절대영도는 왜 실제로 도달할 수 없는 온도인가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.절대영도는 정확히 0K, 약 영하 273.15℃입니다. 단순히 냉각 장치의 ㅅ겅능이 부족해서 도달하지 못하는 것이 아니라 열역학 법칙과 관련이 있어요.물질을 차갑게 만든다는 것은 그 물질이 가진 열에너지를 밖으로 빼내는 과정이에요. 그런데 온도가 절대영도에 가까워질수록 제거할 수 있는 열 에너지는 점점 줄어들고, 남은 에너지를 빼내는 과정도 갈수록 어려워집니다. 절대 영도에 정확히 도달하려면 이상적으로 무한히 많은 냉각 과정이 필요해요. 이를 열역학 제3법칙의 한 표현으로 볼 수 있습니다.여기에 양자역학적으로 추가로 보자면, 절대 영도라고 해서 원자와 전자가 모두 완전히 멈추는 것은 아니에요. 양자역학에서는 가장 낮은 에너지 상태에서도 영점에너지라는 최소 에너지가 남을 수 있어요.그래서 현대 기술은 절대 영도에 극도로 가까운 온도까지 만들 수는 있지만 정확히0K에 도달할 수 는 없어요. 마치 목표까지 남은 거리를 계속 절반씩 줄이면 한없이 가까워져도 수학적으로 정확히 도착하지 않는것과 비슷하죠 :)
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수학에서 미분,적분이 무엇입니까?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.미분과 적분은 어렵게 보이지만 포인트는 서로 반대 방향의 개념이라고 생각하면 쉬워요.미분은 어떤 값이 순간적으로 얼마나 빠르게 변하는지를 알아내는 방법입니다. 자동차로 비유하면 이동거리를 시간에 따라 미분했을때 순간 속도를 구할 수 있어요. 함수 그래프에서는 특정 지점에서 그래프가 얼마나 가파른지 구하는 것과 같죠.적분은 반대로 작은 양을 계속 더해서 전체를 구하는 방법이에요. 자동차의 순간 속도를 시간에 따라 계속 모으면 총 이동거리를 구할 수 있고, 그래프에서는 곡선 아래의 넓이를 구하는데 사용되죠잘하려면 처음부터 공식을 통째로 외우기 보다 함수와 그래프를 먼저 익히는게 좋아요. 미분 문제에서는 무엇이 변하고 있는지, 적분 문제에서는 무엇을 쌓아서 전체를 구하는지 생각해보고, 이후 기본 공식과 쉬운 문제를 반복하면 계싼도 자연스럽게 익숙해지실 꺼에요.!!
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반도체 공정에서 패키징은 왜 필요한가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.웨이퍼에서 갓 잘라낸 칩을 생각해보세요. 손톱보다 작은 실리콘 조각인데 회로 선폭이 나노미터 수준이라 맨손으로 만지면 그대로 망가져요. 그래서 패키징이 필요해요.패키징의 첫번재 역할은 보호예요. 습기나 먼지, 충격, 정전기로 부터 칩을 감싸주는 갑옷인 셈이죠. 두번쨰는 연결, 칩의 미세한 전극을 기판에 꽂을 수 있는 크기의 단자로 키워주는 다리 역할을 해요. 세번째가 요즘 특히 중요한 방열인데, 칩이 일하면서 내는 열을 밖으로 빼주지 못하면 성능이 뚝 떨어지거든요.그럼 성능에는 어떤 영향이 있을까요. 신호가 칩에서 기판까지 가는 거리가 짧을 수록 속도가 빨라지고 전력 손실도 줄어요. 그래서 최근에는 칩 여러개를 수직으로 쌓거나 아주 가깝게 붙이는 첨단 패키징이 반도체 경쟁력이 됐어요. 회로를 더 작게 마드는게 한계에 부딪히자 패키징으로 성능을 끌어올리는 시대가 된거죠 :)
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자동차 유리창에 김이 서리는 이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.자동차 유리의 김서림은 공기 속 수증기가 차가운 유리를 만나 작은 물방울로 변하는 응결 현상이에요. 포인트는 유리의 어느 쪽 공기가 더 따뜻하고 습한지에 있어요.겨울에는 바깥 공기가 차가워 유리도 차가워 집니다. 반면 차 안은 난방과 사람의 호흡 때문에 따뜻하고 습하죠. 이 습한 실내 공기가 차가운 유리에 닿으면서 안쪽에 김이 서립니다. 그래서 에어컨이나 제습 기능을 켜고 앞유리로 바람을 보내면 습도가 내려가 김이 빠르게 사라져요. 여름 장마철에는 반대 현상이 생길 수 있는데, 에어컨 때문에 유리가 차가워진 상태에서 바깥의 덥고 습한 공기가 유리 표면에 닿으면 이번에는 바깥쪽에 물방울이 맺혀요. 차가운 음료수 컵 바깥에 물방울이 생기는 것과 같은 원리죠.겨울에는 차가운 유리와 실내 습기 때문에 안쪽에! 여름에는 에어컨으로 차가워진 유리와 바깥의 높은 습도 때문에 바깥쪽에 김이 잘 생긴다고 이해하면 좋아요 :)
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비올때 실내 공간에 빗소리가 큰이유는 뭔가요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.울림도 어느 정도 영향을 주지만, 가장 큰 이유는 창문이 빗소리를 막는 효과가 생각보다 크기 떄문이에요.창문을 닫으면 빗방울이 바닥이나 건물에 부딪히며 만든 소리 중 상당 부분이 유리에 반사되거나 차단된답되요ㅠ_ㅠ 그런데 창문을 조금만 열어도 그 틈은 소리가 직접 실내로 들어오는 통로가 돼요. 특히 빗소리처럼 여러 방향에서 계속 발생하는 소리는 작은 틈으로도 상당량 들어올 수 있어요 +_+실내의 특성도 영향을 주는데, 들어온 소리는 벽이나 천장, 바닥에서 여러 번 반사되는데 가구나 커튼처럼 소리를 흡수할 물건이 적은 방일수록 더 크게 느껴질 수 있어요 :)
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수학 추론 문제 풀어주세요요요요ㅛㅛㅇ
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.3분!! 이에요.고양이 3마리가 3분동안 3마리 쥐를 잡는다는 것은 고양이 한마리가 3분동안 쥐 한마리를 잡는 다는 뜻으로 볼수 있어요.따라서 고양이가 100마리 있다면 각각 쥐 한마리씩 동시에 잡으면 됩니다. 고양이 한마리가 쥐 한마리를 잡는데 걸리는 시간이 3분이므로, 100마리가 동시에 100마리를 잡아도 3분이죠 ㅎ_ㅎ
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관성이 왜 생기는지는 설명할수 없나요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.현재 물리학에서 관성을 자기장 같은 별도의 힘이 만들어 낸다고 보지는 않아요. 오히려 관성은 물체의 기본적인 성질로 취급합니다. 외부 힘이 없으면 정지한 물체는 정지하고, 움직이던 물체는 같은 속도로 계속 움직인다는 것이죠.여기서 중요한 점은 관성 자체가 힘은 아니라는 거에요. 물체가 원래 운동상태를 유지하는 성질이고, 그 상태를 바꾸려면 힘이 필요해요. 질량이 클수록 같은 가속도를 만들기 어려운 것도 관성이 크기 떄문입니다.현대 물리학은 한단계 더 들어가 질량이 어디서 오는지 꽤 설명해요. 기본입자의 질량 일부는 힉스 장과의 상호작용에서 나오고, 양성자, 중성자 질량 대부분은 내부 쿼크와 강한 상호작용의 에너지에서 생겨요. 하지만 왜 질량을 가진 물체는 관성을 가져야 하는가라는 더 근본적인 질문에는 아직 완전히 별개의 원인으로 환원되는 설명이 없어요 ㅠ_ㅠ
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오픈된 트럭 짐칸에서 드론이 떠있다면 뒤로 밀릴까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.네 뒤로 밀려요. 버스 안 드론이 같이 움직이는 건 버스 내부 공기가 버스와 함께 이동하고 있어서예요. 드론은 공기에 떠 있는 물체라 주변 공기가 기준이 되거든요.그런데 오픈된 트럭 짐칸은 사방이 뚫려 있어서 바깥의 정지한 공기가 그대로 지나가요. 트럭이 시속 80km로 달리면 드론 입장에서는 시속 80km 맞바람을 맞는 셈이라 순식간에 뒤로 밀려나죠. 짐칸 바로 안쪽은 와류 때문에 공기 흐름이 복잡해서 이리저리 요동치다 튕겨나갈 가능성이 커요. :)
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같은 물건을 인터넷으로 볼 때보다 직접 매장에서 보면 크기가 다르게 느껴지는 이유는 주변 환경과 비교 대상 때문일까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.둘 다 영향을 줘요. 특히 사진에서는 실제 크기를 판단할 수 있는 정보가 많이 사라지는 것이 큰 이유예요.사람의 뇌는 물체 크기를 볼 때 물체 자체만 보는 게 아니라 주변 사물과 비교합니다. 매장에서는 사람의 손이나 몸, 진열대, 바닥 같은 익숙한 물체가 함게 보여서 실제 크기를 쉽게 짐작할 수 있어요. 직접 움직이면서 보면 거리와 입체감도 계속 변하기 때문에 깊이와 크기를 훨씬 정확하게 파악할 수 있어요 :)
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나노 기술이 극도로 발전하여 자기 복제가 가능한 나노 로봇도 탄생할 수 있을까요?
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.이론적으로는 가능성을 완전히 배제할 수는 없지만, 현재 과학 기술 수준에서는 매우 먼 미래의 이야기에요.자기 복제 나노 로봇을 만들려면 주변에서 원자나 분자를 모아 부품을 만들고, 에너지를 얻고, 정보를 저장하며, 스스로 조립까지 하는 기능을 모두 갖춰야 해요. 이는 사실상 살아있는 세포와 비슷한 수준의 복잡성을 요구해요. 현재의 나노기술은 특정 약물을 전달하거나 분자를 조작하는 수준이지, 스스로 복제하는 기계는 아직 만들지 못했습니다.다만 생명체는 이미 자기복제하는 '나노기계'의 좋은 예입니다. 세포 안의리보솜이나 DNA복제 효소는 나노미터 크기에서 작동하며 생명체의 자기 복제를 가능하게 하죠. 미래에는 이런 생물학적 원리를 응용한 인공 나노시스템이 등장할 가능성은 있습니다.하지만 영화처럼 무한히 증식하는 나노로봇은 안전 문제 때문에 실제 개발과정에서도 강력한 제어장치와 복제 제한 기능이 반드시 포함될 것으로 보는 견해가 많습니다.
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