안녕하세요 전형진 전문가입니다.
화학
Q. 소금이 알코올에 녹지 않는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.염화나트륨이라고도 하는 소금은 양전하를 띤 나트륨 이온(Na+)과 음전하를 띤 염화이온(Cl-)으로 구성된 화합물입니다. 반면에 알코올은 극성 용매입니다. 즉, 한쪽 끝에는 양전하를, 다른쪽에는 음전하를 띤 분자로 구성되어 있습니다. 소금이 물에 첨가되면 극성 물 분자가 이온을 둘러싸고 분리하여 소금이 용해되도록 합니다. 이 과정을 "이온-쌍극자 상호 작용"이라고 하며 극성 물 분자가 이온의 전하를 끌어당겨 분리하여 용액에서 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 발생합니다. 반면에 알코올은 물만큼 극성이 아니며 알코올 분자와 이온 사이의 인력 강도는 이온 결합을 끊고 염을 용해시키기에 충분하지 않습니다. 소금은 알코올에 완전히 용해되지 않고 작은 고체 입자가 액체에 현탁된 혼합물인 현탁액을 형성하며 이는 알코올의 작은 덩어리 또는 입자로 볼 수 있습니다. 알코올에 대한 소금의 용해도는 알코올의 종류에 따라 달라지며, 일부 알코올은 극성이 더 높고 다른 알코올보다 더 많은 소금을 용해할 수 있습니다. 요약하면, 소금은 강한 이온 결합에 의해 함께 유지되는 양전하 및 음전하 이온으로 구성됩니다. 물은 이온을 둘러싸서 이러한 결합을 끊고 염을 용해할 수 있는 반면, 알코올은 극성이 낮고 이온 결합을 덜 잘 끊기 때문에 염이 알코올에 완전히 용해되지 않습니다.
지구과학·천문우주
Q. 화성과 지구가 가장 비슷한데도 살지 못하는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.인간이 현재 화성에서 살 수 없는 몇 가지 이유가 있습니다. 주된 이유 중 하나는 그 행성이 인간의 생명을 지탱할 수 없는 매우 얇은 대기를 가지고 있기 때문입니다. 화성의 대기는 대부분 이산화탄소로 이루어져 있는데, 이것은 인간이 숨을 쉴 수 있는 것이 아니다. 게다가, 화성의 대기압은 지구의 압력의 약 1%로, 인간의 생명을 지탱하기에는 충분하지 않습니다.인간이 현재 화성에서 살 수 없는 또 다른 이유는 지구처럼 보호 자기장이 부족하기 때문입니다. 화성은 강한 자기장을 가지고 있지 않은데, 이것은 이 행성이 자외선, 우주선, 그리고 태양 플레어를 포함한 해로운 태양 복사로부터 보호받지 못한다는 것을 의미합니다. 이것은 화성의 표면에 있는 인간들이 그들의 건강에 위험할 수 있는 높은 수준의 방사능에 노출될 것이라는 것을 의미합니다.화성의 온도는 또한 인간의 거주에 문제를 제기합니다. 화성의 온도는 겨울에 -125°C (-195°F)까지 떨어지고 여름에는 20°C (68°F)까지 떨어질 수 있습니다. 이 온도들은 인간의 생존에 적합하지 않으며, 가혹한 환경으로부터 인간을 보호하기 위한 특별한 기술의 개발이 필요할 것입니다.마지막으로, 물은 인간의 생존을 위한 기본적인 요소이고 화성 표면에는 액체 상태의 물이 없고, 물은 대부분 얼음의 형태로 존재하며, 희소하기 때문에 접근하고 사용하기가 어렵습니다.과학자들과 기술자들이 물을 추출하는 기술을 개발하는 것과 같이, 이러한 도전들을 극복하고 미래에 화성에 인간 거주를 가능하게 하는 방법들을 연구하고 있다는 것에 주목할 필요가 있습니다
지구과학·천문우주
Q. 우주 배경 복사 이론 궁금합니다.
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.우주 마이크로파 배경(CMB)으로도 알려진 우주 배경 복사(CBR)는 우주를 가득 채우고 약 2.725 켈빈의 온도를 가진 희미하지만 만연한 빛입니다. 그것은 약 138억년 전에 우리 우주를 창조했던 에너지의 강력한 폭발인 빅뱅의 잔광으로 생각되는 전자기 복사의 한 형태입니다.빅뱅 이론은 우주가 엄청나게 뜨겁고, 밀도가 높고, 작은 점에서 시작되었고, 그 이후로 팽창하고 냉각되어 왔다고 제안합니다. 우주가 팽창하고 냉각되면서, 방사선의 에너지는 더 긴 파장으로 확장되었고, 오늘날 우리가 관찰하는 마이크로파 방사선이 되었습니다.CBR은 가시광선, 전파 및 X선과 유사한 전자기 방사선의 한 형태입니다. 그것은 전자기 스펙트럼의 마이크로파 부분에 있는데, 이것이 우주 마이크로파 배경이라고도 불리는 이유입니다.1964년 과학자 Arno Penzias와 Robert Wilson에 의한 CBR의 발견은 빅뱅 이론에 대한 최초의 직접적인 증거를 제공했습니다. 방사선은 매우 균일하며, 100,000분의 1 정도의 작은 변화만 있습니다. 하늘을 가로지르는 CBR의 균일성과 등방성은 또한 우주가 균질하다는 것을 나타내는 것이고, 그것은 우주가 모든 방향에서 똑같이 보인다는 것을 의미하며, 등방성, 그것은 방사선의 온도가 모든 방향에서 같다는 것을 의미합니다. 이것은 우주가 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 시작되었고 그 이후로 팽창하고 냉각되어 온 빅뱅 모델과 일치합니다.요약하자면, 우주 배경 복사는 빅뱅의 잔광이며, 우주를 채우고 약 2.725 켈빈의 온도를 가진 희미하지만 만연한 빛이며, 전자기 복사의 한 형태이며 빅뱅 이론의 가장 중요한 증거 중 하나로 간주됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주배경복사가 왜 팽창론의 증거가 되나요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.우주 배경 복사(CBR)는 약 138억 년 전에 우리 우주를 만든 에너지의 강렬한 폭발인 빅뱅의 잔광입니다. 그것은 우주를 가득 채우고 약 2.725 켈빈의 온도를 가진 희미하지만 널리 퍼진 빛입니다.빅뱅 이론의 핵심 증거 중 하나는 우주 마이크로파 배경 복사(CMB)입니다. 이 방사선은 우주가 여전히 매우 뜨겁고 밀도가 높았던 빅뱅의 여파로 생각됩니다. 우주가 팽창하고 냉각되면서, 방사선의 에너지는 더 긴 파장으로 확장되었고, 오늘날 우리가 관찰하는 마이크로파 방사선이 되었습니다.1964년 과학자 Arno Penzias와 Robert Wilson에 의한 CMB의 발견은 빅뱅 이론에 대한 최초의 직접적인 증거를 제공했습니다. CMB 방사선의 발견은 빅뱅 이론의 예측과 일치했고, 하늘을 가로지르는 방사선의 균일성은 우주가 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 시작되었고 그 이후로 계속 팽창하고 있다는 생각으로 설명됩니다.하늘을 가로지르는 CMB 방사선의 균일성과 등방성은 또한 우주가 균일하다는 것을 나타내는 것이고, 그것은 우주가 모든 방향에서 똑같이 보인다는 것을 의미하며, 등방성은 방사선의 온도가 모든 방향에서 같다는 것을 의미합니다. 이것은 우주가 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 시작되었고 그 이후로 팽창하고 냉각되어 온 빅뱅 모델과 일치합니다.요약하자면, 우주 배경 복사는 팽창 이론의 증거입니다. 왜냐하면 우주가 한때 매우 뜨겁고 밀도가 높았고 그 이후로 팽창하고 냉각되고 있다는 것을 확인하기 때문입니다. 이것은 빅뱅 이론의 근본적인 예측 중 하나입니다.
물리
Q. 공기의 저항이 없다면 인간의 100m 기록은 몇초가 나올까요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.공기 저항 없이 인간 100m 기록이 얼마나 빠를지는 주자의 기술, 근육량, 힘 등 다양한 요소에 따라 달라지기 때문에 정확하게 추정하기 어렵습니다. 하지만 공기 저항이 주자들의 속도를 늦추는 데 중요한 역할을 한다는 것이 일반적인 의견입니다.항력이라고도 알려진 공기 저항은 공기를 통해 움직이는 물체의 움직임에 반대하는 힘입니다. 물체의 속도가 증가하면 항력도 증가합니다. 100m를 달리는 스프린터의 경우 공기 저항으로 인해 전체 시간의 최대 2%의 속도가 감소할 수 있습니다.남자 100m의 현재 세계 기록은 2009년 우사인 볼트가 세운 9.58초입니다. 공기저항이 전체 시간의 2%인 것을 감안하면 공기저항이 없는 100m 기록은 9.38초 정도가 됩니다. 하지만, 이것은 단지 추정일 뿐이며 그 밖에도 많은 요인들이 작용합니다.이러한 추정치는 바람의 저항이 주자의 속도에 영향을 미치기 때문에 진공 상태에서 주자가 같은 속도로 달릴 것이라는 가정에 기초하고 있으며, 여기에 더해 주자의 근육량, 강도, 기술 등이 공기 부족에 의해 영향을 받는다는 점에 주목할 필요가 있습니다.
화학
Q. 진공상태가 되면 부피가 커지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.진공은 물질이 없거나 적어도 주변 대기보다 훨씬 낮은 압력을 가진 공간을 말합니다. 진공 상태에서, 존재하는 가스 분자가 더 적습니다, 이것은 가스 분자들 사이의 충돌이 더 적다는 것을 의미합니다, 그리고 따라서, 가스 분자들은 움직일 수 있는 더 많은 공간을 가지고 있습니다. 이로 인해 가스의 부피가 증가합니다.이 현상은 1787년에 그것을 발견한 프랑스 과학자 자크 샤를의 이름을 딴 "샤를의 법칙"으로 알려져 있습니다. 찰스의 법칙은 일정한 압력에서 기체의 부피는 절대 온도에 정비례한다고 말합니다.가스를 진공에 넣으면, 압력이 감소함에 따라 팽창합니다. 이것은 가스 분자가 움직일 수 있는 공간이 더 많고 주변 압력에 의해 덜 구속되기 때문입니다. 압력이 감소하면 온도도 감소하지만, 일반적으로 부피 증가에 비해 온도 감소는 무시할 수 있습니다.진공에서의 가스 팽창은 진공 자체의 결과가 아니라 압력 감소의 결과라는 점에 유의해야 합니다.
지구과학·천문우주
Q. 엄청 추운 온도에 뜨거운 물을 부으면 어떻게 되나요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.매우 추운 온도에서 뜨거운 물을 붓고 거의 즉시 얼릴 수 있는데, 이 현상을 "과냉각"이라고 합니다. 과냉각은 물이 얼음으로 변하지 않고 빙점(0°C 또는 32°F) 아래로 냉각될 때 발생합니다. 이것은 물이 순수하고 불순물이 없을 때 일어날 수 있고, 또한 물 분자가 달라붙어 얼음 결정을 형성할 수 있는 먼지 입자와 같은 핵 형성 장소가 없을 때도 일어날 수 있습니다.극도로 찬 공기에 뜨거운 물을 부으면 뜨거운 물이 급격히 식어 어는 지점에 이르지만, 물이 과냉각됐기 때문에 얼지 않습니다. 뜨거운 물을 부었을 때, 부은 운동으로 인한 동요는 물 분자가 얼음 결정을 형성하는 데 필요한 핵 생성 부위를 제공하여 순식간에 얼게 됩니다.이러한 현상은 자연에서도 관찰될 수 있는데, 과냉각된 물방울이 핵 생성 장소를 제공하는 나뭇잎이나 나뭇가지와 같은 물체와 접촉할 때 즉시 얼어버립니다.과냉각된 물은 무언가와 접촉했을 때 즉시 얼 수 있고 부상, 손상 또는 둘 다의 원인이 될 수 있기 때문에 위험할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 토성의 자전축 기울기가 26.7도로 경사진 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.토성의 자전축은 궤도면에 비해 26.7도 기울어져 있는 반면, 목성의 자전축은 3.13도 기울어져 있습니다. 이 차이의 이유는 완전히 이해되지 않았지만, 과학자들은 그것을 설명하기 위해 몇 가지 이론을 제안했습니다.한 이론은 토성의 기울기가 역사 초기에 큰 천체와의 충돌에 의해 발생했을 수도 있다는 것입니다. 이 충돌로 인해 행성의 축이 정렬 상태를 벗어나 큰 각도로 기울어졌을 수 있습니다. 또 다른 이론은 토성의 기울기가 위성의 중력 영향에 의해 발생했을 수도 있다는 것입니다. 달들이 토성의 궤도를 돌 때, 그들은 시간이 지남에 따라 토성이 기울어지게 할 수 있는 작은 중력을 행성에 행사합니다.또 다른 이론은 토성의 기울기가 행성이 형성되는 과정 자체에 의해 발생했을 수도 있다는 것입니다. 가스 행성들이 형성되는 동안, 행성들은 가스와 먼지의 회전하는 원반으로부터 형성되었다고 생각됩니다. 이 원반의 중력은 형성 행성이 원반과 같은 평면에서 회전하도록 만들 것입니다. 하지만, 행성의 중력이 증가함에 따라, 그것은 원반으로부터 물질을 끌어당기기 시작할 수 있고, 이것은 행성의 자전축이 기울어지게 할 수 있습니다.토성은 목성보다 훨씬 더 중요하고 광범위한 고리 체계를 가지고 있으며, 이는 또한 관측된 기울기의 원인이 될 수 있다는 것에 주목할 필요가 있습니다. 고리의 중력은 행성의 자전과 기울기에 영향을 미칠 수 있습니다.어떤 이론도 아직 입증되지 않았고 과학자들은 토성의 기울기에 대한 정확한 원인을 이해하기 위해 계속해서 연구하고 연구하고 있다는 것을 주목하는 것이 중요합니다.
생물·생명
Q. 과거 인간의 날개뼈가 날개 역할을 했나요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.아니요, 인간의 날개 뼈는 날개 역할을 하지 않으며 동력 비행을 지원할 수 있는 능력을 가지고 있지 않습니다. 인간의 몸은 새나 박쥐처럼 생물학적으로 비행에 적합하지 않습니다. 새와 박쥐의 날개뼈는 크고 길쭉한 뼈와 강력한 근육과 같이 비행의 요구를 지원하기 위해 진화한 매우 전문화된 구조입니다. 대조적으로, 인간의 날개뼈(골격, 쇄골, 상완골)는 훨씬 더 작고 덜 전문화되어 있으며, 동력 비행을 지원하는 데 필요한 적응을 가지고 있지 않습니다.인간은 비행이 아닌 걷기, 달리기, 오르기에 특화된 많은 적응을 가지고 있습니다. 게다가, 인간의 몸은 공기역학적이지 않고, 근육과 뼈가 그것을 지탱할 수 있다고 해도 날기에 충분한 양력을 발생시킬 수 없을 것입니다.인간이 날개를 가지고 있거나 날 수 있는 능력에 대한 많은 신화와 전설이 있었다는 것에 주목할 필요가 있습니다. 이 이야기들은 종종 과학적 사실에 근거하기보다는 상징적이고 은유적입니다.
지구과학·천문우주
Q. 로슈한계라는 개념이 정확히 뭔가요?
안녕하세요. 전형진 과학전문가입니다.로슈 한계는 그 안에 있는 어떤 작은 천체가 그 모양을 파괴할 정도로 강한 조석력을 경험할 천체로부터의 거리입니다. 로슈 한계는 1848년에 처음으로 이 개념을 설명한 프랑스 천문학자 에두아르 로슈의 이름을 따서 지어졌습니다.로슈 한계는 더 큰 물체의 중력과 더 작은 물체의 원심력 사이의 균형에 의해 결정됩니다. 천체가 로슈 한계 안에 있을 때, 가까운 쪽의 중력이 먼 쪽의 중력보다 더 강해서, 작은 쪽의 물체가 늘어나 결국 분리됩니다.로슈 한계는 밀도와 크기에 따라 한 쌍의 천체마다 다릅니다. 예를 들어, 지구와 달의 로슈 한계는 약 9,000 킬로미터인 반면, 목성과 달 가니메데의 로슈 한계는 약 200,000 킬로미터입니다.로슈 한계는 행성 고리 시스템과 달의 형성에 대한 연구에서 중요하다는 것에 주목할 필요가 있습니다. 태양계의 많은 달들과 고리 입자들은 그들의 모행성에 너무 가까이 지나갔고 조석력에 의해 산산조각이 난 소행성이나 혜성의 잔해들로부터 형성된 것으로 생각됩니다.