안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 보온병은 어떤 과학적 원리로 따뜻하게 유지되는지요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.보온병은 열의 전달을 막는 원리로 따뜻하게 유지됩니다. 열은 전도, 대류, 복사 등 세 가지 방법으로 전달됩니다.전도는 고체 내에서 열이 전달되는 방법입니다. 보온병의 내부는 이중벽으로 되어 있으며, 중간에는 공기가 들어 있습니다. 공기는 열전도율이 낮기 때문에, 열이 내부에서 외부로 전도되는 것을 막아줍니다.대류는 액체나 기체 내에서 열이 전달되는 방법입니다. 보온병의 내부는 진공으로 되어 있기 때문에, 대류가 일어날 수 없습니다.복사는 열이 전자기파의 형태로 전달되는 방법입니다. 보온병의 내부는 은으로 도금되어 있습니다. 은은 열을 잘 반사하는 물질이기 때문에, 내부의 열이 외부로 복사되는 것을 막아줍니다.따라서, 보온병은 이 세 가지 열 전달 방법을 모두 차단함으로써, 내부의 열을 외부로 방출되지 않도록 유지합니다.
지구과학·천문우주
Q. 구름을 물리적으로 휘저으면 비와 눈이 발생하지 않을까요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.비행기 등으로 뭉쳐져 있는 구름을 휘저으면 무거워질 수 없기 때문에 비가 내릴 수 없습니다.구름은 수증기가 응결하여 생성된 물방울로 이루어져 있습니다. 물방울은 공기 중의 다른 물방울과 충돌하여 합쳐지면서 점점 커집니다. 물방울이 일정 크기 이상으로 커지면 중력이 작용하여 지상으로 떨어지게 됩니다.비행기 등이 구름을 휘저으면, 물방울들이 서로 충돌하여 합쳐지는 것을 방해합니다. 따라서, 물방울이 커지지 못하고 지상으로 떨어지지 못하게 됩니다.그러나, 비행기 등이 구름을 휘저어도, 구름의 전체적인 습도가 충분히 높다면, 비가 내릴 수 있습니다. 구름의 습도가 높으면, 물방울이 커지기 전에 지상으로 떨어지게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 태양은 불꽃을 만들어 내던데, 그럼 태양 대기에는 산소가 있는 건가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.태양의 대기는 수소와 헬륨으로 이루어져 있습니다. 산소는 태양의 대기에 극히 미량만 존재합니다. 따라서, 태양의 불은 산소가 아니라 수소와 헬륨의 핵융합 반응으로 인해 발생합니다.핵융합 반응은 두 개 이상의 원자핵이 결합하여 더 무거운 원자핵이 되는 반응입니다. 이 반응은 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 태양의 핵융합 반응은 수소 원자핵들이 헬륨 원자핵으로 결합하는 반응입니다. 이 반응은 태양의 에너지를 생성하는 주요 원인입니다.태양의 대기 중에는 수소와 헬륨 외에도 미량의 탄소, 질소, 산소, 철, 니켈 등이 존재합니다. 그러나 이러한 원소들은 태양의 핵융합 반응에 참여하지 않습니다.따라서, 태양의 불은 산소가 아니라 수소와 헬륨의 핵융합 반응으로 인해 발생하는 것입니다.
화학
Q. 플라스틱이 자외선으로 인해 노화되는 과정이 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.플라스틱이 자외선으로 인해 노화되는 과정은 다음과 같습니다.자외선이 플라스틱의 화학 결합을 끊습니다. 자외선은 플라스틱의 기본 단위인 고분자 사슬의 화학 결합을 끊어버립니다. 이로 인해 플라스틱의 강도와 탄성이 약화되고, 쉽게 부서지거나 찢어지게 됩니자외선이 플라스틱의 색을 변화시킵니다. 자외선은 플라스틱의 색을 내는 물질을 파괴하여, 플라스틱의 색이 변하게 됩니다. 일반적으로 플라스틱은 자외선에 노출되면 황변하거나 탈색됩니다.자외선이 플라스틱의 표면에 균열을 일으킵니다. 자외선은 플라스틱의 표면을 침식하여, 균열이 생기게 됩니다. 이 균열은 점차 깊어지면서, 플라스틱의 내구성을 더욱 떨어뜨립니다.
화학
Q. 비오는 구름은 왜 잿빛 회색인가요??
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.일반 구름과 비가 오는 구름의 색깔 차이는 물방울의 크기와 농도에 차이가 있기 때문입니다.일반 구름은 수증기가 응결하여 생성된 물방울로 이루어져 있습니다. 이 물방울의 크기는 1~100μm 정도입니다. 이 정도 크기의 물방울은 가시광선의 모든 파장을 고르게 산란시켜, 흰색으로 보입니다.비가 오는 구름은 일반 구름보다 물방울의 크기가 더 큽니다. 물방울의 크기가 100μm 이상이 되면, 가시광선의 일부 파장을 흡수하여, 회색이나 잿빛으로 보입니다.또한, 비가 오는 구름은 일반 구름보다 물방울의 밀도가 더 높습니다. 물방울의 밀도가 높으면, 가시광선이 물방울에 더 많이 흡수되어, 색깔이 더 어두워집니다.따라서, 비가 오는 구름이 회색이나 잿빛으로 보이는 이유는 다음과 같습니다.물방울의 크기가 크고, 밀도가 높아 가시광선의 일부 파장을 흡수하기 때문입니다.이외에도, 비가 오는 날에는 대기 중의 먼지와 습도가 증가하여, 구름이 더 어두워질 수 있습니다.