안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 가역반응을 엔트로피로 설명하면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.가역반응의 정의에 따르면 정반응과 역반응 둘다 일어나는 반응이 맞습니다. 하지만 자연상태에서 가역반응은 일어나지 않습니다. 즉, 엔트로피(무질서도)가 감소하는 반응이 일어나려면 일일을 해야하며 에너지를 사용해야만 가능합니다. 예를 들어 공을 떨어뜨리면 처음위치로 되돌아오지 않습니다. 공기저항이나 충돌 과정에서 에너지를 잃어버리기 때문입니다. 이 과정에서 에너지를 불규칙한 열에너지로 바뀌면서 엔트로피는 증가합니다. 만약 가역반응으로 공이 처음위치까지 되돌아오려면, 공에 충격을 주어야 에너지를 더해주어야만 가능합니다. 즉, 가역반응은 정반응과 역반응이 둘 다 일어나는 반응을 의미하며, 엔트로피 법칙은 자연상태에서 가역반응은 일어날 수 없다는 것을 의미하고 있습니다.
Q. 비는 어떻게 만들어져서 내리나여
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.물이 가열되면 증발이 일어나 수증기가 공기 중으로 상승합니다.상승한 수증기는 고도가 높아짐에 의하여 단열 팽창을 하게 됩니다.단열 팽창(외부에서 열이 출입하지 않은 상태에서 그 부피가 커지는 현상)이 일어나면같은 공간에 공기 분자의 배열이 더욱 뜸해지므로 그 간격 또한 늘어나며, 온도가 하강합니다.온도가 하강하면 공기 중의 포화 수증기량 (공기 1㎤이 해당 온도에서 최대로 포함할 수 있는 수증기량)이 감소합니다. 공기 중의 수증기량은 같으나 포화 수증기량이 낮아지게 되므로 공기는 과포화 상태에 도달하기에 이릅니다. 과포화 상태에서는 공기가 더 이상의 수증기를 포함하지 못하여 초과된 양 만큼이 응결(기체가 액체로 바뀌는 현상)됩니다. 이렇게 만들어진 것이 바로 구름 입니다.그러면 구름에서 비가 내리는 과정은 어떻게 될까요? 그 과정을 설명하는 것에는 크게 두 가지 학설이 있습니다. 바로 병합설과 빙정설 인데요.먼저 병합설은 저위도(적도와 가까운 지역이라 볼 수 있습니다. 위도 0도~30도 사이의 지역이죠.) 지방에서 적용 가능한 것으로 작은 빗방울들이 모이고 모여 무게가 무거워지면 지상으로 하강한다는 내용입니다.반대로 빙정설은 중위도(한국이 위치하는 지역으로 위도 30도에서 60도 까지의 지역을 말합니다.)와 고위도(극지방이 대부분으로 위도 60도부터 위도 90도까지를 이릅니다.) 지방에서 적용할 수 있는 것으로 천천히 냉각되어 어는점이 낮아진 물(과냉각이라 부릅니다)이 빙정핵(과냉각된 물 입자들이 서로 잘 달라붙도록 해 주는 것으로 주로 모래가 많습니다.)에 달라붙어 하강한다는 내용을 담고 있습니다.
Q. 세탁기 세제 관련해서 차이점을 알고싶어요
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.드럼세탁기와 통돌이세탁기는 세탁 방식에 차이가 있습니다. 드럼세탁기는 드럼이 돌아가면서 안에 있는 빨래가 낙하하는 원리도 세탁이 되는 것이고 통돌이세탁기는 세탁조 통이 돌아가면 물살로 세탁이 되는 원리입니다. 이 차이로 인해 물 사용량이 차이가 납니다. 통돌이가 물이 많이 들기 때문입니다.저는 드럼세탁기를 사용하고 있는데 개인적으로 드럼보다는 통돌이가 훨씬 빨래가 깨끗하게 되는 것 같습니다. 드럼세탁기는 물을 적게 사용하기 때문에 빨래를 하면 할수록 찌든 때 등이 쌓이는 느낌입니다.
Q. 지구의 온도가 계속 상승하는 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.지구의 평균온도가 상승하는 이유는 여러 가지가 있지만, 가장 큰 이유 중 하나는 인간 활동에 의한 온실가스 배출입니다. 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소(N2O) 등의 인공적으로 생성되는 온실가스가 대기 중에 높은 농도로 존재하면, 태양에서 지구로 들어오는 열의 일부를 대기가 흡수하게 됩니다. 이 과정이 일어나면 지구의 대기는 더 많은 열을 유지하고, 따라서 지구의 평균온도가 상승하게 됩니다.또 다른 이유로는 기후 변화가 있습니다. 지구의 기후는 여러 가지 요소에 영향을 받지만, 대기 중의 온실가스 농도가 증가하면 기후 변화가 가속화될 수 있습니다. 이에 따라 평균 온도가 상승하고 기후 변화가 발생하게 됩니다.또한 태양의 복사량이나 지구의 궤도 변화 등의 천체적인 변화도 지구의 평균온도 변화에 영향을 미칠 수 있습니다.
Q. 늑대는 자기 구역을 나눠서 생활한다고 들었는데 사실인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.그리스어로 "주머니 칼날"이라는 뜻을 가진 틸라코스밀루스 Thylacosmilus 는 마이오세에 출현하여 남아메리카의 아르헨티나에 살았던 포식자입니다. 외형을 보면 긴 검치를 가지고 있어 스밀로돈 Smilodon 같은 검치호[Sabre-toothed cas]를 닮았지만 실제로는 그들과 전혀 관계가 없는, 오히려 캥거루나 코알라,어포섬에 더 가까운, 즉 유대류에 속하는 육식동물입니다. 이것은 유대류의 검치호와 비슷한 외형으로 수렴진화한 사례라고 볼 수 있습니다.1.5~1.8m 정도 길이에 150kg 까지 나가는, 재규어랑 비슷한 크기를 하고 있고 짧은 두개골에 매우 길고 날카로운 검치 한쌍이 나있었습니다. 다만, 이들이 진짜 검치호들과는 달리 송곳니가 발달하여 검치가 나있는게 아니라 정작 송곳니와 다른 이빨들은 작고 무딘 편이고 대신 앞니가 날카롭고 크게 변형되어 검치 역할을 하는 것입니다.T. atrox 의 두개골, 입을 닫았을때 ⓒ American Museum of Natural HistoryT. atrox 의 두개골, 입을 벌렸을때 ⓒ American Museum of Natural History살아있을때 복원 ⓒ ДиБгд이 때문에 송곳니로 먹잇감을 물어죽이는 다른 육식포유류와 달리, 이들은 앞니로 먹잇감을 물어 죽였으며 다른 검치호들이 사냥중에 검치가 부러져도 다시 재생하지 않는 반면,틸라코스밀루스는 검치가 부러져도 무한 재생하는 효율성을 갖고 있습니다. 아래턱 끝 아래에 있는 길쭉한 모습으로 생긴 하악익이 있었는데 입을 닫을때 검치가 있는 위치와 동일 하기 때문에 검치를 보호하는 용도로 쓰였을 것이며 이 때문에 스밀로돈 Smilodon 보다는 님라비드[Nimravidae]의 바르보우르펠리스 Barbourofelis 에 가깝습니다.또한 유대류의 가장 특 특징인 주머니(육아냥)는 입구가 뒤쪽으로 나있다는 것인데 아마 사냥할 때에 위험을 부담하지 않고 효율적으로 새끼를 기르기 위함이였을 것으로 추측되며 자궁 경부의 척추는 매우 강한편이였는데 이는 마카이로돈티네(Mchairodontinae]와 비슷합니다. 간혹 이들이 유대류 검치호라서, 두개골이 고양이과의 포식자와 비슷하게 그려지는 경우가 있는데 실제로는 웜뱃과 비슷한 얼굴을 하고 있었을 것입니다.ⓒ Apokryltarosⓒ Apokryltaros앞발의 발톱 자체는 그렇게 발달되지는 못하였고 대신 앞발의 완력이나 사지구조가 발달하였고 강건하였으며 아마 일반적인 군도형 검치호처럼 앞발 등으로 제압한 뒤에 검치로 먹잇감을 단 한순간에 끝장내는 사냥 스타일을 지녔을 것이며 이 때문에 무리를 지어 다녔을 것으로 추측합니다.그 당시 남아메리카는 백악기 후기 8800만년전 이후로 아프리카와 분리되어서 오랜 시간동안 독립되어 있었고 다른 지역과 다른 독특한 생태계를 띄고 있었는데 그 곳에서는 강력한 포식자라고 할만한게, 테러버드[Terror bird]나 유대류 포식자 정도라서 그 때에는 강력한 포식자였겠지만 플라이오세 후기 때, 파나마 지협의 생성으로 북아메리카 대륙과 이어지면서 생물상의 교환이 이루어졌고, 그때 고양이과의 포식자와 "진짜" 검치호가 등장하자 결국 경쟁에 밀려 도태되고 맙니다.