Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 모든 물체는 사실 절대적으로 고정되어 있지 않은가요?
안녕하세요. 모든 움직임은 상대적입니다. 이는 아인슈타인의 상대성 이론에서 다루는 중요한 개념으로, 어떤 물체가 움직이고 있다고 말하기 위해서는 그것을 다룬 물체와 비교해야 한다는 것을 의미하고 있습니다. 차 안에서 앉아 있을 때 우리는 스스로를 정지해 있는 것으로 느끼지만, 지구를 기준으로 보면 움직이고 있는 것입니다. 또한, 지구 자체도 태양 주위를 돌고 있으며, 태양계는 은하 중심을 공전하고 있습니다. 중력은 모든 질량을 가진 물체들 사이에 작용하는 힘으로, 지구의 중력은 우리를 지구 표면에 ‘고정’시키는 역할을 합니다. 그러나 중력에 의해 물체가 고정된다는 개념은 그 물체가 다른 물체나 표면에 대해 움직이지 않는다는 것을 의미하는데, 이것은 고정의 정의에 따라 다를 수 있습니다. 지구 표면에서 물체들은 흔히 동적 균형 상태에 있습니다. 예를 들어, 우리가 걷거나 달릴 때 발은 일시적으로 바닥에 고정되지만, 실제로는 계속 움직이고 있습니다. 물체가 바닥에 닿아 있더라도, 그것이 절대적으로 고정된 상태라고 보기는 어렵습니다. 바닥에 대한 물체의 위치가 변하지 않더라도, 물체는 내부적으로나 지구를 기준으로 계속 움직이고 있습니다. 따라서, 지구 상의 모든 물체는 절대적으로 고정되어 있지 않으며, 모든 움직임은 어떤 참조점에 대해 상대적입니다. 중력은 물체를 지구에 '고정'시키는 역할을 하지만, 이것은 물체가 다른 물체나 참조점에 대해 상대적으로 움직이지 않는다는 것을 의미하지 않습니다.
Q. 진동을 이용해 용접을 하는 영상을 보았습니다. 어떤 원리로 용접이 되는가요?
안녕하세요. 진동을 이용한 용접 기술은 주로 초음파 용접으로 알려져 있으며, 이 기술은 특히 금속이나 플라스틱 같은 재료를 용접할 때 사용됩니다. 초음파 용접에서는 고주파의 음파(보통 20 kHz 이상)을 이용합니다. 용접하려는 두 재료 사이에 초음파 용접기의 도구인 sonotrode가 위치합니다. 이 도구는 초음파 진동을재료에 직접 전달하는 역할을 합니다. 진동이 재료에 전달되면, 재료 사이의 마찰로 인해 열이 발생합니다. 이 열은 재료의 접합 부위를 가열하여 재료의 표면을 부분적으로 녹이거나 플라스틱의 경우 분자간 결합을 유도합니다. 발생된 열로 인해 재료의 접합면이 녹아 융합되면서 강한 결합을 형성합니다. 초음파 용접은 비교적 낮은 온도에서도 작업이 가능하며, 용접 과정에서 재료가 완전히 녹는 것을 방지하여 재료의 손상을 최소화합니다.
Q. 바람은 어떤 원리로 발생을 하여 그 세기는 어떻게 결정이 되나요?
안녕하세요. 지구의 다양한 지역에서 태양 복사량의 차이로 인해 기온이 변화하고, 이로 인해 기압이 변화합니다. 일반적으로 더운 공기는 패앙하여 상승하고, 차가운 공기는 밀도가 높아져 하강합니다. 이러한 온도 차이로 인해 발생하는 공기의 이동을 바람이라고 합니다. 더 높은 기압의 지역에서 낮은 기압의 지역으로 공기가 이동하면서 바람이 생깁니다. 바람의 세기는 기압 차이의 크기에 직접적으로 영향을 받습니다. 기압 차이가 클수록 공기의 이동 속도는 빨라지고, 이는 강한 바람을 발생시킵니다. 즉, 기압 경도가 크면 바람도 세게 부는 것입니다. 또, 산맥과 같은 지형은 바람의 방향과 세기에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 산맥을 넘어가면서 공기가 상승하고 하강하면서 바람의 패턴이 변화할 수 있습니다. 또한, 해안선 근처에서는 육지와 바다 사이의 온도 차이로 인해 발생하는 해풍과 육풍이 나타날 수 있습니다.
Q. 앉으면 다리를 꼬는 것은 왜 그런 것인가요?
안녕하세요. 일부 사람들은 다리를 꼬는 것이 더 편안하다고 느낍니다. 이는 중심을 잡아주고, 균형을 유지하는데 도움이 되어 안정감을 제공한다고 생각하기 때문입니다. 대부분의 경우, 다리를 꼬는 것은 단순한 습관에서 시작됩니다. 어릴 때부터 특정 자세를 취하는 것, 다리를 꼬는 것이 습관화되어 성인이 되어서도 계속될 수 있습니다. 때로는 불안하거나 긴장한 상태에서 사람들은 자신도 모르게 보호적인 자세를 취하려고 합니다. 다리를 꼬는 것은 자신을 좀 더 작게 만들고, 보호 받고 있다는 느낌을 줄 수 있어, 이런 심리적 요인이 작용할 수 있습니다.
Q. ΔG(자유 깁스 에너지)절댓값이 '할 수 있는 일의 최대량'으로 해석 되는 이유가 궁금합니다
안녕하세요. 자유 깁스 에너지 변화량(ΔG)은 화학 반응의 자발성과 관련하여 중요한 역할을 합니다.질문 1 : 자유 깁스 에너지 ΔG는 시스템이 할 수 있는 비체적 일(non-expansion work)의 최대 가능량을 나타냅니다. 자유 에너지의 정의를 식으로 표현하자면 : ΔG=ΔH−TΔS 여기서, ΔH는 엔탈피 변화(= 열 에너지 변화), T는 절대 온도, ΔS는 시스템의 엔트로피 변화를 나타냅니다. 이 식에 따르면, ΔG는 시스템이 외부에 할 수 있는 일을 제외한 나머지 열 에너지(자발적인 엔트로피 증가로 인해 주변에 방출되는 열)를 차감한 값입니다. ΔG의 절대값이 클수록, 그 화학 반응이나 물리적 변화로 인해 시스템이 할 수 있는 최대의 유용한 일이 많아진다고 볼 수 있습니다. 이는 주변 환경으로 전환될 수 있는 에너지의 양과 직접적으로 연결됩니다. 질문 2 : ΔG가 -1378kJ로 주어진 경우, 이는 반응이 자발적으로 일어나며, 그 과정에서 최대 1378kJ의 일을 할 수 있다는 것을 의미합니다. 이 에너지는 반응이 진행되면서 자유롭게 사용될 수 있으며, 반응이 완료되어 평형에 도달하기 전까지 계속 일어나는 일에 사용됩니다. 따라서, ΔG의 값이 -1378kJ인 경우, 이 에너지는 평형에 도달할 때까지 반응에 의해 사용될 수 있습니다. 반응이 시작되자마자 이 에너지가 필요하기보다는, 반응이 진행되면서 이 에너지가 점진적으로 소비된다는 것을 의미합니다. 평형에 도달하면 더 이상 에너지가 소비되지 않으며, 추가적인 일을 생성하지 않습니다.