안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 무게와 질량, 부피는 어떻게 다른건가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.그러면 진짜 순금으로 만든 500g짜리 왕관과 같은 질량의 순금 500g의 부피는 서로 같을까? 이 두 물체의 부피는 정확히 같다. 왜냐하면 같은 물질로 이루어졌기 때문이다. 만약 아르키메데스의 실험에서 왕관이 진짜 순금으로 만들어졌다면 저울은 물속에서도 절대 기울어지지 않았을 것이다.우리는 이와 같은 사실에서 만약 같은 물질로 이루어진 물체라면 모양이 달라도 질량과 부피의 비는 일정하다는 것을 알 수 있게 된다. 즉, 다른 불순물이 포함되지 않았다면 이 세상 모든 순금으로 만들어진 물체들의 '질량 : 부피'의 비는 같은 값을 나타내게 된다. 이것은 어떤 물체의 '질량 : 부피'의 비가 그 물체의 특성을 나타내는 중요한 값이 될 수 있다는 사실을 암시해 준다.실제로 '질량 : 부피'의 비는 이 세상에 존재하는 모든 물질에서 다 다르게 나타난다. 예를 들어 물은 1이며 에탄올은 0.79, 수은은 13.6으로 '질량 : 부피'의 비가 모두 다르게 나타난다. 이처럼 '질량 : 부피'의 비는 물질의 특성이 될 수 있는 중요한 값이기 때문에 화학자들은 이 값을 '밀도(=질량÷부피)'라고 정하여 사용하고 있다. 이와 같이 어떤 물질의 밀도는 그 물질만이 가지고 있는 고유한 특성을 나타내는 중요한 값이 된다.질량과 부피질량은 물체의 고유한 양이며, 부피는 물체가 차지하는 공간이다. 그런데 모든 물질은 일정 질량에 대해 일정한 부피를 갖는다. 따라서 단위 부피당 질량의 값을 정하면 그 물질의 밀도를 구할 수 있다.무게의 SI 단위는 뉴턴(N)이다. 질량이 1 kg인 물체의 지표면에서의 무게는 9.8 N이다. 지구 중력가속도가 9.8 m/s2이기 때문.킬로그램힘(kgf, “킬로그램중”이라고도 부름)은 옛날에 사용하던 무게 단위로 이제는 SI 단위계에서 사용하지 않는다.[7] 그러나 지구상에서 사용하기에는 가장 편리한 무게 단위이기 때문에(1킬로그램의 질량을 갖는 물체는 지구상에서 대략 1킬로그램힘의 무게를 갖는다) 현재도 널리 사용된다. kgf 단위로 표기된 무게를 뉴턴 단위로 환산하려면 9.807을 곱하면 근사값이 나온다는 정도만 알아두자. 미국의 경우 파운드를 무게 단위로 사용한다. 미국에서는 파운드를 힘의 단위로도 사용하는데, 무게=힘이므로 계산에 아무 문제가 없다. 특히 로켓의 추진력은 대개 파운드 단위로 나타낸다. 1파운드 = 4.45뉴턴이다.
Q. 바이러스와 세균은 어떻게 다른가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.바이러스는 단백질과 핵산(DNA나 RNA와 같은 유전물질)으로 이루어진 생물과 무생물 중간 형태의 미생물로, 스스로 물질대사를 할 수 없다. 세균이 세포막·세포벽·핵산·단백질 등 하나의 독립된 세포로 이뤄진 반면 바이러스는 유전정보가 들어 있는 핵산과 이를 둘러싸고 있는 단백질이 그 구조의 전부다. 또 세균이 땅·물·공기 등 양분이 있는 어느 곳에나 기생하고 스스로 세포 분열을 하면서 생존하는 데 반해, 바이러스는 살아 있는 생물체의 세포를 숙주로 삼아야만 살아갈 수 있다. 반면 세균은 생물체 가운데 가장 미세하고 하등에 속하는 단세포 생활체로, 스스로 에너지와 단백질을 만들며 생존한다. 구조는 엽록체와 미토콘드리아 없이 세포막과 원형질만으로 간단하게 이뤄져 있으며, 육안으로는 볼 수 없다.
Q. 밤에 소리가 더 크게 들리는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.우리가 밤에 소리를 더 크게 느끼는 이유는 바로 온도와 관련이 있는데요. 햇볕이 강하게 내리쬐는 낮은 햇볕의 열로 인해 바닥이 가열되고, 이 열기가 위로 올라오면서 점점 온도가 낮은 쪽으로 굴절되어 소리가 올라가며 약하게 들리는 것입니다.반대로 밤에는 바닥의 온도가 낮아지고 지상의 온도는 높아지면서 온도가 낮은 쪽으로 굴절되어 소리가 더 잘 들리는 것이죠.우리가 소리를 더 잘 인식하기 위해서는 소리의 크기가 주변 환경에 비해 얼마나 큰지를 알아야 하는데요. 이것을 바로 신호 대 잡음비라고 합니다.쉽게 말해 상대방과 대화 시 말소리가 주변 환경의 소음보다 클 경우 소리를 더 잘 인식할 수 있고,말소리가 주변 환경의 소음보다 작을 경우 소리의 인식이 어려워지는 것인데요.낮은 일반적으로 사람들이 활발하게 활동하는 시간대이며교통수단 또는 각종 소음이 가장 크게 발생하기 때문에낮에는 주변 환경의 소음으로 인해 소리가 잘 들리지 않게 됩니다.
Q. 슈뢰딩거의 고양이 사고실험이 어떤 목적으로 제안되었는지 궁금합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger, 1887~1961)가 양자역학의 불완전을 증명하기 위해 고안한 사고 실험이다. 철로 만든 상자 안에 고양이를 가두고 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병을 넣는다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 내에 붕괴될 확률은 50%이며 한 개라도 붕괴하면 망치가 떨어져 유리병을 깨뜨리고 독가스가 방출되어 고양이가 죽는다. 그렇다면 한 시간 후 고양이는 죽어 있을까 살아 있을까? 상자 속을 확인하기 전까지는 고양이가 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 결합되어 있다. 슈뢰딩거는 죽었으면서 동시에 살아 있는 고양이는 존재하지 않는다는 것에서 양자역학이 불완전하고 현실적이지 않다고 봤다. 즉, 고양이는 살아 있거나 죽은 상태여야 하며, 양성자도 붕괴했거나 그렇지 않았거나 둘 중 하나의 상태라는 것이다.
Q. 열기구는 어떻게 올라가는지 과학적 원리 알려주세요.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.부력의 원리열기구는 부력 원리를 기반으로 합니다. 부력은 기체의 무게에 작용하는 상방으로의 힘입니다.열기구는 공기보다 가벼운 가스를 사용하여 내부 로 치켜들게 되면, 가스의 부력이 상승하여 열기구 를 위로 밀어올립니다.>열팽창 원리열기구는 가스의 열팽창 원리를 이용하여 작동합니다.일반적으로 열기구에는 가스 중의 공기를 가열하기 위한 버너 또는 버너 시스템이 있습니다.가열된 공기는 분자의 열운동으로 인해 팽창하 고, 이로 인해 부피가 증가합니다.부피의 증가로 인해 공기의 밀도가 낮아지고, 부 력이 증가하여 열기구를 뜨게 합니다.>아르키메데스의 원리아르키메데스의 원리는 부력의 원리와 밀접한 관련이 있습니다.이 원리에 따르면, 기체 중에 떠 있는 물체는 기체 의 밀도와 주변 기체의 밀도 차이에 따라 부력을 받 습니다.