안녕하세요 진정현 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 열기구는 어떤 원리로 하늘을 날개될까요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.흔히 들어보셨을 원리인데 따뜻한 공기는 올라가고 차가운 공기는 내려간다는 이야기를 알고계신가요더운 공기는 비중이 작기 때문에 가벼워 대기 중에서 상승하는 현상이 나타납니다. 열기구는 이를 이용해서 기구 안의 공기를 불로 데우면, 비중이 가벼워지면서 하늘로 떠오르게 되는 기구 입니다.나중에는 수소를 채워서 수소가스는 더운 공기보다 더 가볍기 때문에 높이높이 올라가는 열기구를 만들기도 합니다.
전기·전자
Q. 태양광 발전기의 원리는 뭔가요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.태양 전지판을 이용해 햇빛을 전기로 변환하는 발전 방식입니다.금속이 빛을 받으면 전자를 내놓는 광전 효과를 이용해 전기를 발생시킵니다. 반도체로 만들어진 태양 전지판이 빛을 받으면 태양광 에너지를 흡수해 전자의 에너지 상태가 변합니다.상태가 변한 전자는 반도체에 묶여 있지 않고 자유 전자가 되어 돌아다니게 되는데 이 전자를 흐르게 만들어 전기를 생산합니다.
화학
Q. 냉장고에 깨끗한 물을 얼려도 투명하거나 혹은 불투명하게 되는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.냉장고에서 얼린 얼음은 투명하지 않고 뿌옇기 때문에 깔끔하고 청량한 분위기를 내기에는 한계가 있습니다.집에서 얼린 얼음이 불투명한 이유는 물속에 녹아 있던 공기가 물 밖으로 빠져 나가지 못하고 갇혔기 때문입니다.냉장고 안에 있는 물은 냉기에 직접 노출된 물의 표면부터 얼기 시작합니다. 시간이 지나면서 옆쪽과 아래쪽도 얼기 시작합니다. 이 과정에서 물은 얼지만 물속에 녹아있는 공기는 얼지 않기 때문에 공기는 얼음 밖으로 밀려 나갑니다.냉장고 안의 물이 바깥쪽부터 얼기 때문에 물속에 있던 공기는 바깥으로 빠져 나가지 못하고 얼음 속에 갇히게 됩니다. 얼음 크기가 점점 커지면서 밀려난 공기는 아직 얼지 않은 가운데로 몰리게 됩니다. 시간이 지나 그곳마저 얼어버리면 모여 있던 공기방울은 얼음 속에 하얗게 남게 됩니다.그래서 얼음을 만들 때 가장 나중에 언 곳이 불투명하게 보이는 것입니다. 냉장고에서 만들어진 얼음을 자세히 보면 얼음 전체가 불투명하지 않고 중간 아래쪽이 하얗게 되어 있는데 이 부분이 가장 나중에 언 곳입니다.
지구과학·천문우주
Q. 배가 물 속에서 뜰 수 있는 원리가 궁금해요
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.물로 만들어진 공을 물속에 넣었을때 공은 물속에서 위아래로 받는 힘이 균형을 이룬 상태로 공은 자리를 지킵니다.배가 물에 뜨는 원리도 동일합니다.배는 물보다 밀도가 작은 물질을 이용했습니다. 조선기술이 점차 발달하면서 배의 밀도는 점점 감소했습니다. 배의 크기가 클수록 배의 총 밀도는 감소한다는 것을 알 수 있었습니다.그러면 배의 총 무게에 비해 부력에 여유가 생기기 때문에 더욱 많은 것을 배에 싣는 것이 가능해요.
화학
Q. 몸이 아프면 왜 몸에서 열이 날까요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.체온이 올라가면 뇌의 시상하부가 이를 감지해 피부 혈관을 확장시키고 땀샘을 자극해 땀 분비를 촉진시키며 열을 떨어뜨려요. 반대로 체온이 내려가면 피부 혈관을 수축시키고 몸이 떨리는(오한) 근육 운동을 일으켜서 열을 다시 오르게 만든답니다.그런데 우리가 감기에 걸리거나 바이러스에 감염이 되면 몸에서 열이 나게 되죠. 이 병원균이 우리 몸 속으로 들어오면 우리의 몸은 병원균이 살지 못하는 환경으로 만들기 위해 열을 내는 것이랍니다. 병원균은 높은 온도에서는 죽기 때문인데요. 일단 우리를 병들게 하는 균이 침투하면 뇌의 시상하부가 우리 몸의 체온을 38도로 맞춘다고 해요. 그러니까 열이 난다는 것은 침투한 병원균을 무찌르기 위해 백혈구가 싸우는 걸 돕기 위한 우리 몸의 방어기제라고 할 수 있습니다.
화학
Q. 멘토스를 콜라에 넣으면 탄산이 나오는데 원리가무엇이죠?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.멘토스를 현미경으로 살펴보면 우리 눈에 보이지 않을 정도로 작은 구멍들이 엄청나게 많이 있다고 합니다.이러한 구멍들은 콜라 안에 있던 이산화탄소(가스)가 엄청나게 빨리 풀리게 만들어요.각설탕을 보면 구멍이 숭숭 나 있지요?이 틈으로 물이나 차가 스며들어가면 각설탕이 금방 부스러져서 녹아버리는 것처럼멘토스 표면에 나 있는 미세한 구멍들은 콜라 속 이산화탄소가 콜라 안에서 금방 뽑혀 나오도록 도와준답니다!그리고 이런 현상은 굳이 멘토스가 아니더라도 표면이 거친 물질이면 얼마든지 만들 수 있다네요.
화학
Q. 봄가을에 일교차가 큰 이유 알려주세요
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.1년 중 봄/가을에 일교차가 심한 이유는 계절적 요인과 건조한 공기에 영향을 받습니다.계절마다 서도 다른 곳에서 부는 바람의 영향을 받는데 봄/가을에는 온난건조한 양쯔강기단 때문에 기온 변화가 더 크게 됩니다.건조한 날에는 공기 중 수분이 감소해 열기를 잡아 둘 습도가 낮아 낮에는 데워져서 따뜻하고 밤에는 바로 식어 일교차가 커지게 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘위에서 번개는 어떻게 발생하는 건가요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.천둥 번개는 구름 속에 형성된 전기장 때문에 생성됩니다. 폭풍이 몰아치면 먹구름 속에서 물방울과 작은 얼음들이 부딪치며 마찰을 일으킵니다. 이 마찰로 얼음이 물에게 전자를 빼앗긴 채 상승하는데요. 이때 전하가 분리되어 있는 구름, 뇌운(번개구름)이 만들어집니다. 이 구름 입자는 양전하, 음전하를 가지게 되는데 입자가 전하의 갯수를 맞추기 위해 이동하는 순간이 있습니다.이것이 천둥 번개를 발생 시킵니다. 이때 소리가 나는 것이 천둥, 번쩍이는 것이 번개가 됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 비가온 뒤 무지개는 어떻게 생기는 건가요?
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.공기 속에 떠 있는 작은 물방울이 햇빛을 받아 빛이 분산되어 나타나는 것이지요. 햇빛은 우리 눈으로 보기에 색이 없어 보이지만, 실제로는 여러 가지 빛깔이 섞여 있어요.소나기가 지나간 대기 중에는 물방울이 많아져요. 이 물방울이 프리즘의 역할을 하지요. 햇빛이 이 물방울을 통과할 때 햇빛의 방향이 꺾이고 흩어져요. 이때 햇빛이 꺾이는 정도에 따라 햇빛의 색깔이 다르게 나타나지요. 즉, 햇빛이 공기 중의 물방울을 통과할 때 분산되면서 여러 가지 색으로 나뉘어 무지개를 볼 수 있게 되는 것이랍니다.
지구과학·천문우주
Q. 하늘에서 천둥번개는 어떻게 만들어. 우당쾅쾅번쩍번쩍 치나요
안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.폭풍이 몰아치면 먹구름 속에서 물방울과 작은 얼음들이 부딪치며 마찰을 일으킵니다. 이 마찰로 얼음이 물에게 전자를 빼앗긴 채 상승하는데요. 이때 전하가 분리되어 있는 구름, 뇌운(번개구름)이 만들어집니다. 그 결과 구름 위쪽은 양전하를, 구름 아래쪽은 음전하를 띠는데,둘이 만나 순간적으로 강력한 전기를 만드는 것을 번개라고 합니다. 여기서 뇌방전은 뇌운의 전하가 방전하는 현상을 말하는데 뇌방전이 발생하면 전하가 이동하는 방전통로(번개줄기)에는 태양 표면의 온도보다 약 4배 이상 뜨거운 2만 7000도씨 정도의 열이 발생합니다. 이때 방전통로의 압력이 상승하여 주변 공기가 급속히 팽창하면서 충격파음이 발생하는데!!이 커다란 소리가 바로 천둥입니다.즉, 뇌방전시 방전통로의 높은 에너지가 소멸되는 과정에서 빛과 소리의 형태로 변환되는데 이 때의 불빛이 번개이고, 소리가 천둥인 것이죠.