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II-3 행성의 대기
3
- 물질의 끓는점과 녹는점은 분자 구조 및 분자 사이의 인력과 관계가 있음
특정 기체가 행성의 대기가 되기 위해서는 기체의 운동 속도가 행성의 탈출 속도보다 작아야 한다. 행성의 탈출 속도는 행성의 질량이 클수록 커지므로 목성이 지구보다 크다. 또한, 태양에 더 가까운 곳에 위치한 지구의 온도는 목성보다 높기 때문에 기체 분자들의 평균 운동 에너지가 크고, 운동 속도는 빨라진다. 따라서 분자량이 상대적으로 작은 수소, 암모니아, 메테인은 표면 온도가 낮고 탈출 속도가 큰 목성형 행성의 대기를 형성할 수 있지만 지구형 행성에서는 쉽게 탈출하여 행성의 대기를 이루기 어렵다.
Ⅱ. 태양계와 지구
3. 행성의 대기
행성 대기를 이루는 분자
기체의 분자량 비교
분자량
:2
18
16
1
28
1
4
44
32
원자량의 비교
원자량
Helium : 4
그림에서 기체의 점선은 해당 온도에서 그 기체의 평균 운동 속도의 10배가 되는 값을 나타낸다.
Carbon : 12
Hydrogen : 1
Nitrogen : 14
Oxygen : 16
그래프에 대한 해석
- 원자량
질량수 12인 탄소 원자의 질량을 12로 정하고, 이것을 기준으로 다른 원자들의 상대적인 질량을 숫자로 나타낸 것
- 목성형 행성에는 수소와 헬륨이 풍부하다.
- 목성형 행성이 지구형 행성보다 탈출 속도가 크다.
- 평균 운동 속도가 가장 큰 기체 분자는 수소이다.
- 질량수
원자핵을 구성하는 양성자의 수와 중성자의 수를 더한 값
그림에서 기체의 점선은 해당 온도에서 그 기체의 평균 운동 속도의 10배가 되는 값을 나타낸다.
그래프에 대한 해석
- 목성형 행성에는 수소와 헬륨이 풍부하다.
- 목성형 행성이 지구형 행성보다 탈출 속도가 크다.
- 평균 운동 속도가 가장 큰 기체 분자는 수소이다.
- 온도가 높을수록 기체 분자의 평균 운동 속도가 빨라진다.
그림에서 기체의 점선은 해당 온도에서 그 기체의 평균 운동 속도의 10배가 되는 값을 나타낸다.
그래프에 대한 해석
- 목성형 행성에는 수소와 헬륨이 풍부하다.
- 목성형 행성이 지구형 행성보다 탈출 속도가 크다.
- 평균 운동 속도가 가장 큰 기체 분자는 수소이다.
- 온도가 높을수록 기체 분자의 평균 운동 속도가 빨라진다.
기체의
평균 운동 에너지
- 기체의 평균 운동 속도가 행성의 탈출 속도보다 작은 기체 분자만 행성에 존재할 수 있다.
v=운동속도
m=질량
- 일정한 온도에서 기체의 평균 운동 에너지는 일정
→ 질량이 작은 가벼운 기체일수록 평균 운동 속도 증가
분자의 질량 = 분자량
기체 분자의 운동속도는
온도 및 질량의 영향을 받음
- 온도가 높을수록 평균 운동 에너지는 증가
분자량 = 원자량의 합
- 기체의 평균 운동 속도 > 행성의 탈출 속도
→ 행성 밖으로 대기가 날아가버림
행성들의 대기를 비교해보자.
행성 표면 온도에 따른 물질의 상태
Earth
Venus
분자 구조가 비대칭 → 극성 분자 → 인력이 큼 → 끓는점 높음 →
끓는점과
기체의 분자 구조
Jupiter
Uranus
Quiz 쿠이즈
1. 목성 대기의 주성분은 수소, 암모니아, 메테인이며, 지구 대기의 주성분은 산소, 질소, 이산화탄소이다. 목성과 지구의 대기 성분이 위와 같은 차이를 보이는 까닭은 무엇인가?
배경지식
역학적 에너지
역학적 에너지 = 운동 에너지 + 위치 에너지
+
=
+
1) 행성의 탈출 속도
물체가 행성의 중력을
벗어나 무한히 먼 곳까지
가는데 필요한 최소한의 속도
태양계 행성의 탈출 속도 비교
행성 표면에서의 역학적 에너지
무한히 먼 곳에서역학적 에너지
=
탈출 속도가 크면?
=탈출하기 위해 큰 속력이 필요하다.
=가벼운 기체를 잡고 있을 수 있다.
탈출 속도가 작다
=무거워서 속도가 느린 기체들이 붙잡혀 있다.
v =
탈출 속도는 행성의 질량이 (클수록/작을수록)
행성의 반지름이 (클수록/작을수록) 크다.
행성의 탈출 속도는 질량/반지름 값에 비례한다!
행성의 대기 조성에 영향을 미친 요인들을 알아보자!
눈 똥그랗게
뜨고 봐라이
행성들은 왜 서로 다른
기체 조성비를 가질까?
1
2
mv
2
0
1
2
mv
2
=
E
k
GMm
-
r
E
p
1
GMm
2
mv
=
r
2
1
GMm
2
mv
-
=
E
+
d
r
2
0
=
E
p
2GM
V=
e
r
1
GMm
2
mv
0
-
=
+
r
2
1
GMm
2
mv
-
=
E
+
d
r
2
E
k
2GM
2
=
v
r
E
d
GMm
-
r
=
E
d
나 다짤짜리
따당녑
커서 니들 선생되
머찌지?