안녕하세요 김도건 전문가입니다.
화학
Q. 머리카락이 염산에 녹지 않는 이유?
염산이 녹일 수 있는 물질은 대부분 금속성의 물질입니다. 염산은 강산이라서 수소양이온을 잘 내놓는데 이 수소이온이 다른 금속이온과 어떤 화학반응이 일어나면서 물질을 녹이게 됩니다. 염산이 화학반응을 하려면 다른 금속이온과 결합해야 되는데 머리카락은 염산의 수소이온이 떨어져 나가면서 받아 들이게 될 금속이온이 존재하지 않기 때문에 녹지 않는 것입니다.염산은 비금속성 물질은 잘 녹이지 못합니다. 비닐(폴리에스티렌) 물질(플라스틱류)은 화학적으로 대단히 안정되어 산이나 염기에 잘 녹지 않습니다.
화학
Q. 칼슘 이온과 칼슘의 불꽃반응색
칼슘이온은 칼슘을 이온화 해서 만들어진 칼슘의 한 종류로 볼 수 있습니다. 질문자님이 말한 것처럼 칼슘이온은 칼슘이 전자를 잃어 생성 돼 전자의 개수는 다를지 몰라도 칼슘의 성질을 동일하게 가지고 있다고 보면 됩니다. 그러므로 칼슘의 불꽃 반응이 주황색이므로 칼슘 이온또한 주황색을 띠게 되는 것입니다.
화학
Q. 헬륨가스에 대해 질문드립니다.
목소리는 폐에서 나오는 공기가, 목 아랫부분에 있는 성대를 통과한 다음 발성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어 집니다. 풍선에 가득찬 헬륨을 들이 마시게 되면, 입안, 폐의 일부가 공기가 아닌 헬륨으로 차게 됩니다. 즉, 소리의 전달매개체인, 매질이 공기에서 헬륨으로 바뀌게 되는 것입니다. 즉 밀도가 낮아졌습니다. 그러므로 입안에 헬륨이 있는 상태에서 말을 하게 되는 경우, 소리의 속도가 2.7배 빨라, 같은 시간 안에 더 많은 진동을 만들어 내게 되어 진동수도 약 2.7배 높아집니다. 그 결과 목소리는 평상시보다 2.7 높은 소리로 나오게 되는 것입니다.헬륨은 독성을 띠지 않고 매우 안정적이여서 적당량을 흡입하면, 사람에게 무해한 기체입니다. 하지만 숨을 쉬지 않고 계속해서 헬륨만을 흡입할 경우 혈중 산소농도가 지속적으로 내려가 어지럼증, 심하면 기절까지 이를 수 있습니다. 헬륨놀이를 한다면 중간중간 숨을 쉬어 폐속에 산소를 보충해 주어야 합니다.
생물·생명
Q. 닭이랑 공룡이랑 같은 종류라는데 맞나요?
미국에서 발견된테스킬로사우루스 공룡의 심장을 분석한 결과, 새와 사람과 같은 형태의 2심방 2심실인 것으로 드러났다고 합니다. 이를 통해 공룡은 온혈 동물이고 깃털의 기능이 몸을 외부의 온도변화로부터 보호하는 역할을 했을 것이라고 추측하고 있습니다. 알 모양을 보아도 공룡이 도마뱀 보다 새에 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 도마뱀이나 악어 등 파충류의 알은 동그란 반면 공룡 알이나 새 알을 보면 크기만 다를 뿐 위아래로 길쭉한 타원형입니다. 이외에도 공룡은 온혈동물 조류와 비슷한 점이 많습니다. 조류가 잘 때 취하는 자세, 알을 품는 행위 등 다양한 공통점이 있습니다. 뿐만 아니라, 닭의 목과 가슴 사이에 있는 Y형 뼈, 닭의 정강이 뼈 등이 공룡의 뼈 구조와 흡사하다고 합니다. 닭이 공룡의 후손이라고 할 수 있습니다.
기계공학
Q. 자동차의 수동변속기와 자동변속기의 어떤 차이점이 있어 연비에 차이가 있나요?
동력이 전달되는 과정에서 자동변속기의 동력손실이 수동보다 크기때문에 연비차이가 발생합니다.엔진의 힘이 바퀴까지 도착하기 위해서는 수많은 부품들을 거쳐야 하는데 수동변속기에선 클러치는 운전자가 페달로 직접 조작하게 됩니다. 반면 자동변속기는 클러치를 운전자가 직접 조작하지 않는 대신 컴퓨터가 판단해 트랜스미션 오일의 압력을 제어해 클러치를 붙였다 떼었다 합니다. 토크 컨버터는 이 과정에서 힘을 전달하고, 변속충격을 완화시키는데, 이렇게 자동변속기에는 있지만, 수동변속기에는 없는 토크컨버터가 동력손실을 일으키게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 해가 지기 전에 보이는 달. 해와 달이 동시에 보이는 이유는?
달은 스스로 빛을 내지 못하고, 태양으로부터 빛을 받아 반사된 것을 지구에서 바라본 모양이 우리가 보는 달의 모습입니다. 달에 반사된 빛은 지구의 대기를 통과하면서 산란하게 됩니다. 이 과정에서 달빛, 정확하게는 '태양의 빛이 달에 반사된 빛'은 밤에는 노란색으로 보이고, 밝은 낮에는 태양과 달의 거리가 가까워 잘 보이지 않거나 흰색으로 보입니다. 그래서 낮에는 달이 잘 보이지 않습니다.실제로는 낮에도 달이 떠있지만, 태양빛이 너무 밝아 달이 하늘에 떠 있어도 보지 못하는 것입니다. 해가 구름 속에 숨거나 날이 어두울 때 가끔 낮에도 달이 보이는 경우나 질문자님이 언급한것과 같이 해가지기 전에 달이 보이는 경우도 있습니다. 달은 항상 해와 같이 떠있는데 우리눈에 잘 안보일 뿐입니다.
화학
Q. 미용실에서 파마나 매직의 원리가 뭔지 궁금합니다
매직스트레이트의 원리를 알기 위해선 곱슬머리와 정상모발이 어떻게 다른지 알아야 합니다. 간단하게 모발의 주성분은 단백질인데 곱슬머리와 정상모발의 단백질 배열(정확하게는 아미노산의 배열)이 다릅니다. 곱슬머리의 경우 아미노산의 배열이 소수성 아미노산과 친수성 아미노산의 배열이 한쪽으로 편향적으로 배열되어있는 반면 정상모발은 골고루 배합되어 있습니다.곱슬머리를 편다는 것은 즉 매직스트레이트는 모발내 아미노산간의 결합을 완전히 끊은 다음 다시 재배치하는 것을 의미합니다. 이는 보통의 퍼머보다 곱슬머리 매직은 더 확실한 연화가 필요한 이유가 여기 있습니다.파마 또한 마찬가지로 매직스트레이트와 원리가 동일합니다. 아미노산의 결합을 끊은 후 웨이브를 줘서 중화하는 것을 말합니다.
지구과학·천문우주
Q. 전향력은 적도 부근에서 더 크게 발생하나요?
지구는 자전축을 중심으로 회전 운동을 합니다. 어느 위도에서 관측자가 가지는 회전 각속도는 지구자전에 의한 회전 각속도(360도/24h)*sin위도 에 해당하는 값을 가집니다. 즉 적도에 있는 관측자는 회전 각속도가 0입니다. 제가 이해한 방법은 극에 서 있는 관측자는 회전을 하지만 적도에 서 있는 관측자는 한 방향으로 쭉 나아가기만 한다는 것을 알 수 있습니다.질문자님께서 언급해주신 코리올리효과에 의한 현상은 물체를 이동하려고 하는 힘이 아닌 회전시키려고 하는 물리량입니다. 북반구에서는 회전축이 자전축과 나란한(평행한) 상태의 회전축에 대하여 시계방향으로 회전하려고 하는 힘이며, 적도에서는 Zero가 되고, 남반구에서는 반시계방향이 되겠습니다.
화학
Q. 왜 웃을때 눈물이 나나요????
입을 크게 벌린 채 계속 웃다보면 많은 양의 공기가 몸안으로 들어오게 되는데, 그러면 코가 건조해지면서 눈물샘이 자극을 받게 됩니다. 그 결과 얼굴 근육이 움직이면서 눈물주머니를 누르면 그곳에 모여 있는 눈물이 흘러나오게 되는 것입니다. 이것은 누구에게나 일어나는 생리적인 반응입니다.
화학
Q. 불완전 연소에 대해서 궁금합니다.
산소가 충분히 공급될 때 일어나는 연소를 완전 연소라 하고, 산소가 불충분하거나 온도가 낮을 때 일어나는 연소를 불완전 연소라고 합니다. 불완전연소시엔 일산화 탄소와 그을음(C)이 생성됩니다. 일반적으로 수소에 비해 탄소의 수가 적은 물질인 LNG(CH4) 등은 연소할 때 필요한 산소의 수가 적으므로 완전 연소되기 쉽고, 수소에 비해 탄소의 수가 많은 물질인 휘발유, 경유 등은 연소할 때 필요한 산소의 수가 상대적으로 많아 불완전 연소하기 쉽습니다.이처럼 자동차에서 완전연소가 되지 못한채 배기가스가 배출되면 인체에 유해한 일산화탄소가 만들어 집니다. 또한 탄화수소도 마찬가지로 연소실이 충분한 온도까지 올라가지 못한 상태에서 불완전연소가 된 채로 배출될 때 발생합니다. 이런 물질 중 가장 심각한 공해의 주범은 질소산화물 입니다. 질소 산화물은 공기중에서 스모그를 일으키며, 대기 중에 농도가 높아지면 두통과 현기증이 나며 심하면 생명을 잃게 되기도 합니다.