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기체에서 어떻게 고체와 물체 같은게 생성되나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 비닐장막 안에서 불을 키게 되면 공기중에 있는 수증기나 땅에 있는 물이 기체가 되고 또 기존에 있던 수증기들은 열을 받아서 부피가 더 커지면서 하늘로 올라가게 됩니다. 그럼 그 비닐 장막까지 올라가면 비닐 장막은 밖의 온도에 의해서 상대적으로 온도가 낮게 되고 그럼 그 비닐장막의 온도에 의해서 수증기가 액화가 되면서 액체가 생성되는 것입니다. 결국 특정 구역을 막고 열이 발생되면 그 열에너지에 의해서 분자들의 운동이 더 활발해지고 그 분자들이 부피가 커짐에 따라서 밀도가 낮아져서 하늘로 올라가게 되고 그 특정구역의 외부의 온도가 상대적으로 낮아서 그 가로 막고 있는 벽이나 물질들이 안에 온도보다 낮아지면서 거기에 기체들이 닿으면서 온도가 내려가서 액체가 되는 것입니다. 그래서 가끔 티비에서 무인도에서 생존할때 비닐장막으로 나뭇잎등에 묶어놓고 하루가 지나면 태양빛에 의해서 나뭇잎에 있는 물이 증발하고 그 중발된 기체가 비닐장막에 닿아서 온도가 내려가면서 액화가 되면서 물을 얻는 것입니다.
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물리
23.10.29
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겨울이 되니 나뭇잎 색이 변하고 떨어지는 건 뭐 때문인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 나무는 가을이 되면 겨울을 나기 위해 준비를 합니다. 겨울이 되면 일조량이 감소되고 건조해지기 때문에 나무에서 수분과 영양분이 부족해지기 때문에 이런 수분과 영양분이 빠져나가는 것을 방지하기 위해서 나뭇잎을 떨어 뜨리는 것입니다. 이런 과정은 먼저 일조량이 줄어들면서 잎에 있는 광합성을하는 엽록소가 파괴되기 시작하고 그로인해서 기존에 가지고 있던 안토시아닌이나 카로틴, 크산토필들이 보이면서 노란색, 빨간색으로 물들기 시작합니다. 그리고 나무는 떨켜가 만들어지면서 나뭇잎이 수분을 공급받지 못하게 되면서 마르게 되면서 떨어지게 되는 것입니다.
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화학
23.10.29
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고지대에서 귀가 먹먹한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 고지대로 올라가면 기본적으로 기압이 낮아지게 됩니다. 그로인해서 귀가 먹먹하게 되는 것입니다. 자세히 말하면 귀에는 소리를 모아 고막에 전달하는 외이, 고막을 진동시키는 중이, 소리를 인지하는 내이 세부분으로 나누어 지고 중이의 기압을 조절해주는 것이 유스타키오관이 있습니다. 그리고 이런 소리를 잘 듣기 위해서는 외부 기압과 내부 기압이 동일해야합니다. 그런데 고지대로 가면 외부 기압이 낮아지고 몸의 기압이 상대적으로 높으면서 고막이 외이쪽으로 부풀어 커지면서 고막이 밀려나게 되어서 소리의 진동을 듣지 못하게 됩니다. 그러면서 귀가 먹먹하게 되는 것입니다. 이때 품을 하거나 침을 삼키거나, 껌씹으면 유스타키오관이 열리면서 귀안에 공기가 외부로 빠지거나 채워지면서 외부의 기압과 차이를 해소하게 되면서 고막이 원래 되로 되면서 괜찮아 지는 것입니다.
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지구과학·천문우주
23.10.29
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물은 얼게되면 왜 부피가 부풀어 오르나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 다른 물질들은 액체에서 고체가 되면 부피가 줄어들게 되는데요. 물만 유독 액체에서 고체가 되면 부피가 늘어나게 됩니다. 그 이유는 물이 액체일때에는 자유로운 분자들의 사이 사이 껴들어가면서 분자구조가 되는데요. 물이 얼게 되면 물분자들끼리 육각형의 구조를 만들면서 그 사이사이에 공간이 생기게 되면서 부피가 늘어나느 것입니다. 쉽게 말하면 액체일떄는 일정한 구조가 아니라서 분자들 자유롭게 섞이면서 빈공간이 많지 않았는데...얼면서 공간이 생기면서 부피가 늘어나는 것입니다. 부피가 크면 밀도가 작아지면서 바다나 강에 물이 얼면 표면에 뜨고 그로 인해서 표면만 얼면서 그 안에 물고기들이 추운 겨울에도 살수 있는 것입니다.
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화학
23.10.29
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지구 자전을 인간이 전혀 못느끼는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구가 회전하면 우리는 그 회전에 의해서 원심력이 발생되어서 지구 밖으로 움직이게 되어야하는데 실제로 우리가 이 지구 회전에 의한 원심력을 느끼지 못하는 이유는 지구의중력때문입니다. 지구의 중력이 원심력보다 어마어마하게 크다보니깐 우리가 느끼지 못하는 것입니다. 사람에게 적용되는 힘은 여러가지가 있는데 결국 모든 작용하는 힘이 합쳐져서 작용하는데 중력이 월등히 쎼기 때문에 지구 자전에 의한 원심력을 느끼지 못하는 것입니다.
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지구과학·천문우주
23.10.29
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석빙고에는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금해요.
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 현재 우리나라에 남아 있는 석빙고의 홍예구조는 돌재료인 화강암을 이용하여 견고성을 유지하고 내부의 용적을 극대화하도록 축조되었다. 또한 석빙고 내부는 온습도 변화가 작고 바람이 거의 유입되지 않는 구조를 갖추고 있어 단열성이 우수한 것으로 밝혀졌다.이러한 석빙고의 과학 원리를 좀 더 자세히 살펴보자! 경주 석빙고의 경우 환기 구멍은 아래쪽이 넓고 위는 좁은 직사각형 기둥 모양인데, 이렇게 함으로써 바깥에서 바람이 불 때 빙실 안의 공기가 잘 빠져나오는 것이다. 즉, 복사열로 데워진 공기와 출입구에서 들어오는 바깥의 더운 공기가 지붕의 환기 구멍으로 빠져나가기 때문에 빙실 아래의 찬 공기가 오랫동안 머물 수 있어 얼음이 적게 녹기 때문에 겨울에 저장된 냉기를 여름철까지 보존할 수 있었던 것이다.석빙고는 지붕에 잔디를 심어 태양 복사열을 차단하였고, 내부 바닥 한가운데는 5° 경사지게 배수로를 파서 얼음에서 녹은 물이 밖으로 흘러 나갈 수 있는 아주 과학적인 구조를 갖추고 있다.석빙고 내부 축냉을 위해서는 얼음 저장량 조절은 물론 얼음 사이에 고효율의 단열재를 사용하는 것이 중요하였다. 선조들은 석빙고의 얼음을 왕겨나 짚으로 쌓아 보관했는데, 이것은 왕겨나 짚이 단열 효과를 높이기도 하지만, 얼음이 약간 녹으면서 융해열로 주변 열을 흡수하게 되므로 왕겨나 짚의 안쪽 온도가 낮아져 그만큼 얼음이 장기간 보관될 수 있도록 한 것이다.석빙고는 자연 그대로의 순환 원리에 맞추어 계절의 변화와 돌·흙·바람·지세 등을 활용하여 자연 상태에서 가장 효과적으로 얼음을 오랫동안 저장할 수 있는 구조로 되어 있다. 이러한 시설은 세계적으로도 드문 것으로 조상들의 과학적인 지혜를 듬뿍 엿볼 수 있는 것이다.출처 : 문화재청 - 조선의 냉장고 ‘석빙고의 과학’
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지구과학·천문우주
23.10.29
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슈뢰딩거란 과학자가 고양이 사고실험을 했다는데 그게 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 1935년, 오스트리아 비엔나 출신의 과학자인 에르빈 슈뢰딩거는 현실에 대한 양자역학의 설명이 피상적인 수준에 그친다는 점에 회의감을 갖고 알베르트 아인슈타인과의 토론 끝에 현재 '슈뢰딩거의 고양이'라고 불리는 한 사고실험을 제안했다. 이 실험은 원래 양자역학의 불완전한 면을 비판하기 위해 만들어졌는데, 아이러니하게도 시간이 지나자 양자역학을 묘사하는 가장 대표적인 사고실험이 되어버렸다. 완전히 밀폐된, 불투명한 상자[2] 안에 고양이와 청산가스가 담긴 병이 들어있고, 청산가스가 담긴 병은 망치와, 망치는 가이거 계수기와 연결되어 있다. 계수기에 방사선이 감지되면 망치를 내려치는 장치가 작동하여 병이 깨지고, 고양이는 청산가스에 중독되어 죽고 만다. 가이거 계수기 위에는 1시간에 절반의 확률로 핵이 붕괴하여 알파선을 방출하는 우라늄 입자가 놓여 있다.코펜하겐 해석을 위 사고실험에 적용할시 나오는 답은 상자를 열어 관측하기 전까지는 살아있는 고양이와 죽어있는 고양이가 상자 안에서 중첩된 상태로 공존한다는 것이었고, 슈뢰딩거는 이러한 극단적인 실험을 통해 코펜하겐 해석이 현실을 설명하지 못한다는 점을 비판하려 했다. 확률론으로 '살아있는 상태'와 '죽어있는 상태'라는 상반된 결과가 중첩되어 있다는 말은 궤변이라는 것이다.(출처: 나무위키 : 슈뢰딩거의 고양이)1952년 슈뢰딩거는 양자역학에 대한 새로운 해석을 내놓아 코펜하겐 해석을 비판했다. 파동함수는 물리적 실재이며 간헐적으로 입자가 나타난다고 보는 코펜하겐 해석은 잘못되었다고 주장했다. 슈뢰딩거 방정식의 해는 완벽한 반면 입자를 통한 해석은 인위적이고 거추장스럽다는 것이다. 우리가 입자라고 해석하는 것들도 사실 파동묶음에 불과하다고 주장했다.슈뢰딩거는 양자역학을 입자와 같은 방식으로 해석하려 하는 바람에 잘못된 해석이 퍼지게 되었다고 보았다. 그는 2차 양자화를 근거로 입자라는 개념없이 파동의 개념만으로 양자역학을 기술하는 것이 가능하다고 주장했다.[8] 파울리, 보른, 로젠펠트 등의 물리학자들은 이같은 슈뢰딩거의 해석에 반발했다.또한 슈뢰딩거는 다른 분야의 물리학과 생물학에 공헌했다. 열역학에 대한 교과서를 집필했으며 중력과 전자기력을 합친 통일장 이론을 제안하기도 했다. 슈뢰딩거는 자신의 명저 '생명이란 무엇인가'에서 생명현상에 대해 양자역학을 통한 철학적이고도 본질적인 설명을 시도하는데, 이러한 해석은 후대 생물학자들에게 많은 영향을 주었다고 한다.(출처: 나무위키 : 슈뢰딩거)
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생물·생명
23.10.29
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화성에서 바라보는 노을은 왜 푸른색깔인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 지구의 노을은 빛의 산란으로 인해서 일어 납니다. 산란은 빛이 공기중에 먼지나 분자 등에 부딫혀서 불규칙적으로 흩어지는 현상을 말합니다. 낮에는 햇빛이 직선으로 비쳐서 파장이 짧은 파란색계열의 빛이 산란이 일어나서 우리가 하늘을 보면 파랗게 보이는 것이고, 저녁에는 햇빛이 비스듬하게 비치면서 파장이 짧은 파란색계열의 빛은 모두 산란되어 흩어져 버리고 파장이 긴 붉은 계열의 빛이 산란되면서 저녁에 노을이 붉은 색으로 보이는 것입니다. 화성의 대기는 산화철 성분으로 되어 있어서 대기의 분자가 휠씬 크기 떄문에 대기의 산란이 휠씬 많이 일어납니다. 그래서 대부분 태양빛이 모두 산란되어서 화성 지표에 도달하기 어렵습니다. 그런데 그나마 파장이 짧은 파란빛이 그나마 대기를 뚫고 화성까지 도달할수 있어서 그나마 파랗게 보인다고 합니다.
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지구과학·천문우주
23.10.28
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인간처럼 땀샘이 잘 발달한 동물들이 있는것인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 땀은 항온동물이 체온을 유지하기 위해서 중요한 기능중 하나입니다. 그래서 체온조절을 헐떡임이나 다른 방식으로 체온 조절이 가능하면 땀을 흘리지 않습니다. 이런 동물들중에는 당나귀, 소, 낙타, 말등이 있습니다. 이중에서도 특히 사람은 체온조절을 위해서 땀샘이 발달되어 있습니다. 또한 가장 오래 달릴수 있는 동물이라고 하면 사람은 무언가 먹이 사냥이나 도망을 위해서 달리는 것이 아니기 떄문에 의지로 인해서 달립니다. 하지만 동물들은 위협이나 먹이 사냥을 하기 위해서 뛰기 떄문에 굳이 오래 달릴이유가 없습니다. 따라서 사람이 가장 오래 달린다고 추정됩니다.
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생물·생명
23.10.28
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원소마다 불꽃의 반응이 다른 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 원자가 가진 전자는 겉불꽃에 의해 공급되는 에너지를 흡수할 수 있고, 흡수한 에너지는 얼마 지나지 않아 다시 방출되는데 이 때 방출되는 에너지는 빛의 형태로 나타납니다. 그런데 원소의 종류에 따라 방출되는 에너지의 크기가 다르고, 에너지의 크기에 따라 빛은 다양한 색깔을 나타내게 됩니다. 즉, 불꽃 반응은 원소의 종류에 따라 흡수했다가 방출하는 에너지의 양이 다르기 때문에 나타나는 현상으로 원소의 종류를 확인할 수 있는 방법입니다.출처 : 교육부 공식 블로그 - 불꽃 반응 쇼
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화학
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