답변 내역
- 금속은 왜 낮은 온도에서도 전류가 잘 흐르지만 절연체는 그렇지 못한가요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 금속은 가전자대와 전도대가 서로 겹쳐 있거나, 전도대 자체가 부분적으로만 차 있기 때문에 전도대에는 이미 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 존재합니다. 따라서 낮은 온도에서도 외부 전기장이 가해지면 이 자유전자들이 곧바로 이동하면서 전류가 흐를 수 있는데요, 즉 금속은 전하 운반자 수가 항상 풍부하게 존재하기 때문에 낮은 온도에서도 높은 전도성을 가집니다.반면에 절연체는 가전자대와 전도대 사이의 밴드갭이 약 5 eV 이상으로 매우 크기 때문에 상온의 열에너지로는 전자가 이 에너지 장벽을 넘어 전도대로 들뜰 수 없으며 따라서 전도대에는 자유전자가 사실상 존재하지 않으며, 전류를 운반할 수 있는 입자가 거의 없게 됩니다. 이 때문에 절연체는 낮은 온도는 물론 상온에서도 전류가 잘 흐르지 않는 것입니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.305.01명 평가00
- 절대온도가 증가할수록 반도체의 전기전도도가 증가하는 이유는?안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 반도체의 경우, 가전자대와 전도대 사이에 약 1 eV 정도의 좁은 밴드갭이 존재하기 때문에 절대온도가 낮을 때는 열에너지가 부족하여 가전자대 전자가 전도대로 거의 전이하지 못하므로 자유 전자가 거의 없고, 전기 전도도도 매우 낮습니다. 하지만 절대온도가 증가하면, 열에너지가 커지면서 더 많은 전자들이 밴드갭을 극복하고 전도대로 들뜨게 되는데요, 이때 전도대에 올라간 전자는 자유롭게 이동하며 전류를 운반할 수 있고, 동시에 가전자대에는 정공이 남아 또 다른 전하 운반체 역할을 합니다. 따라서 온도가 올라갈수록 전자–정공 쌍의 수가 기하급수적으로 증가하여 반도체의 전기전도도가 크게 증가하게 되는 것입니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.3000
- 금속, 반도체, 절연체의 전기적 성질을 띠이론으로 어떻게 설명할 수 있나요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 금속, 반도체, 절연체의 전기적 성질은 띠이론(band theory)으로 설명이 가능합니다. 우선 원자들이 모여 결정을 이루면, 각각의 원자 껍질에 존재하던 전자 궤도들이 겹치면서 에너지 준위가 아주 촘촘한 띠를 형성하게 되는데요, 이때 전자들이 실제로 채워져 있는 영역을 가전자대, 전자가 자유롭게 이동할 수 있는 영역을 전도대라고 부르며, 그리고 이 두 띠 사이의 에너지 차이를 밴드갭이라고 합니다. 띠이론에서 금속, 반도체, 절연체의 전도성 차이는 밴드 구조로 설명할 수 있는데요, 우선 금속은 가전자대와 전도대가 겹쳐 있거나, 전도대가 부분적으로만 채워져 있기 때문에 따라서 전자가 전도대에서 자유롭게 움직일 수 있어, 외부 전기장이 가해지면 전류가 쉽게 흐릅니다. 즉, 밴드갭이 0 eV인 상태라고 할 수 있습니다. 다음으로 반도체는 가전자대와 전도대 사이에 좁은 밴드갭(약 1 eV 정도)이 존재하는데요, 상온에서는 열에 의해 일부 전자가 밴드갭을 넘어 전도대로 들뜰 수 있기 때문에 전류가 흐를 수 있습니다. 하지만 저온에서는 전자가 거의 들뜰 수 없어 전기 전도성이 급격히 떨어지며 또한 불순물 도핑을 통해 전기전도성을 크게 조절할 수 있는 특성이 있습니다. 마지막으로 절연체는 밴드갭이 매우 커서(보통 5 eV 이상), 상온의 열에너지로는 전자가 전도대로 뛰어오를 수 없는데요 따라서 전자가 전도대에 거의 존재하지 않아 전류가 흐르지 않습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.3000
- 방사선과 방사능의 차이는 정확히 무엇인가요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 방사능과 방사선은 유사해보이지만 다른 정의를 가지고 있습니다. 방사선은 말 그대로 어떤 물질에서 바깥으로 방출되는 실체적인 에너지의 흐름을 의미하는데요, 이 에너지는 입자(α선, β선, 중성자선 등)일 수도 있고, 파동(γ선, X선 등)일 수도 있으며 즉, 방사선은 눈에 보이지 않지만 실제로 밖으로 나와 이동하는 에너지 자체를 가리킵니다. 다음으로 방사능은 물질이 불안정한 원자핵을 가지고 있어서, 시간이 지나면서 스스로 붕괴하며 방사선을 방출하는 성질을 뜻하는데요 즉, 방사선을 낼 수 있는 능력이나 속성을 말하는 것이며 예를 들어, 우라늄-238은 불안정하기 때문에 방사능을 가지고 있고, 붕괴 과정에서 α선이나 γ선을 내보냅니다. 즉 방사능이 원자핵이 붕괴하면서 방사선을 방출하는 성질이라면 방사선은 그 성질의 결과로 실제로 방출된 입자나 전자기파 형태의 에너지라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.학문 / 화학25.09.305.01명 평가00
- 손톱이나 발톱끝을 보면 왜 간혹 짜투리로 나는건가요안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 손톱이나 발톱 끝에서 짜투리처럼 깊숙이 파고드는 것은 흔히 내성 손발톱이나 비정상적인 각질 조각이라고 할 수 있습니다. 우선 손발톱은 피부의 각질이 단단히 변형된 구조로, 손톱뿌리에서 세포가 계속 분열해 앞으로 밀려나오면서 자라는데요 이 과정에서 손톱이 고르게 자라지 않거나, 끝이 갈라지거나, 옆으로 휘면서 살을 파고들면 작은 조각이나 뾰족한 모서리가 생기게 되며 이게 바로 말씀하신 짜투리처럼 보이는 부분입니다. 이러한 현상이 발생하는 주된 이유는 손톱이나 발톱을 둥글게 깊게 깎으면 모서리 부분이 자라면서 살 안쪽으로 파고들기 쉬운데요, 특히 발톱에서 흔합니다. 또한 발가락에 꽉 끼는 신발을 오래 신거나 손톱이 반복적으로 압박을 받으면, 특정 부위가 비정상적으로 눌려 자랄 수 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.3000
- 딸기의 기는줄기인 이유가 궁금해요.안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 딸기는 일반적인 식물처럼 줄기가 위를 향해 솟아있는 형태가 아닌 땅을 기는 줄기를 발견할 수 있습니다. 딸기의 기는줄기는 식물학적으로 포복경이라고 부르는 구조인데, 이름 그대로 땅 위를 기듯이 옆으로 뻗어 나가는 줄기의 일종인데요, 보통 식물의 줄기는 위로 자라며 잎과 꽃, 열매를 지탱하는 역할을 하지만, 딸기의 경우에는 번식을 더 효율적으로 하기 위해 특별히 변형된 줄기가 있습니다. 이 줄기가 바로 기는줄기인데, 땅 위로 길게 뻗어나가면서 마디마다 새로운 뿌리와 잎을 내어 독립된 개체를 만들어내는데요, 이렇게 생겨난 새 개체는 원래의 모체와 유전적으로 동일한 영양생식의 결과물이라고 보시면 됩니다.즉, 겉보기에는 땅을 기는 뿌리처럼 보이지만, 사실은 줄기이기 때문에 마디, 마디에서 잎이 나고, 마디 사이가 길게 신장하는 전형적인 줄기의 특징을 가지고 있으며, 뿌리는 보통 뿌리털이 있고 마디가 없지만, 딸기의 기는줄기는 뚜렷한 마디와 잎이 있어 줄기로 구분할 수 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.3010
- 지식 레벨업100
- 비버의 털은 언제부터 방수가 되는 건가요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 아기 비버는 태어날 때부터 털이 나 있지만 성체처럼 완벽한 방수 성질을 갖고 있지는 않고, 약 3주~4주 정도 지나 부모의 손질을 통해 기름 코팅이 이루어지면서 점차 물에 들어가도 젖지 않는 털이 완성되는데요, 이때 비버 털의 방수성은 단순히 털의 구조 때문만이 아니라, 꼬리 근처에 위치한 기름샘에서 분비되는 유성 분비물을 털에 바르는 습성 덕분입니다. 성체 비버는 앞발을 이용해 그 기름을 빗질하듯 털 전체에 고르게 펴 바르는데, 이것이 털 사이에 공기층을 형성해 물에 젖지 않게 하고 체온을 유지할 수 있게 합니다.그런데 새끼 비버는 스스로 털 손질을 잘 하지 못하기 때문에, 처음 몇 주 동안은 부모 비버가 새끼를 핥아주거나 앞발로 털을 다듬어주면서 기름을 묻혀 주는데요, 그래서 어미의 관리가 없으면 아기 비버는 물에 젖어 체온이 쉽게 떨어지고 저체온증에 걸릴 수 있습니다. 따라서 실제로 야생에서는 어미가 새끼를 물 밖 굴 안에서 돌보며, 너무 이른 시기에 물로 나가는 것을 철저히 막게 됩니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.3000
- 동물들의 모유는 서로 종이 달라도 문제 없는건가요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 동물의 모유는 기본적으로 새끼의 생리적 특성과 발달 단계에 맞게 진화해 온 맞춤형 영양 공급원이라서 종이 다르면 영양적 불균형이나 소화 문제가 생길 수 있는데요, 하지만 생존 상황에서는 다른 종의 모유로도 일정 부분은 성장할 수 있기 때문에, 자연에서 혹은 가정에서 드물게 종을 넘는 이종 수유 사례가 관찰되기도 합니다. 모유는 단순히 에너지원이 아니라, 단백질, 지방, 당류, 비타민, 미네랄 조성이 각 종의 성장 속도와 신체 발달에 맞게 조절되어 있는데요 예를 들어, 송아지는 빠른 근육과 체중 증가가 필요하기 때문에 단백질과 지방 함량이 매우 높고, 강아지의 모유는 짧은 기간 안에 성장할 수 있도록 고열량에 맞춰져 있습니다. 반면 인간의 모유는 뇌 발달을 중시하기 때문에 상대적으로 단백질과 지방 함량은 낮지만, 유당 함량이 높아 에너지와 뇌 성장에 유리합니다. 따라서 종이 다른 모유를 꾸준히 섭취하면 너무 빠르거나 너무 느린 성장, 영양소 결핍, 소화불량 등이 나타날 수 있습니다.그럼에도 불구하고 방송에서 보신 것처럼 개가 새끼 고양이를, 고양이가 강아지를 젖먹이는 사례가 존재하는데, 이는 새끼가 최소한의 열량과 수분을 공급받는 데는 도움이 되기 때문인데요, 하지만 장기간 지속되면 성장의 질이 달라질 수 있기 때문에 애완동물에서는 보통 종에 맞는 분유나 사료를 별도로 제공하는 것이 좋기는 합니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.3000
- 어떤 특정한 냄새를 맡게 되면 왜 관련된 추억이 생생하게 떠올리게 되는걸까요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 특정한 냄새를 맡는 순간 잊고 있던 과거의 기억이 아주 선명하게 되살아나는 경험을 할 수 있는데요, 심리학과 신경과학에서는 이를 프루스트 현상이라고 부르는데, 프랑스 작가 마르셀 프루스트가 《잃어버린 시간을 찾아서》에서 홍차에 적신 마들렌 과자의 향을 맡고 어린 시절의 기억이 생생하게 되살아났던 경험을 묘사한 데서 이름이 붙었습니다.냄새 감각은 다른 감각과 달리 뇌에서 기억과 감정을 담당하는 부위와 직접적으로 연결되어 있는데요, 냄새를 맡으면 후각 수용체에서 신호가 후각망울을 거쳐 바로 편도체와 해마로 전달됩니다. 이때 해마는 기억을 담당하고, 편도체는 감정을 담당하는데, 이 두 영역이 후각 경로와 밀접하게 연결되어 있기 때문에 냄새는 기억과 감정을 강하게 자극합니다. 반면 시각·청각 같은 다른 감각들은 대개 대뇌 피질을 한 번 더 거쳐서 처리되므로, 냄새에 비해 과거의 정서적 기억을 직접 불러오는 힘은 상대적으로 약합니다.물론 대부분의 사람들이 크든 작든 이런 경험을 하지만, 민감도와 빈도에는 개인차가 있는데요, 후각에 민감한 사람일수록 특정 냄새에 얽힌 기억을 자주 떠올립니다. 또한, 후각과 관련된 기억은 보통 아주 오래되고 희미하다고 생각했던 기억을 갑자기 강렬하게 불러내는 특징이 있습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.2900
- 우리나라 자연환경상 사이즈가 큰 도마뱀은 서식하기 힘든 환경인가요?안녕하세요. 네, 질문해주신 것처럼 우리나라의 자연환경은 기본적으로 소형 도마뱀이 살아가는 데는 적합하지만, 대형 도마뱀이 안정적으로 정착하기에는 여러 제약이 존재한다고 보시면 됩니다.우리나라에 서식하는 도마뱀은 주로 도마뱀과와 장지뱀과에 속하는 종들로, 보통 몸길이가 10~25cm 정도로 비교적 작은 크기인데요, 대표적으로 한국도마뱀, 줄장지뱀, 관박쥐장지뱀 등이 있으며, 모두 곤충이나 거미 같은 소형 무척추동물을 주로 먹고 삽니다. 우리나라에서 대형 도마뱀이 서식하기 어려운 이유는 기후적 제약 때문인데요, 도마뱀은 변온동물이므로 체온 조절을 햇빛과 주변 환경에 의존합니다. 우리나라는 여름에는 덥지만, 겨울에는 긴 기간 동안 영하로 떨어지는데요, 소형 도마뱀은 땅속이나 낙엽 밑에서 동면하며 버틸 수 있지만, 체구가 큰 도마뱀은 대사량이 크고 동면 중에도 많은 에너지가 필요하여 이런 혹독한 겨울 환경에서 생존하기 어려운 것입니다. 또한 먹이 자원의 한계가 있는데요, 대형 도마뱀은 작은 곤충만으로는 에너지를 충당하기 어려워, 작은 포유류, 조류, 또는 풍부한 식물자원을 필요로 하지만, 우리나라 자연 생태계에서는 이 정도 크기의 먹이 자원을 안정적으로 확보하기 어렵습니다. 감사합니다.학문 / 생물·생명25.09.2900