안녕하세요. 강상우 전문가입니다.
화학
Q. 물이 끓게 되면 연기가 나는 건 왜 그런가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.물이 끓게 되면 연기가 나는 이유는 증기가 발생하기 때문입니다. 증기는 액체가 기체로 변한 상태를 말합니다. 물이 끓는점(100℃)에 도달하면, 물 분자 사이에 작용하는 인력이 약해지면서 물 분자가 기체로 변하기 시작합니다. 이때, 물 분자는 액체 상태에서 기체 상태로 변하면서 부피가 약 1700배로 증가하게 됩니다.이처럼 물 분자가 급격하게 부피가 증가하면서 공기 중에 흩어져나가게 됩니다. 우리가 보는 연기는 바로 이러한 증기입니다. 따라서, 물이 끓게 되면 연기가 나는 것은 물이 기체로 변하면서 발생하는 자연스러운 현상입니다.물론, 물이 끓을 때 연기가 나는 것은 증기 때문만은 아닙니다. 물이 끓는 과정에서 물 분자 사이에 작용하는 인력이 약해지면서, 물 분자가 뭉쳐서 작은 고체 입자를 형성하기도 합니다. 이러한 고체 입자도 공기 중에 흩어져나가면서 연기처럼 보일 수 있습니다.따라서, 물이 끓을 때 연기가 나는 정도는 물의 온도, 물이 담긴 용기의 종류, 불의 세기 등에 따라 달라질 수 있습니다. 보통, 물의 온도가 높을수록, 물이 담긴 용기가 넓을수록, 불의 세기가 강할수록 연기가 많이 날 수 있습니다.
화학
Q. 겨울철 체감온도는 어떻게 측정을 하는지 궁금합니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.겨울철 체감온도는 기온과 풍속을 고려하여 계산하여 측정합니다. 기온이 낮고 풍속이 강할수록 체감온도는 더 낮아지게 됩니다.체감온도를 측정하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.실험적인 방법실험적인 방법은 실제 사람을 대상으로 체감온도를 측정하는 방법입니다. 사람의 피부 온도, 옷차림, 활동량 등을 고려하여 체감온도를 측정합니다.수학적인 방법수학적인 방법은 기온과 풍속을 바탕으로 체감온도를 계산하는 방법입니다. 다양한 연구를 통해 얻은 데이터를 바탕으로 체감온도를 계산하는 공식을 개발하여 사용합니다.
생물·생명
Q. 엠뷸런스 사이렌 소리 높낮이가 다른 과학적 이유가 궁금해요.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.엠뷸런스 사이렌 소리 높낮이가 다른 이유는 도플러 효과에 의한 것입니다. 도플러 효과란, 음원과 청자가 서로 접근하거나 멀어질 때 소리의 진동수가 달라지는 현상을 말합니다.엠뷸런스가 가까이 다가올 때는 사이렌 소리의 진동수가 높아져서 날카롭게 들립니다. 이는 엠뷸런스가 청자에게 다가오면서 음원과 청자의 거리가 짧아지기 때문입니다. 음원과 청자의 거리가 짧아지면, 소리의 파장이 짧아지고 진동수가 높아집니다.반대로, 엠뷸런스가 멀어질 때는 사이렌 소리의 진동수가 낮아져서 낮게 들립니다. 이는 엠뷸런스가 청자로부터 멀어지면서 음원과 청자의 거리가 길어지기 때문입니다. 음원과 청자의 거리가 길어지면, 소리의 파장이 길어지고 진동수가 낮아집니다.따라서, 엠뷸런스 사이렌 소리의 높낮이를 다르게 함으로써, 엠뷸런스가 다가오는지 멀어지는지를 쉽게 구분할 수 있게 됩니다. 이는 엠뷸런스가 긴급 출동을 하는 차량임을 알리고, 다른 차량이 비켜서도록 하기 위한 것입니다.
물리
Q. 체했을 때 손을 따면 왜 괜찮아지는거죠?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.체했을 때 손을 따는 것은 민간요법으로, 혈액순환을 촉진하여 소화불량을 완화하는 효과가 있다고 알려져 있습니다.체했을 때는 위장의 운동이 둔화되어 음식물이 제대로 소화되지 못하고 위장에 정체되어 있게 됩니다. 이때 손을 따면 바늘로 손끝을 자극하여 혈액순환이 촉진되고, 이는 위장의 운동을 활성화하여 음식물의 소화를 돕는 효과가 있습니다.또한, 손을 따는 과정에서 약간의 출혈이 발생하게 되는데, 이는 체내에 축적된 독소와 노폐물을 배출하는 데 도움이 된다고 알려져 있습니다.
화학
Q. 온도에 따라 색이 변하는 소재의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.온도에 따라 색이 변하는 소재는 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.첫 번째는 열변색성 안료입니다. 열변색성 안료는 마이크로캡슐 안에 색을 내는 두 물질을 함께 넣어 만든 안료입니다. 마이크로캡슐 안의 용매가 온도가 올라가면서 녹아 액체로 변하면, 두 물질이 분리되면서 색상이 없어지고(투명해짐), 반대로 온도가 내려가면 다시 결합하여 원래의 색을 나타냅니다.예를 들어, 시온안료는 마이크로캡슐 안에 액정과 색소를 함께 넣은 안료입니다. 상온(25℃)에서는 액정이 고체 상태로 존재하기 때문에 색소가 액정과 결합하여 색을 냅니다. 그러나 온도가 올라가면 액정이 녹아 액체 상태로 변하면서 색소와 분리되어 투명해집니다.두 번째는 열변색성 물질입니다. 열변색성 물질은 온도에 따라 전자 구조가 변하면서 색이 변하는 물질입니다. 예를 들어, 니켈-티타늄 산화물(NiTiO3)은 온도가 올라가면 밴드 갭이 줄어들어 빛을 더 많이 흡수하게 되고, 그 결과 색이 어두워집니다.열변색성 물질은 안료와 달리 색을 내는 물질 자체가 온도에 따라 변하기 때문에, 안료에 비해 더 넓은 온도 범위에서 색이 변하는 특징이 있습니다.온도에 따라 색이 변하는 소재는 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 온도계, 전자 제품, 자동차, 의료기기 등에 사용되고 있습니다.