[2015년 EBS수능완성 실전편 B형][실전 모의고사 3회] - ‘상대 습도’

[구렛나루]

[20~22] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

습도는 대기 중에 포함되어 있는 수증기량의 정도를 나타내는 것인데, 습도에 관한 다양한 지표 중에서 우리가 가장 흔하게 접하는 지표는 ‘상대 습도’이다. TV 뉴스의 일기 예보에서 ‘내일 중부 지방의 습도는 30%입니다.’라고 할 때의 습도가 바로 상대 습도이다. 상대 습도는 실제 수증기압을 주어진 온도에서의 최 대 수증기압인 포화 수증기압으로 나눈 비율인데,  ‘실제수증기압/포화수증기압×100’으로 나타낼 수 있다. 대기 중의 수증기 압력을 가리키는 수증기압은 수증기량과 비례 관계에 있다.

기온 변동이 상대 습도의 변화에 미치는 영향은 매우 크며, 하루 중 상대 습도 변화는 대체로 기온의 변화와 반대의 양상을 띠게 된다. 수증기량이 고정된 상태에서 기온이 상승하면 포화 수증기압이 상승하여 상대 습도가 낮아진다. 공기가 포함할 수 있는 수증기량이 기온 상승에 따라서 급격하게 증가하기 때문이다. 반면 기온이 하강하면 포화 수증기압이 낮아져 상대 습도가 높아진다. 실제로 공기 중에서 수증기가 응결하는 경우의 대부분은 기온 하강으로 인해 공기 중의 수증기가 포화 상태에 이른 것이 그 원인이다. 예를 들어 20℃인 공기의 포화 수증기압이 약 23hPa✽이고 15℃인 공기의 포화 수증기압은 약 17hPa이라고 해 보자. 20℃인 공기의 실제 수증기압이 17hPa이면 상대 습도는 약 74%이다. 만약 이 상태에서 기온이 15℃까지 하강한다면 공기의 수분 수용력은 감소하고 수증기압은 포화 상태에 이르러 상대 습도가 100%가 되며, 구름이나 안개, 이슬, 서리 등이 발생한다.

상대 습도를 측정할 때는 건습구 온도계를 많이 사용하며, 습도의 변화에 민감한 머리카락을 이용한 모발 습도계를 사용하기도 한다. 건습구 온도계는 건구 온도계와 습구 온도계로 이루어져 있는데, 이 중 습구 온도계의 수은 단지 부분은 물을 잘 흡수 하는 얇은 헝겊으로 싸여 있다. ㉠이 헝겊에 물을 적시면 그 물이 증발하면서 습구 온도계의 온도가 건구 온도계의 온도보다 상대적으로 내려가게 된다. 대기가 건조할수록 그 차이가 크며 이것을 이용하여 상대 습도를 구한다.

상대 습도와 관련이 있는 지표로 ‘이슬점 온도’와 ‘실효 습도’를 들 수 있다. 기압과 수증기량이 일정할 때, 기온 하강으로 포화 상태에 이르는 온도를 이슬점 온도라 하며 상대 습도가 높을수록 이슬점 온도와 기온 간의 차이가 작다. 한편 실효 습도는 상대 습도를 응용한 지수로, 건조한 정도를 나타낼 때 사용된다. 실효 습도는 수일 전부터의 상대 습도에다가 경과 시간에 따른 가중치를 두어 산출한 건조도를 나타내므로, 최근의 건조 상태를 종합적으로 반영한다. 실효 습도(He)는 다음의 식으로 구한다.

He=(1 - r)(H0 +rH1 +r2H2 +…)

여기서 H0, H1, H2는 각각 당일, 전일, 전전일의 평균 상대 습도이고, r은 상수로 보통 0.7을 사용한다. 일반적으로 실효 습도가 50% 이하이면 화재의 위험성이 높아서, 기상청은 당일의 최소 상대 습도와 풍속 등을 함께 고려하여 건조 주의보 혹은 건조 경보를 발령한다. 건조 주의보는 실효 습도가 50% 이하이고, 최소 상대 습도가 30% 이하이며, 최대 풍속이 초속 7m 이상일 때 발령한다. 또 그 값이 각각 40% 이하, 20% 이하, 초속 10m 이상 일 때는 건조 경보를 발령한다.

‘절대 습도’는 상대 습도와 달리, 대기 중에 포함된 수증기의 절대적인 양을 표시하는 방법이다. 절대 습도는 단위 부피당 수증기의 질량, 즉 공기 1m3 중에 포함된 수증기의 양을 그램(g)으로 나타낸다. 또 기단✽의 특성을 설명할 때는 무게 1㎏의 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 질량을 나타내는 ‘비습’을 사용한다. 비습과 비슷한 개념인 ‘혼합비’는 1㎏의 건조 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 질량을 나타낸다. 비습과 혼합비는 기온이나 기압 변화에 크게 영향을 받지 않으며, 절대 습도와 더불어 강수량의 지표가 된다.

✽hPa(헥토파스칼): 기압의 단위. 1헥토파스칼은 1파스칼의 100배로, 수치상으로 밀리바와 같음.

✽기단(氣團): 넓은 지역에 걸쳐 있는, 수평 방향으로 거의 같은 성질을 가진 공기 덩어리.

20 윗글을 읽고 추론한 내용으로 적절한 것은?

① 비습을 계산하기 위해서는 수증기가 포함된 공기의 부피를 알아야만 하겠군.

② 어떤 지역의 기온이 일정한 상태에서 비습이 증가하면 상대 습도는 감소하겠군.

③ 수증기량이 일정할 때 기온이 급격하게 상승하면 안개나 서리가 발생하게 되겠군.

④ 건조 주의보 상태에서 최대 풍속만 증가할 경우 기상청은 건조 경보를 발령하겠군.

⑤ 그저께보다 어제의 평균 상대 습도가 오늘의 실효 습도에 더 큰 폭으로 반영되겠군.

21 윗글을 바탕으로 <보기>를 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은? [3점]

<보기>

다음은 어떤 지역의 시간대별 기온과 상대 습도를 측정하여 그 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 시간에 따른 막대 길이 변화는 포화 수증기압의 변화를, 빗금 부분들은 변동이 없었던 실제 수증기압을 나타낸다. 단, 측정 기간에 이 지역의 기압은 일정했다고 가정한다.

① 오전 10시에 비해 오후 3시에는 공기가 포함할 수 있는 수증 기량이 2.5배로 늘었군.

② 오전 10시와 저녁 7시의 기온이 동일했던 것이 두 시각의 상대 습도가 같았던 원인이 되었겠군.

③ 이슬점 온도와 기온의 차이는 오후 3시에 비해 저녁 7시에 더 작았겠군.

④ 새벽 6시에는 기온 하강으로 인해 이 지역의 공기 중 수증기가 포화 상태에 이르렀군.

⑤ 측정 기간에 이 지역의 절대 습도는 대체로 기온과 반대의 변화 양상을 보였군.

22 ㉠과 가장 유사한 사례에 해당하는 것은?

① 해안 지방은 내륙 지방보다 기온의 일교차가 작다.

② 바닷가에서보다 고산 지대에서 물이 더 빨리 끓는다.

③ 더운 여름철 마당에 물을 뿌리면 일시적으로 시원해진다.

④ 유리병에 물을 가득 담아서 냉동실에 넣어 두면 유리병이 깨진다.

⑤ 극지방의 얼음집 안에서 바닥에 물을 뿌리면 실내 온도가 올라간다.

20 ⑤ 21 ⑤ 22 ③

과학 [20 ~22 ]‘상대 습도’

해제

이 글은 대기 중 수증기량의 정도를 나타내는 습도에 관한 다양한 지표를, 특히 상대 습도에 초점을 맞추어 설명하고 있다. 우선 포화 수증기압에 대한 실제 수증기압의 비율인 상대 습도의 개념을 소개하고, 상대 습도가 기온의 변화에 따라 어떻게, 그리고 왜 달라지는지를 설명하고 있다. 또 이슬점 온도와 실효 습도 등 상대 습도와 관련 있는 지표에 대해 설명한 뒤, 절대 습도, 비습, 혼합비 등 기타 지표들의 개념도 제시하고 있다.

주제 상대 습도의 개념 및 관련 지표들과의 관계

•1문단: 상대 습도의 개념

•2문단: 기온 변동에 따른 상대 습도의 변화

•3문단: 상대 습도의 측정 방법

•4문단: 이슬점 온도와 실효 습도

•5문단: 절대 습도, 비습, 혼합비

20 _ 인과 관계, 상관관계 추론 답 ⑤

정답이 정답인 이유

⑤ 더 큰 폭으로 반영

4문단에 제시된, 실효 습도를 계산하는 식에 따르면 경과 시간이 작은 평균 상대 습도일수록 실효 습도에 큰 폭으로 반영된다는 것을 알 수 있다. 즉 당일의 평균 상대 습도인 H0에는 1이 곱해진 값이, 전날의 평균 상대 습도인 H1에는 0.7이 곱해진 값이, 전전날의 평균 상대 습도인 H2에는 0.7의 제곱인 0.49가 곱해진 값이 계산에 활용되는 방식이므로, 실효 습도를 측정하고자 하는 날로부터 시간의 경과가 적은 날, 즉 최근의 평균 상대 습도일수록 실효 습도에 큰 폭으로 반영된다고 할 수 있는 것이다. 그러므로 그저께보다 어제의 평균 상대 습도가 오늘의 실효 습도에 더 큰 폭으로 반영된다는 것은 적절한 추론이다.

오답이 오답인 이유

① 공기의 부피

마지막 문단에 따르면 비습은 무게 1㎏의 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 질량을 나타내는 지표이다. 따라서 비습을 계산하기 위해서 수증기를 포함한 공기의 부피를 알아야만 할 것이라는 추론은 적절하지 않다. 참고로, 수증기를 포함한 공기의 부피를 알아야 하는 것은 절대 습도일 것이다. 마지막 문단에 따르면 절대 습도란 단위 부피당 수증기의 질량, 즉 공기 1㎥ 중에 포함된 수증기의 양을 나타내는 지표이기 때문이다.

② 상대 습도는 감소

기온이 일정한 상태에서 비습이 증가한다는 것은 무게 1㎏의 공기 중에 포함되어 있는 수증기의 질량이 늘어난다는 것이다. 그렇다면 실제 수증기압의 증가로 인해 상대 습도도 증가할 것임을 알 수 있다.

③ 안개나 서리가 발생

2문단에서, 수증기량이 일정할 때 기온이 상승하면 상대 습도는 낮아진다고 하였으므로, 안개나 서리가 발생하리라는 추론은 적절하지 않다. 안개나 서리는 상대 습도가 100%에 이르러야 발생한다고 하였기 때문이다.

④ 최대 풍속만 증가

4문단에 의하면, 건조 주의보나 건조 경보를 발령할 때의 기준은 실효 습도, 최소 상대 습도, 최대 풍속, 이렇게 세 가지이다. 그러므로 실효 습도나 최소 상대 습도에는 변화가 없는 상태라면 최대 풍속이 증가한다고 해도 건조 주의보가 건조 경보로 바뀔 수는 없을 것이다.

21 _ 구체적 상황에 적용하기 답 ⑤

정답이 정답인 이유

⑤ 이 지역의 절대 습도

절대 습도는 대기 중에 포함된 수증기의 양을 나타낸 것이므로, 측정 기간 내내 이 지역의 절대 습도는 기온의 변화와 무관하게 일정했다고 할 수 있다. 대체로 기온과 반대의 변화 양상을 보인 것은 절대 습도가 아니라 상대 습도이다.

오답이 오답인 이유

① 공기가 포함할 수 있는 수증기량

오전 10시의 상대 습도는 50%이고 오후 3시의 상대 습도는 20%이다. 이는 기온 변화로 인해 공기가 포함할 수 있는 수증기량이 변하여 포화 수증기압이 달라졌기 때문이다. 다시 말해, 오후 3시의 포화 수증기압이 오전 10시 포화 수증기압의 2.5배가 되었기 때문에 상대 습도가 50%에서 20%로 낮아진 것이다.

② 기온이 동일

수증기량이 고정된 상태에서 상대 습도의 변화는 기온 변화에 따른 포화 수증기압의 변화로 인해 발생한다. 따라서 그래프에서 오전 10시와 저녁 7시의 기온이 16℃로 서로 같았던 것은 그 두 시각의 상대 습도가 같았던 현상의 원인이라고 할 수 있다.

③ 이슬점 온도와 기온의 차이

4문단에서, 상대 습도가 높을수록 이슬점 온도와 기온 간의 차이가 작다고 하였다. 따라서 상대 습도가 20%였던 오후 3시에 비해 상대 습도가 50%였던 저녁 7시에 이슬점 온도와 기온 간의 차이는 더 작았을 것이다.

④ 수증기가 포화 상태

그래프를 보면 새벽 6시에는 상대 습도가 100%로 되어 있다. 이는 기온이 5℃까지 하강하면서 포화 수증기압과 실제 수증기압이 같아진 상태, 즉 공기 중의 수증기가 포화 상태에 이른 것이다.

22 _ 다른 상황에 적용하기 답 ③

정답이 정답인 이유

③ 더운 여름철, 일시적으로 시원해진다

㉠은 헝겊을 적신 물이 증발하면서 헝겊이 감싸고 있는 습구 온도계 수은 단지 부분의 열을 빼앗아 가기 때문에 일어나는 현상이다. 그래서 대기가 건조할수록 건구 온도계의 온도와 습구 온도계의 온도 간 차이가 큰 것이다. 이는 물의 증발이 더 잘 이루어지기 때문이다. 이와 유사한 사례로는 더운 여름철 마당에 물을 뿌리면 일시적으로 시원해지는 것을 들 수 있다. 마당에 뿌린 물이 증발할 때 주변의 열을 흡수하면서 마당의 온도가 낮아지는 것이기 때문이다.

오답이 오답인 이유

① 해안 지방, 내륙 지방

해안 지방이 내륙 지방보다 기온의 일교차가 작은 이유는 물의 온도 변화가 느리기 때문이다.

② 바닷가, 고산 지대

바닷가에서보다 고산 지대에서 물이 더 빨리 끓는 것은 물의 표면에 작용하는 압력이 작아지면 끓는점이 낮아지기 때문이다.

④ 물을 가득 담아서, 냉동실

유리병에 물을 가득 담아 얼리면 유리병이 깨지는 것은 물이 얼 때 부피가 팽창하기 때문이다.

⑤ 바닥에 물, 실내 온도

극지방의 얼음집 안에서 바닥에 물을 뿌리면 물이 곧바로 얼면서 열을 방출하기 때문에 실내 온도가 높아지는 것이다.