안녕하세요 송종민 전문가입니다. 많은 질문 바랍니다.
Q. 물과 얼음의 부피와 관련한 질문드립니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.수소 결합으로 응집해 있고, 일부는 따로 놀고 있다. 그런데 온도가 낮아질수록 물 분자의 분자 운동이 약해지게 된다. 따라서 따로 노는 물 분자의 수는 줄어들게 될 것이고 결국 모든 물 분자들이 수소 결합에 참여하게 된다. 이때 물 분자들은 수소 결합하여 육각 고리 모양의 결정을 이뤄서 빈 공간이 생긴다. 이 빈 공간 때문에 얼음의 부피는 증가하게 되는 것이다. 얼음의 구조위 그림처럼 육각고리 모양의 결정을 이룸으로써 생기는 빈 공간이 얼음의 부피를 증가시키게 되는 것이다.그리고 얼음이 녹아 물이 되면 육각 고리 모양을 이루는 수소결합의 일부가 깨짐으로써 빈 공간이 줄어들게 되어 부피가 감소하게 된다. 물과 얼음의 부피 및 밀도변화로 인하여 나타나는 현상 및 예시① 빙산 출처 : https://nownews.seoul.co.kr/ 빙산이 바닷물 위에 떠 있는 것이 대표적인 예다. 빙산은 얼음이다. 얼음의 밀도가 작기 때문에 물 위에 떠 있는 것이 가능하다. 여담으로 빙하가 점점 녹고 있다고 한다. 큰일이다. ② 겨울에 잘 터지는 수도관 파이프물이 얼어 얼음이 되면 부피가 증가하게 되서 물이 흐르는 수도관이 터지게 된다. 수도관이 동파하여 단수한다는 소식 등은 겨울철에 심심치 않게 들을 수 있다. ③ 물로 바위 깨기바위 틈으로 스며들어간 물이 겨울에 얼면 부피가 증가하여 바위를 쪼갤 수 있다. 이는 옛날부터 이용했던 방법이었는지 水滴穿石(수적천석)이라는 사자성어도 존재하는데 물방울이 바위를 뚫는다는 뜻으로, 작은 노력이라도 끈기 있게 계속하면 큰 일을 이룰 수 있다는 뜻이다. 하여튼 조상님들 똑똑하다. ④ 강 표면부터 얼음이 어는 현상겨울철에는 물 표면의 온도가 차가운 공기와 접하면서 4℃까지 낮아질 때까지는 표면 쪽의 물의 밀도가 커져 밀도 차이에 의한 대류가 일어난다. 물 표면 온도가 4℃이하로 내려가면 표면 쪽의 물의 밀도가 아래쪽의 물의 밀도보다 작아져서 더 이상 대류는 일어나지 않게 된다. 따라서 표면의 온도가 그대로 0℃까지 내려가 표면부터 물이 얼게 되는 것이다.아주 중요한 내용으로 이러한 특성 덕에 추운 겨울에도 물속에서 물고기가 살아남을 수 있는 것이다. 만약 강 표면부터 얼지 않고 밑바닥부터 물이 얼게 된다면 수많은 물에 사는 생물들이 얼어 죽었을 것이다.
Q. MaaS는 정확히 어떤 기술인가요??
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.MaaS란 기차, 버스 등 대중교통을 비롯해 택시, 공유차량 등 다양한 모빌리티 서비스를 하나로 통합하는 것을 말한다. 이용자에게 목적지까지 가는 가장 효율적인 방법을 알려줄 뿐만 아니라 이동수단에 대한 요금 결제 및 예약 등 모빌리티와 관련된 모든 서비스를 하나의 플랫폼 하에서 제공하는 것이 골자다.대중교통뿐만 아니라 공유자동차, 공유킥보드 등 다양한 공유 모빌리티 서비스들이 잇따라 등장하면서, 대중교통이 다소 불편한 여러 지역들을 보다 다채로운 방법으로 이동할 수 있게 됐다. 이에 갖가지 이동 수단에 대한 통합 서비스를 제공하는 것이 더욱 중요해졌다.MaaS를 구현하는 대표 서비스로는 핀란드의 '윔(Whim)'이 꼽힌다. 지난 2016년 출시된 앱인 '윔'은 기차, 버스, 택시 등을 비롯해 공유자전거, 렌터카, 도보 등 다양한 이동수단을 하나의 앱으로 연계했다. 앱 내에서 출발지와 도착지를 선택하면 이들 이동수단을 모두 감안해 최적의 이동수단과 최단경로, 요금 등을 보여준다. 결제 역시 한 번에 가능하다.'윔'의 운영사는 핀란드 벤처기업 '마스 글로벌(MaaS Global)'로 회사 이름에서부터 'MaaS'가 들어갔다. 최근 1천100만유로(약 151억원)의 투자를 추가로 유치, 누적 투자 유치 금액을 7천500만유로(약 1천31억원)까지 늘렸다. 현재 핀란드의 수도 헬싱키를 비롯해 벨기에, 스위스, 오스트리아 빈, 일본 도쿄 등에서 서비스 중이며 점차 서비스 지역을 넓혀 나가는 추세다.'윔' 외에도 독일 '킥시트', 싱가포르 '비라인' 등이 MaaS 서비스를 제공하고 있다. 전세계적으로 관련 서비스가 본격화되는 추세다. 이는 국내 주요 모빌리티 업체들이 주목하는 방향이기도 하다. 카카오모빌리티를 비롯해 티맵모빌리티, 쏘카 등 주요 업체들은 일제히 MaaS를 목표로 내세우며 자신들의 앱 내에 다양한 모빌리티 관련 서비스들을 추가하고 있다.
Q. 눈올때 염화칼슘을 뿌리면 녹는데 어떤 화확적 반응이 일어나나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.염화 칼슘이 녹는 반응은 발열 반응이어서 뿌려만 두면 습기를 흡수한 후 스스로 눈을 녹여가며 용해되는 장점이 있다. 동식물에게 무해한 편이나, 과량 섭취시 위장장애를 일으킬 수 있고, 과량 사용 시 식물에게는 염해를 일으킬 수 있다. 특히 낮은 온도에서 소금보다 훨씬 효능이 좋고 가격도 저렴해 이만한 제설제가 없다. 다만 소금과 마찬가지로 금속의 부식을 촉진시키기 때문에 금속으로 된 기계나 차량 따위에 닿으면 좋지 않다. 차량에 어느정도 방식처리가 되어있기는 하지만 연결부나 크고작은 흠집 부위 등 방식코팅이 벗겨진 곳으로 침투하면 소용없기 때문에 염화칼슘이 묻을 경우 가급적 빨리 세차를 해주는 것이 좋다. 또한 눈이 녹고 날이 풀려도 물이 더럽게 안마른다. 꽤 춥더라도 기온이 영상이라면 타이어 마찰열로 진작에 날아갔을 수분이 마르지도 않고 도로를 축축하게 유지시키는데다 일반적인 물보다 더 미끄럽다. 또, 앞차에서 튄 물방울이 앞유리에 묻고 마르면 염화칼슘 분진이 뿌옇게 들러붙어서 무조건 워셔액을 뿌려야 닦아낼 수 있다제설 말고도 무수물의 강력한 흡습성 때문에 제습제로도 사용된다. 흔히 볼 수 있는 "물먹는 하마"라는 제품에 들어있는 분말의 주 성분이 바로 이 물질이다. 집에서 제습제 만들어 쓰라고 인터넷에서 키트 형태로 염화 칼슘을 팔기도 한다.
Q. 물과 반응해서 폭발하는 물질은 물의 어떤 성질대문에 폭발하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.과산화나트륨이 물과 반응할 때의 변화를 가장 옳게 설명한 것은?① 산화나트륨과 수소를 발생한다.② 물을 흡수하여 수소를 발생한다.③ 산소를 방출하며 수산화나트륨이 된다.④ 서서히 물에 녹아 과산화나트륨의 안전한 수용액이 된다.
Q. 태양열 충전 계산기는 수명이 무한 인가요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.아니요 내장된 배터리의 수명에 따라 달라집니다. 배터리에 문제가 생겼거나, 성능이 완전 저하 되었을때 사용이 어려울 수 있으며, 유한합니다.