안녕하세요 원형석 전문가입니다. 최선을 다해 답변드리니
Q. 대나무의 나이를 알수 있는 방법이 따로 있을까요??
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.대나무는 단자엽식물로 유관속은 있으나 형성층이 없어 몇년 생육하여도 비대생장과 수고생장을 하지 않고 굳어지기만 하기 때문에 연륜이 생기지 않는다. 따라서 입죽의 연령을 식별하기가 어렵고 이로 인하여 영농가들에게 어려움이 있다.1) 가지에 의한 식별죽순이 생긴 해에는 보통 제 1지에서 제 3지까지 나오나 때에 따라서는 제 4지까지 나오는 경우도 있다. 2년째에는 제 1지, 제 2지, 제 3지, 제 4지의 첫째마디나 둘째 마디에 새로운 가지가 나오고, 2마디 이상의 전년도 가지는 말라 떨어지고 가지가 떨어진 자국이 뚜렷하게 나타난다.3년째에는 전년도에 나온 새 가지의 첫마디나 둘째 마디에서 새로운 가지가 나오고 전년도 가지의 윗부분은 말라 떨어진다. 이와 같은 현상이 매년 거듭되므로 그 가지가 떨어진 자국의 수를 보고 대나무의 연령을 식별하는데 3년생 까지는 비교적 쉽게 식별할 수 있으나 3년생 이상이 되면 가지의 끝부분이 대개 말라 떨어져 버리므로 식별하기가 곤란하다.2) 줄기(죽간)에 의한 식별 줄기의 색깔, 흰가루의 부착여부 등에 의하면 식별하는 방법으로 신죽과 노죽의 식별은 가능하나 3년생, 4년생 등 연도별 식별은 불가능하다.3) 연도 표시에 의한 식별먹물 또는 페인트등으로 매년 대나무의 발순 연도를 기호, 숫자, 색깔로 표시하여 대나무 연령을 식별하는 방법으로 대나무의 연령 식별에 있어서 가장 정확하고 간단한 방법이다. (인위적인 방법)
Q. 어떤 원리로 물질의 상태 변화가 일어날까요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.물질은 보통 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 나눈다. 그런데 물질의 상태는 계속 그대로 있는 것이 아니라, 온도와 압력의 변화에 따라 바뀐다. 이렇게 온도와 압력의 변화에 따라 물질의 상태가 바뀌는 것을 상태 변화라 한다. 상태 변화는 물질을 이루고 있는 분자나 원자들 사이의 간격이 압력과 온도에 따라 달라지기 때문에 나타나는 현상이다. 예를 들어, 고체인 물질이 있는데 온도를 올려주거나 압력을 낮게 해 주면, 그 물질을 구성하는 분자들의 운동이 활발해지고 서로간의 거리가 멀어지면서, 어느 순간이 되면 고체를 이루는 분자들 사이에 작용하는 힘이 약해져서 결합이 끊어지고 액체가 된다. 가열에 따른 상..압력에는 변화가 없는 상태에서 얼음에 열을 가하게 되면 우선 얼음의 온도가 올라간다. 그러다가 0℃가 되면(1기압에서의 얼음의 녹는점이다), 가해 준 열이 모두 얼음을 이루고 있는 분자들간의 결합을 끊는 데 쓰여 온도가 더 이상 올라가지 못한다. 이 때 얼음은 서서히 액체로 바뀌는 것이다. 그래서 상태 변화가 일어나는 동안에는 온도 변화가 없는 것이다. 물이 끓는 경우도 마찬가지로 액체를 이루는 분자들 사이의 결합을 끊어주어야 기체가 되는데, 100℃(1기압에서의 물의 끓는점)의 물에 열을 계속 가하면, 그 열은 결합을 끊어주는 데만 쓰이기 때문에 온도를 올리지 못한다. 반면에 물은 아주 활발하게 수증기로 변하게 된다. 물이 얼거나 수증기가 물이 되는 경우는 그 반대로 생각하면 된다. 즉, 분자들간의 결합을 하게 하기 위해 열을 뺏어야 하는데, 그 동안에는 온도가 내려가지 않는 것이다. 물과 같은 액체가 고체가 되는 온도를 어는점, 고체가 녹아 액체가 되는 점을 녹는점, 액체의 끓는 온도를 끓는점이라 한다. 각 상태 변화의 이름은 다음 그림과 같고, 고체에서 액체, 액체에서 기체, 고체에서 기체로 변하는 동안에는 열(에너지)를 흡수해야 하고, 그 반대의 경우에는 방출해야 한다. 고체에서 액체가 될 때 필요한 열을 융해열이라 하고, 액체에서 기체가 될 때 필요한 열을 기화열, 기체에서 액체가 될 때 방출하는 열을 액화열, 액체에서 고체가 될 때 방출하는 열을 응고열이라 한다.물질의 상태 변화물질은 온도와 압력에 의해 상태가 변한다.고체 상태가 액체 상태로 변할 때의 온도를 녹는점(어는점),액체 상태가 기체 상태로 변할 때의 온도를 끓는점이라 한다.녹는점이나 끓는점은 물질마다 다른, 물질 고유의 성질이다.그런데, 녹는점이나 끓는점은 압력에 따라 달라진다. 상태변화와숨은열 앞서 물질을 가열하거나 냉각시킬 때, 녹는점(어는점)이나 끓는점에 도달하면물질은 상태가 변한다고 하였다.또, 물질의 상태가 변하는 도중에는 온도가 더 이상 올라가거나 내려가지 않는다고 하였다. 왜냐하면,물질을 가열하면 기화, 융해, 고체에서 기체로의 승화 현상이 일어나는데,이때에는 물질이 상태변화를 하면서 공급해준 에너지를 사용하기 때문에 온도가 상승하지 않는다. 또, 물질을 냉각시키면 액화, 응고, 기체에서 고체로의 승화 현상이 일어나는데,이때에는 물질이 상태변화를 하면서 에너지를 방출하기 때문에 온도가 하강하지 않는다. 그런데,이때 흡수하거나 방출하는 에너지는 그 값이 일정하게 정해져 있다.예를 들어, 1기압에서얼음이 물로 융해하거나 물이 얼음으로 응고할 때물이나 얼음은 1g 당 80cal의 열을 흡수하거나 방출한다.물이 수증기로 기화하거나 수증기가 물로 액화할 때물이나 수증기는 1g 당 540cal의 열을 흡수하거나 방출한다.얼음이 수증기로, 또는 수증기가 얼음으로 승화할 때얼음이나 수증기는 1g 당 680cal의 열을 흡수하거나 방출한다. 이렇게 물질이 상태변화를 할 때 특정한 값의 에너지를 흡수하거나 방출하는데,이를 숨은열, 또는 잠열이라 하고,상태변화의 이름을 따서 기화열, 액화열, 융해열, 응고열, 승화열이라 한다. 숨은열의이용 우리 주변에서 숨은열을 이용하는 경우는 종종 찾아볼 수 있다.냉장고, 에어컨, 스팀 난방기 등과 같은 온도 조절장치들은 숨은열을 이용하는 경우가 많다. 냉장고나 에어컨과 같이 냉각을 시키는 도구들 안에는 냉매라는 물질이 들어 있다.액체 상태의 냉매를 냉장고나 에어컨 안쪽으로 넣어 기체 상태로 기화 하도록 하면냉매는 주변으로부터 기화열을 흡수한다.그러면 냉장고나 에어컨 안에 있던 공기가 차가워지게 된다.그리고 냉장고나 에어컨 밖으로 나온 냉매를 액체 상태로 융해 시키면 융해열이 나오는데,이는 외부로 내보내는 것이다. 스팀 난방기는 수증기를 이용하여 난방을 하는 것인데,보일러실에서 물을 끓여 수증기를 만들어 이 수증기를 배관 안으로 넣어준다.그러면 배관을 타고 각 세대로 들어간 수증기가 액화 하면서 액화열을 방출한다.액화열이 나온 방은 난방이 되고, 배관 안의 물은 다시 보일러실로 돌아간다. 이밖에도,여름철 마당에 물을 뿌리는 것도 기화열을 이용한 경우이다.마당에 물을 뿌리면 물이 기화하면서 지면에서 기화열을 흡수한다.그러면 마당의 온도가 낮아지는 효과가 나타난다. 병원에 가면 고열로 위험한 사람을 알코올로 닦는 경우가 있다.알코올은 물보다도 더 기화를 잘 한다. 휘발성 물질이기 때문이다.알코올이 기화하면서 사람으로부터 기화열을 흡수한다.그러면 사람의 온도가 내려간다. 에스키모인이 과거 이글루를 지을 때, 이글루 안에 물을 뿌렸다고 한다.물을 뿌리면 영하의 온도에서 물은 얼면서 응고열을 방출한다.그러면 이글루의 얼음도 단단히 고정되고, 이글루 안쪽이 바깥보다 더 따뜻해진다.
Q. 양자역학에서의 얽힘 상태는 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.두 개의 입자가 있어요. 이 두 입자가 가질 수 있는 상태를 각각 0과 1이라고 가정해 보죠.그러면 이 두 입자가 가지는 상태들은 00, 01, 10, 11 총 4가지로 나눌 수 있습니다.그런데 만일 이 두 개의 입자를 구별이 불가능하다고 가정해 볼게요. 즉 신이 봐도 모를 정도로 두 개의입자가 똑같이 생겼다는 겁니다.그러면 이때 이 두 개의 입자가 가지는 상태 01과 10은 어느 입자가 1에 있고 어느 입자가 0의 상태에있는지 구별할 수 없겠죠?반대로 00과 11은 두 입자가 똑같은 상태에 있기 때문에 따로 구별하지 않더라도 알 수가 있겠죠.바로 여기서 01의 상태와 10의 두 상태를 선형결합하여, 의 상태로 나타낼 수가있는데, 이때의 상태를 두 입자가 '얽혀' 있다고 말합니다.즉 양자역학적으로 상태를 나타낼때 두 개의 입자를 상태곱으로 표현하는데, 예컨데 11과 00은 두 상태를곱으로 표현한 겁니다. 하지만 저 위의 식은 두 개의 상태곱으로 표현하지 못합니다. 두 상태 10과 01은연관되어 있기 때문이죠.반대로 의 상태는 어떨까요?네, 이 상태는 얽혀 있지 않습니다. 왜냐하면 으로 나타내서 0의 상태와 (1+0)의 상태 두 개의 곱으로 표현할 수 있으니까요.즉 요약하면 이처럼 두 개의 상태를 곱으로 표현 가능하면 얽혀 있지 않구요. 그렇게 표현 못하면 얽혀 있다고 합니다. 서로의 상태가 서로에게 영향을 주기 때문이죠.
Q. 과학분야에서 전기 전류란 무엇인가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.전기와 전류는 전자의 이동과 관련된 물리적인 개념으로서 밀접한 관련이 있지만, 그 개념이 다릅니다.전기는 전자에 의해 발생하는 전자기적인 현상을 의미합니다. 이는 전자가 양의 전하와 반대로 작용하며, 전기장을 발생시킵니다. 전기장은 전기를 전달하는 기본적인 메커니즘 중 하나입니다.전류는 전자들이 이동하는 양을 나타내는 물리량으로, 전기 에너지를 전달하는 데 사용됩니다. 전류는 전자들이 전기장을 따라 이동하는 양을 나타냅니다. 전류의 단위는 암페어(Ampere)로 표시되며, 전류는 전기장에 의해 유도되거나 전기장을 통해 흐르는 전자들의 이동으로 발생합니다.즉, 전기는 전자에 의해 발생하는 전자기적인 현상을 의미하고, 전류는 전자들이 이동하는 양을 나타내는 물리량입니다. 전기는 전기장을 발생시키고, 전류는 전기 에너지를 전달하는 데 사용됩니다.
Q. 영상에서 나무를 자르다보니 물이 왈칵왈칵 나오던데 실제로 가능한가요?
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.아마존에 있는 나무인데요 칼로 한 번 자르면 약 1리터의 물이 나옵니다그 나무 이름은 "호베이나무"이구요덩굴 식물과 똑같이 생겼습니다추가로 가늘게 잘라서 불에 태우면 소금이 나오는 나무도 있는데요인디언들의 소금 대용품이랍니다 사람은 소금을 먹지 않으면 살 수가 없으니까요.소금나무의 이름은 "자르다나무"예요대나무처럼 생겼는데 마디가 없죠보기 힘든 나무인데요