답변 내역

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.교과서에 나온 핵심 포인트를 짚어드릴게요.맑은 날에는 비가 내리지 않고 구름도 거의 없어요. 비가 오면 대기 중 수증기가 응결되어 빠져나가고, 비가 그치면 지표면에서 증발이 활발해지면서 수증기가 새로 공급되니까 수증기량이 크게 변해요. 하지만 맑은 날에는 이런 급격한 유입이나 유출이 없어요.맑은 날에도 기온은 하루 동안 꽤 많이 변해요. 교과서 그래프를 보면 새벽에 낮고 낮에 높아지죠. 그런데 기온이 변한다고 해서 공기 중에 실제로 녹아있는 수증기의 양이 달라지는 건 아니에요. 기온이 올라가면 포화 수증기량, 즉 공기가 담을 수 있는 최대 수증기량이 늘어나는 거지 실제 수증기량이 늘어나는 게 아니에요.그래서 맑은 날 하루 동안 일어나는 변화는 이렇게 정리돼요. 실제 수증기량은 거의 일정하게 유지되고, 기온이 오르면 포화 수증기량이 커지니까 상대습도는 낮아져요. 기온이 내려가면 포화 수증기량이 줄어드니까 상대습도는 올라가요. 교과서 그래프에서 기온과 상대습도가 반대로 움직이는 것이 바로 이 원리 때문이에요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.질량보존법칙은 고등학교 화학에서 배우는 범위 안에서는 완벽하게 맞아요. 일반적인 화학반응에서는 원자의 종류와 개수가 바뀌지 않기 때문에 반응 전후의 질량이 정확히 같아요.그런데 핵반응 영역으로 가면 이야기가 달라져요. 아인슈타인의 E=mc² 공식에 따르면 질량과 에너지는 서로 전환될 수 있어요. 핵분열이나 핵융합이 일어나면 반응 후 생성물의 질량 합이 반응 전보다 약간 줄어드는데, 이 줄어든 질량이 어마어마한 에너지로 변환되는 거예요. c가 빛의 속도인 초속 3억 미터이고 이걸 제곱하면 엄청난 숫자가 되기 때문에, 아주 작은 질량 감소만으로도 핵폭발이라는 거대한 에너지가 나오는 거예요.책에서 질량이 증가한다고 본 부분은 아마 핵융합 과정에서 외부 에너지를 흡수하는 특수한 반응을 설명한 것이거나, 혹은 상대성이론에서 운동에너지가 커지면 관측되는 질량이 증가한다는 상대론적 질량 개념을 다룬 것일 수 있어요. 일반적인 핵폭발에서는 질량이 감소하면서 에너지가 방출되는 것이 맞아요.

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.랩에는 접착제가 없는데도 붙는 이유는 정전기와 분자 간 인력 두 가지가 함께 작용하기 때문이에요.랩을 롤에서 잡아당겨 뜯을 때 마찰로 인해 표면에 정전기가 발생해요. 이 정전하가 유리나 플라스틱 그릇 표면에 반대 전하를 유도하면서 서로 끌어당기는 힘이 생겨요. 마치 풍선을 머리에 문지르면 벽에 붙는 것과 같은 원리예요. 유리나 매끈한 플라스틱은 표면이 평평해서 랩과의 접촉 면적이 넓고, 접촉 면적이 넓을수록 정전기 인력이 강하게 작용해요.여기에 반데르발스 힘이라는 분자 간 인력도 더해져요. 모든 물질의 분자는 아주 가까운 거리에서 서로 약하게 끌어당기는 힘이 있는데, 랩처럼 얇고 유연한 필름이 매끈한 표면에 밀착되면 분자 간 거리가 극도로 가까워지면서 이 힘이 전체 면적에 걸쳐 누적돼요. 개별적으로는 아주 약한 힘이지만 넓은 면적에 걸쳐 합산되면 상당한 접착력이 되는 거예요.손가락에 잘 안 붙는 이유도 이걸로 설명돼요. 손가락 표면은 지문이라는 울퉁불퉁한 구조가 있고 피지와 수분이 있어서 랩과의 실제 접촉 면적이 매우 작아요. 접촉 면적이 작으니 정전기도, 반데르발스 힘도 충분히 작용하지 못하는 거예요. 반면 랩끼리는 둘 다 얇고 유연해서 서로 완벽하게 밀착되니까 접촉 면적이 극대화되면서 한번 붙으면 떼기 어려울 정도로 강하게 달라붙는 거랍니다. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.플라스틱이 다양한 형태로 가공 가능한 비밀은 고분자 사슬 구조에 있어요.플라스틱의 분자는 탄소를 중심으로 수천에서 수만 개의 단위체가 길게 연결된 사슬 형태예요. 이 사슬들이 서로 단단하게 고정된 게 아니라 느슨하게 얽혀 있는 상태로 존재해요. 마치 삶은 국수 면발이 그릇 안에서 뒤엉켜 있는 모습과 비슷하다고 생각하면 이해하기 쉬워요.상온에서는 이 사슬들 사이에 분자 간 인력이 작용해서 서로 붙잡고 있기 때문에 딱딱한 상태를 유지해요. 그런데 열을 가하면 분자들의 운동에너지가 커지면서 사슬 간의 인력을 이기고 자유롭게 미끄러질 수 있게 돼요. 사슬이 풀어지면서 유동성이 생기고, 이 상태에서 틀에 넣으면 원하는 모양대로 형태가 잡혀요. 식으면 다시 사슬 간 인력이 작용하면서 그 형태가 고정되는 거예요.이게 금속이나 도자기와 근본적으로 다른 점이에요. 금속은 원자들이 결정 격자라는 규칙적인 구조로 단단하게 배열되어 있어서 형태를 바꾸려면 엄청난 에너지가 필요해요. 반면 플라스틱의 사슬 구조는 비교적 낮은 온도에서도 풀어지기 때문에 사출, 압출, 블로우 성형 같은 다양한 방식으로 쉽게 가공할 수 있는 거예요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.이건 열역학 제2법칙으로 설명되는 자연의 가장 근본적인 원리 중 하나예요.먼저 열이 뭔지를 알면 이해가 쉬워요. 온도가 높다는 건 그 물체를 구성하는 분자들이 격렬하게 운동하고 있다는 뜻이에요. 반대로 온도가 낮다는 건 분자 운동이 느리다는 거예요. 뜨거운 물체와 차가운 물체가 접촉하면 빠르게 움직이는 분자가 느리게 움직이는 분자와 충돌하면서 운동에너지를 나눠주게 돼요. 빠른 쪽은 느려지고 느린 쪽은 빨라지면서 결국 양쪽의 분자 운동 속도가 비슷해지는 방향으로 진행돼요. 이 에너지 전달 과정이 바로 열의 이동이에요.그렇다면 왜 반대 방향으로는 일어나지 않느냐가 핵심이에요. 이건 확률의 문제예요. 이론적으로 차가운 쪽의 에너지가 뜨거운 쪽으로 모일 수도 있지만, 그런 일이 일어날 확률이 사실상 0에 가까워요. 분자 수가 수십조 개인 상황에서 빠른 분자끼리 한쪽으로 모이고 느린 분자끼리 반대쪽으로 모이는 배열이 저절로 일어날 가능성은 천문학적으로 낮아요. 자연은 항상 가장 확률이 높은 방향, 즉 에너지가 골고루 퍼지는 방향으로 진행해요. 이 상태를 엔트로피가 증가한다고 표현해요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.면 원단 커팅 부분의 올 풀림을 막는 코팅 방법은 몇 가지가 있어요.가장 접근하기 쉬운 방법은 액상 라텍스를 사용하는 거예요. 천연고무 라텍스나 합성 라텍스를 커팅 단면에 얇게 발라주면 마르면서 고무막이 형성되어 올이 풀리지 않아요. 미술 재료점이나 온라인에서 액상 라텍스를 구할 수 있고, 붓이나 면봉으로 단면에만 얇게 바른 뒤 상온에서 몇 시간 건조하면 돼요. 샘플 제작용으로는 가장 간편한 방법이에요.섬유 전용 제품을 쓰고 싶다면 프레이체크라는 올 풀림 방지 전용 액이 있어요. 원래 이 용도로 만들어진 제품이라 면 원단과의 궁합이 좋고, 마른 뒤에도 유연해서 원단이 딱딱해지지 않아요. 수예 재료점이나 온라인에서 쉽게 구할 수 있어요.

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.생선 비린내의 원인 물질은 트리메틸아민이라는 화합물이에요. 생선의 단백질이 분해되면서 만들어지는 휘발성 물질인데, 이게 피부 표면에 달라붙어서 씻어도 잘 안 빠지는 거예요.스테인리스 스틸을 만지면 냄새가 줄어드는 건 스테인리스에 포함된 크롬과 니켈 같은 금속 성분 때문이에요. 물이 있는 상태에서 금속 표면을 문지르면 금속 이온이 미세하게 용출되면서 트리메틸아민과 결합해요. 이 결합으로 트리메틸아민이 휘발되지 못하게 되니까 코에 도달하는 냄새 분자가 줄어드는 원리예요. 냄새 물질 자체를 화학적으로 중화시키는 것에 가까워요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.헬륨풍선이 뜨는 원리는 물에서 공이 떠오르는 것과 같은 부력이에요.공기 중에서도 부력이 작용해요. 아르키메데스의 원리에 따르면 어떤 물체가 유체 속에 있을 때 그 물체가 밀어낸 유체의 무게만큼 위로 밀어올리는 힘을 받아요. 헬륨의 밀도는 공기의 약 7분의 1 수준이에요. 풍선이 차지하는 부피만큼의 공기 무게가 풍선 자체의 무게보다 크기 때문에, 그 차이만큼 위로 밀어올리는 힘이 생겨서 풍선이 떠오르는 거예요. 중력을 거스르는 게 아니라 주변 무거운 공기가 풍선 아래로 파고들면서 가벼운 풍선을 밀어올리는 구조예요.우주까지 갈 수 있느냐는 질문에는 결론부터 말하면 불가능해요. 풍선이 올라갈수록 주변 기압이 낮아지면서 풍선 안의 헬륨이 팽창해요. 보일의 법칙에 따라 외부 압력이 줄면 기체 부피가 늘어나는 거예요. 고도가 높아질수록 풍선이 점점 부풀다가 고무가 한계를 넘으면 터져버려요. 보통 고도 8에서 10킬로미터, 비행기가 다니는 높이 정도에서 대부분 터지는 것으로 알려져 있어요. :)

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.결론부터 말하면 자연과학과 공학은 다른 영역이에요.자연과학은 자연 현상이 왜 일어나는지를 밝혀내는 학문이에요. 뉴턴의 만유인력 법칙처럼 사과가 왜 떨어지는지, 행성이 왜 태양 주위를 도는지를 관찰하고 원리를 수식으로 정리하는 거예요. 자연에 이미 존재하는 규칙을 발견하는 것이 목적이에요.공학은 그렇게 발견된 원리를 가져다가 실제로 쓸모 있는 것을 만드는 학문이에요. 만유인력 법칙을 이해했으니 그걸 이용해서 로켓의 궤도를 계산하고, 인공위성을 쏘아 올리고, 다리가 무너지지 않을 하중을 설계하는 거예요. 발견이 아니라 활용과 설계가 목적이에요.