답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.삶은 계란을 찬물에 바로 넣었을 때 껍질이 잘 벗겨지는 주된 이유 급격한 온도 변화에 따른 부피 변화와 내부 공기집 수축에 의한 미세 공간 형성 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.탄산칼슘으로 구성되어 있는 계란 껍질과 단백질로 구성되어 있는 내부 흰자는 급격한 온도 변화에 따라 부피가 변화하는 정도가 다릅니다. 뜨거웠던 계란을 급격히 냉각시키면 흰자가 껍질보다 더 많이 수축하면서, 껍질 안쪽 막과 흰자 사이에 미세한 틈이 생기게 됩니다. 또한, 계란의 뭉툭한 부분에는 공기집이라는 작은 빈 공간이 존재하는데, 찬물에 들어가면 이 공기집이 수축하면서 내부 압력이 낮아지는데, 이때 껍질의 미세한 구멍을 통해 찬물이 안으로 스며들어 흰자와 껍질 막 사이를 매끄럽게 분리해 줍니다. 따라서 급격한 온도 변화를 주지 않고 천천히 식히면 흰자와 껍질 막이 붙은 채로 식어 껍질을 깔 때 흰자가 함께 뜯겨 나가게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.산 아래에서 산 봉지가 산 정상에서 빵빵해지는 이유는 고산 지대로 올라갈수록 외부의 대기압은 낮아지지만, 봉지 내부 기압은 평지의 높은 상태를 그대로 유지하기 때문에 그렇습니다.고도가 높아질수록 공기가 희박해 지면서 위에서 누르는 공기층이 얇아지기 때문에 외부의 대기압이 낮아집니다. 과자 봉지는 신선도 유지와 내용물 보호를 위해 질소 가스로 밀폐 포장되어 있어, 봉지 안의 압력은 봉지를 만든 평지의 기압 상태 그대로 유지하고 있습니다. 봉지 안의 내부 압력이 봉지 밖의 대기 압력보다 상대적으로 커지면서 내부 기체가 봉지 벽을 밖으로 밀어냅니다. 기체의 온도가 일정할 때 외부 압력이 낮아질수록 기체의 부피가 늘어나기 때문에 봉지가 빵빵하게 부풀어 오르는 것입니다.만약 봉지가 내부 압력을 견디지 못하면 터지기도 하며, 반대로 산 정상에서 과자를 먹지 않고 다시 평지로 가져오면 외부 기압이 다시 높아지면서 봉지는 원래 상태로 쪼그라듭니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.대기 중 꽃가루 수치가 낮게 측정되어도 강한 알레르기 반응이 나타나는 이유는 면역 반응의 민감한 작용과 대기 오염물질과의 복합 작용 등 여러 과학적 요인이 작용하기 때문입니다.꽃가루 입자는 높은 습도, 갑작스러운 비, 또는 강한 바람에 의해 꽃가루 알갱이가 삼투압 차이나 물리적 충격으로 미세 입자로 조각나고, 이렇게 부서진 미세 입자는 개수 측정 수치에는 잘 잡히지 않지만, 알레르기를 유발하는 핵심 단백질을 대량 포함하고 있어, 크기가 작아 코털이나 상기도에서 걸러지지 않고 기관지와 폐 깊숙이 침투하여 소량으로도 강한 알레르기성 기침이나 천식을 유발합니다.꽃가루 시즌 초기에 이미 노출되어 점막에 염증이 생기고ㅌ, 항체가 형성되어 있으면 반응 임계값이 크게 낮아지지만, 시즌 후반에는 대기 중 꽃가루 농도가 매우 낮더라도 면역 세포가 폭발적으로 히스타민을 분출하여 심한 증상을 일으킵니다. 또한, 대기 오염 물질과 시너지 효과를 일으켜, 오염물질이 기도의 보호 점막을 먼저 자극해 투과성을 높임으로써, 소량의 꽃가루 항원도 체내로 아주 쉽게 침투하게 만들어 알레르기를 일으키는 성질 자체가 훨씬 강해집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.일반 냄비로 밥을 지을 때보다 압력밥솥에서 밥이 빠르게 익는 이유는 압력이 높아질수록 물의 끓는점이 상승하는 현상 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.일반 냄비는 밀폐되어 있지 않아 물이 끓을 때 발생하는 수증기가 밖으로 배출되어, 내부 압력이 대기압 수준으로 유지되므로, 강한 불로 가열해도 공급된 열에너지는 물을 수증기로 바꾸는 데 사용될 뿐 물의 온도는 100℃ 이상으로 올라가지 않습니다. 반면, 압력밥솥은 고무 패킹과 잠금장치로 내부가 완전히 밀폐되어 있어, 가열이 시작되면 물이 증발하여 수증기로 변하지만 밖으로 빠져나가지 못하고 갇히게 됩니다. 제한된 공간에 기체가 계속 쌓이면서 내부 압력이 대기압의 약 1.5~2배까지 급격히 상승합니다.액체가 끓는 현상은 액체의 내부 증기압이 외부에서 누르는 기압과 같아지는 시점에 일어나는데, 외부 기압이 높으면 물 분자가 액체 표면을 뚫고 기체로 빠져나가기 위해서 더 높은 온도가 필요합니다. 따라서 압력밥솥 내부의 압력이 높아지면 물의 끓는점도 100℃에서 약 110℃~120℃까지 올라갑니다. 이렇게 온도가 올라가면서 압력밥솥의 쌀이 훨씬 빨리 익고 맛있어 지는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.생석회나 소석회 같은 석회가루에 물을 부었을 때, 엄청난 열이 발생하는 이유는 강력한 수화 반응이 일어나는 발열 반응을 하기 때문입니다. 열이 발생하는 화학적 원리를 설명해 드리겠습니다.생석회와 물이 만나면 물 분자가 생석회 결정 구조 속으로 침투하면서 수산화칼슘으로 변하는데, 반응물인 생석회와 물이 가진 화학적 에너지 상태보다 생성물인 수산화칼슘이 가진 에너지 상태가 훨씬 낮고 안정적입니다. 이 과정에서 반응 전후의 에너지 차이가 전부 열에너지 형태로 한꺼번에 방출됩니다. 생석회는 높은 열이 순식간에 나오기 때문에 수분이 순식간에 증발하여 100°C 이상의 뜨거운 스팀이 부글부글 끓어오르게 됩니다.이 현상을 응용한 대표적 예시로 등산용 발열 도시락이나 군용 전투식량 내부의 발열팩에 생석회 성분이 들어 있어, 불이나 버너가 없는 야외에서도 음식을 따뜻하게 익혀 먹을 수 있습니다. 또한, 도심지나 폭약을 쓰기 힘든 공사 현장에서 바위나 구조물을 깰 때 사용합니다. 암석에 구멍을 뚫고 생석회 기반의 파쇄제를 넣은 뒤 물을 붓습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.새우나 가재 같은 갑각류가 열을 받으면 붉은색으로 변하는 것은 껍질 속에 숨어 있던 붉은색 색소인 아스타잔틴이 열을 받아서 단백질의 구조에서 풀려나기 때문입니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.새우나 가재의 몸속에는 원래 붉은빛을 띠는 카로티노이드계 색소인 아스타잔틴이 존재하지만, 살아있을 때는 이 아스타잔틴 색소가 크루스타시아닌이라는 특수한 단백질과 강력하게 결합해 있습니다. 이 크루스타시아닌 단백질은 아스타잔틴 분자 구조를 강제로 비틀고 감싸면서 빛의 흡수 파장을 다르게 바꾸어, 붉은색이 감춰지고 생물체 표면이 주변 환경에 잘 숨을 수 있는 암갈색, 녹갈색 등으로 보이게 됩니다.그런데 열을 가하면 붉은색이 드러나는 이유는 새우나 가재를 끓이거나 구우면, 열에 약한 단백질인 크루스타시아닌이 입체 구조를 잃고 변성이 되어, 단백질이 파괴되면 결합되어 있던 아스타잔틴이 분리되어 드러나게 됩니다. 열에 강해 파괴되지 않고 남아있는 아스타잔틴은 본래 자기가 가진 파장의 빛인 밝은 붉은색을 그대로 반사하게 되며, 이로 인해 익은 새우가 붉게 보이는 것입니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.DDT는 과거 강력한 살충 효과로 모기 감염병 퇴치와 농업용으로 널리 쓰였으나, 환경 잔류성, 생물 농축, 인체 및 생태계 독성 문제로 인해 1970년대부터 세계적으로 사용이 전면 금지되었습니다.DDT는 자연 상태에서 잘 분해되지 않으며, 지방에 잘 녹는 지용성 물질로 체외로 배출되지 않고 체지방에 쌓이므로, 먹이 사슬의 상위 단계로 갈수록 체내 농도가 기하급수적으로 높아집니다. 먹이 사슬 최상위에 있던 독수리, 매 등 포식성 조류의 체내에 DDT가 축적되면서 칼슘 대사가 방해를 받음으로써 알껍데기가 매우 얇아져 어미가 알을 품을 때 깨져버려 개체 수가 급감했습니다. DDT가 인체에 미치는 영향으로 DDT와 그 분해 산물은 인체 호르몬 작용을 방해하여, 여성호르몬을 모방하거나 남성호르몬 작용을 막아 불임, 조산, 기형아 출산, 갑상선 기능 이상 등을 유발하며, 세계보건기구에서 발암물질로 분류하고 있어 장기 노출 시 간암, 유방암, 비호지킨 림프종 등의 발병 위험이 높아집니다. 또한, 고농도에 급성 노출될 경우 두통, 어지럼증, 손떨림, 마비, 경련 등의 신경계 이상이 발생하며, 만성 노출 시 발달 장애나 신경 손상을 일으킬 수 있습니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.불꽃 반응은 금속 원소나 금속 원소를 포함한 화합물을 불꽃에 넣었을 때 원자 내부 전자의 에너지 이동으로 인해 고유한 색의 빛을 방출하는 현상을 말합니다. 이와 관련하여 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.불꽃 반응의 원리는 ​물질을 불꽃에 넣으면 원자핵 주위를 돌던 전자가 열에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 준위인 들뜬 상태로 이동합니다. 들뜬 상태는 불안정하므로 전자는 즉시 에너지가 낮은 원래 상태인 바닥 상태로 다시 떨어지는데, 전자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 이동할 때, 두 준위의 에너지 차이 만큼을 빛의 형태로 방출합니다. 원소마다 원자 번호와 전자 배치가 다르기 때문에 전자 껍질 사이의 에너지 간격도 원소마다 다른데, 이 간격에 따라 방출되는 빛의 파장이 달라지므로 원소마다 고유한 불꽃색을 나타내게 됩니다.리튬과 스트론튬은 붉은색, 나트륨은 노란색, 칼룸은 보라색, 구리는 청록색 등의 불꽃색을 나타냅니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.똑같은 원액으로 만들더라도 용기 재질에 따른 기체 투과성, 화학적 비활성, 온도 유지력의 차이 때문에 유리병 콜라가 더 톡 쏘고 맛있게 느껴질 수 있습니다.유리병은 분자 구조가 치밀하여 기체가 전혀 통과할 수 없는 완벽한 밀폐 상태로 공장에서 주입된 이산화탄소가 유통 과정에서 전혀 새지 않고 그대로 유지됩니다. 반면, ​페트병은 유기 고분자 소재로, 눈에 보이지 않는 미세한 구멍이 존재하여, 시간이 지나면서 내부의 이산화탄소가 미세하게 밖으로 빠져나가고, 반대로 외부의 산소가 안으로 스며들어 탄산감이 서서히 줄어듭니다.그리고 유리병은 화학적으로 완벽하게 중성인 물질입니다. 콜라의 강한 산성 성분이나 독특한 향료 성분과 전혀 반응하지 않고 맛을 온전하게 보존하지만, ​페트병은 콜라 속 미량의 향료 성분을 스스로 흡수하는 성질이 있습니다. 또한 장기간 보관 시 플라스틱 소재에서 나오는 미세한 화학 물질이 음료로 스며들어 맛을 미세하게 변화시킬 수 있습니다.이외에도 유리병은 두껍고 열용량이 크기 때문에 한 번 차가워지면 음료를 다 마실 때까지 시원한 온도를 훨씬 오랫동안 유지합니다. 이산화탄소는 액체의 온도가 낮을수록 잘 녹아있기 때문에, 차가움이 오래 유지될수록 입안에서 톡 쏘는 탄산 느낌이 더 강해지지만, ​페트병은 유리에 비해 두께가 얇고 열 손실이 빨라 손으로 잡고 마시는 동안 음료의 온도가 비교적 금방 올라갑니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.소금이 물에는 잘 녹고 기름에는 거의 녹지 않는 이유는 분자의 극성 차이와 극성은 극성끼리, 비극성은 비극성끼리 잘 섞인다는 용해의 기본 원리 때문입니다.소금은 양이온인 나트륨 이온과 음이온인 염화 이온이 서로 전하를 띠며 강하게 결합해 있는 이온성 물질이며, ​물은 산소 쪽은 음전하(-), 수소 쪽은 양전하(+)를 띠는 대표적인 극성 분자입니다. 따라서 소금을 물에 넣으면 물분자의 음전하 부위가 나트륨 이온을, 양전하 부위가 염화 이온을 에워싸며 소금의 이온 결합을 잡아당겨 떼어냅니다. 이처럼 물분자가 이온을 둘러싸서 안정화하는 현상을 수화라고 하며, 이 힘이 매우 강하기 때문에 소금이 물속에 이온 상태로 떨어져 나가며 투명하게 녹아듭니다.반면, 기름은: 탄소와 수소가 사슬 구조로 연결된 지방산 형태의 비극성 물질로, 분자 전체에 전하가 편중되지 않아 양전하나 음전하를 띠지 않습니다. 따라서 전하가 없는 기름 분자는 소금의 나트륨 이온이나 몀화 이온을 끌어당길 수 있는 전기적인 힘이 전혀 없습니다. 소금 입자끼리 서로 붙잡고 있는 강한 이온 결합력을 기름 분자가 끊어주지 못하므로, 소금은 녹지 못하고 원래 상태 그대로 바닥에 가라앉게 됩니다.