Q. 주유할 때 연료가 가득 차면 어떻게 알고 멈추는 걸까요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.주유중 기름이 나오는 스타우트에는 벤트리관이라 불리는 작은 관이 있는데 스타우트에선 기름이 나오고, 벤투리관으로는 공기가 흡입되는 구조를 갖고 있습니다. 벤투리 관으로 흡입된 공기는 주유기에서 나오는 기름과 만나 같이 배출됩니다.벤투리 관은 스파우트 내부를 통해 튜브로 연결되어 있고, 이 튜브는 스파우트와 몸체 연결부에 연결되어 있습니다. 안쪽에 있는 원뿔형 밸브가 이러한 구조가 공기 흡입을 가속시켜 주유시 압력 조절 역할을 해주고 벤투리 관은 주유가 더욱 빠르고 원할하게 이루어지도록 도와주는 역할도 함께 합니다.기름이 가득 찼을 때는 주유건 끝에 기름이 닿게 되는데요. 이때 기름이 구멍을 막아 공기 흡입을 차단시키고, 주유건이 공기 대신 주유건 안에 있는 밸브를 빨아들여 주유를 멈추게 되는 구조를 갖고 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구의 자전을 왜 사람들은 못느낄까요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.우리가 느끼는 원심력은 원운동에서 생각을 해야하니다.그런데 463미터는 직선으로 갈 때의 속력입니다.원운동할 때의 속도, 즉 각속도를 생각해 봅시다.자전 360도를 24시간동안 도는 각속도는360÷24÷3600초 입니다.이 값은 약 0.004도가 나옵니다.즉, 우리는 1초에 0.004도를 회전하는 것입니다.10초면 0.04도 100초라고 해도 고작 0.4도 입니다.사람이 느끼기 굉장히 어려운 미묘한 각도입니다. 우리가 느끼는 가속도는 직선운동에서는 속도가 변해야하지요.원운동에서는 항상 방향이 바뀌니깐 속력이 일정하더라도, 방향이 바뀌니, 가속도를 항상 느끼죠.그런데 지구의 자전은 1초에 0.004도만 방향이 바뀌니깐,사실상 직선을 초당 463미터로 등속으로달리고 있는 것과 별반다름없죠.즉 가속도를 느끼기가 매우 어려운 것이죠.그래서. 우리몸이 지구의 자전으로 인한 가속도를 느끼지 못하는 것입니다.
Q. 휴대용 핫팩 원리가 어떻게 되나요?
안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.일회용 핫팩은 부직포 주머니에 가루가 들어 있는 형태가 일반적이다. 핫팩은 꺼내어 흔들거나 주무르면 열이 발생하기 시작하고, 3~4시간 정도 열이 지속된다. 핫팩은 제품에 따라 40도에서 60도까지 열을 발생시키기 때문에 겨울이 시작되면 핫팩을 미리 챙겨 두는 사람들이 있을 정도로 겨울 필수품으로 자리 잡은 지 오래다. 그렇다면 핫팩은 어떤 원리로 따뜻한 열을 발생시키는 것일까? 답은 바로 핫팩 안에 있는 철가루에 있다.핫팩 안에 들어 있는 철은 공기와 접촉하면 점차 산화되기 시작하는데, 이 과정에서 1g당 1.69kcal의 열이 발생한다고 한다. 일반적인 철의 산화는 아주 천천히 진행되기 때문에 열이 발생하는 것을 느끼기 어렵지만, 손난로 안에 들어 있는 철은 가루 형태로 조금만 흔들어주어도 빨리 산화되고 그 과정에서 온도가 급격히 높아지게 되는 것이다.특히 핫팩에 들어 있는 가루들은 아주 곱고 미세한데, 핫팩을 흔들면 주머니 밖 외부 공기와 만나면서 빠른 속도로 철가루가 산화될 수 있기 때문이다. 또한 핫팩에는 탄소가루와 소금, 물 등이 포함되어 있는데, 이러한 물질들은 산화가 빨리 이루어지도록 돕는 촉매 역할을 해 손난로가 더욱 더 빠르게 열을 낼 수 있도록 도와준다고 한다. 이렇게 미세한 철들이 들어간 핫팩은 사용 전에 공기가 잘 투과되지 않도록 포장해서, 제품을 운반하거나 보관할 때 산화 반응이 일어나지 않도록 한다.