는 장치
    (-)극의 수소는 전자를 내놓고 수소 이온이 되어 (+)극으로 이동한 뒤 산소와 만나 반응하여 물을 생성하고,
    수소가 내놓은 전자는 도선을 따라 이동하여 (+)극으로 들어가므로 회로에 전류가 흐름