Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 사람이 검은색을 어둡게 느끼는 이유가 뭔가요?
안녕하세요. 사람이 검은색을 어둡게 느끼는 이유는 검은색 물질이 빛의 대부분을 흡수하기 때문입니다. 빛이 어떤 물체에 닿을 때, 그 물체의 색상은 물체가 흡수하지 않고 반사하는 빛의 색에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 빨간색 물체는 빨간색 빛을 제외한 다른 색의 빛을 흡수하고 빨간색 빛만을 반사합니다. 이와 비슷하게, 노란색 물체는 빨간색과 초록색 빛을 반사하고, 파란색 빛을 흡수합니다. 반대로, 검은색 물질은 보이는 모든 색의 빛을 흡수하고 거의 반사하지 않습니다. 이 때문에 검은색 물질은 빛이 거의 없는 상태, 즉 '어둠'으로 보이게 됩니다. 빛이 많이 흡수될수록 물체는 더 어둡게 보이며, 완전한 검은색은 모든 빛을 흡수하기 때문에 가장 어둡게 보입니다. 빨강, 초록, 파랑이 섞인 물감의 경우, 이론적으로 이 세 가지 기본 색의 빛을 모두 반사할 수 있어야 하지만, 실제로는 물감의 물리적 특성 때문에 이 세 가지 색 빛 중 일부를 흡수하게 됩니다. 따라서, 이러한 혼합 물감은 완벽한 흰색을 반사하기 보다는 더 어두운 색상, 심지어 검은색에 가깝게 보일 수 있습니다.
Q. AgCl가 순수한 물에 있을때와 염기성일 용액에 있을 때의 용해도 차이
안녕하세요. 아하토큰을 간만에 접속했는데, 반가운분의 질문이 있네요. 은염화은(AgCl)과 수산화은(AgOH)의 용해도 곱(Ksp)에 근거하여 염기성 용액에서의 이온 반응 과정에 대해서 설명드리겠습니다. 은염화은의 용해도 곱은 1.6×10⁻¹⁰으로, 이는 물에 용해될 때 생성되는 은(Ⅰ) 이온과 염화 이온의 농도의 곱임을 나타냅니다. 농도가 동일하므로 [Ag⁺] = [Cl⁻] = s라고 할 때, Ksp = s² = 1.6×10⁻¹⁰이므로 s = √(1.6×10⁻¹⁰) ≈ 1.26×10⁻⁵ M입니다. 반면, 수산화은의 용해도 곱은 2×10⁻⁸ 이며, 이는 수산화 이온과 은(Ⅰ) 이온이 반응하여 생성되는 농도의 곱을 의미합니다. 이를 풀면 [Ag⁺] = [OH⁻] = s = √(2×10⁻⁸) ≈ 1.41×10⁻⁴ M로 계산됩니다. 염기성 용액에서는 수산화 이온의 농도가 높아집니다. 이 상황에서 은염화은에서 방출되는 은(Ⅰ) 이온의 양은 수산화 이온과 반응하여 수산화은을 형성할 가능성이 있지만, 은염화은에서 방출되는 은(Ⅰ) 이온의 농도가 수산화은이 필요로 하는 은(Ⅰ) 이온의 농도보다 현저히 낮습니다. 따라서 염기성 용액에서 수산화 이온과 충분히 반응하여 수산화은을 형성하는 데 필요한 은(Ⅰ) 이온이 제한적이라는 결론에 도달합니다. 이러한 현상은 르샤틀리에 원리에 의해 설명될 수 있으며, 염기성 환경에서 은염화은의 용해도가 현저하게 증가하지 않는 이유를 제공합니다. 즉, 염기성 용액에서 은염화은의 용해도가 증가하지 않는 주된 원인은 수산화 이온과의 반응을 통해 제거될 수 있는 은(Ⅰ) 이온의 양이 제한적이기 때문입니다.
Q. 물은 왜 물체에 표면으로 흐르는 건가요??
안녕하세요. 물이 물체의 표면을 따라 흐르는 현상은 주로 표면장력(surface tension)과 점착성(adhesion)에 기인합니다. 이 두 물리적 특성이 어떻게 작용하여 물이 젓가락과 같은 물체를 따라 흐르게 만드는지 설명할 수 있습니다. 물의 표면장력은 물 분자들 사이의 인력 때문에 발생합니다. 이 인력은 물 분자들이 서로를 당겨 물체와의 접촉 면적을 최소화하려는 경향이 있습니다. 물의 표면장력은 물이 작은 방울을 형성하게 하고, 이는 물체의 표면을 따라 흐르게 하는 데 중요한 역할을 합니다. 물의 점착성은 물이 다른 물질의 표면에 달라붙는 성질을 말합니다. 물 분자는 대부분의 고체 표면과 상호작용하여 그 표면에 접착합니다. 젓가락과 같은 물체의 표면에 물이 접촉하면, 점착력으로 인해 물이 그 표면을 따라 흐르려는 경향을 보입니다. 물이 물체의 표면을 따라 흐르는 이유는 이러한 점착성 때문에 물 분자들이 고체 표면을 따라 이동하려는 경향이 있고, 표면장력은 물 분자들이 서로 밀착하여 연속적인 흐름을 형성하도록 합니다. 또한, 물체의 표면이 매끄럽고 연속적일수록 물은 그 표면을 따라 더 쉽게 이동합니다.
Q. 해양 생태계도 참 중요하게 생각하는데 육상 생태계를 더 중요하게 생각하는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 해양 생태계와 육상 생태계 모두 매우 중요하지만, 육상 생태계에 대한 관심이 상대적으로 더 부각되는 경향이 있을 수 있습니다. 이는 여러 요인에 의해 설명될 수 있습니다. 인간 활동의 직접적인 영향을 받는 범위입니다. 대다수 인간은 육상에서 생활하며, 우리의 직접적인 생활 환경이기 때문에 육상 생태계의 변화와 파괴는 더 빠르고 명확하게 인지될 수 있습니다. 삼림 벌채, 도시 확장, 농업 활동과 같은 인간의 행위가 육상 생태계에 미치는 영향은 매우 직접적이고 즉각적으로 관찰됩니다. 또, 육상 생태계는 사람들의 일상생활과 밀접한 관련이 있습니다. 식량 생산, 주거 공간, 생활 자원 등 대부분의 인간 필요가 육상에서 충족되며, 이러한 요소들은 육상 생태계의 건강과 직결됩니다. 또한, 육상 생태계의 종 다양성이 우리의 식량 체인과 직접 연결되어 있기 때문에, 이에 대한 보호와 관리가 강조됩니다. 게다가, 해양 생태계는 그 규모와 복잡성 때문에 연구와 이해가 상대적으로 더 어렵습니다. 대양은 광대하고 접근성이 제한적이며, 해양 생태계 내 많은 과정들은 인간의 눈에 보이지 않게 일어납니다.
Q. 연소 반응에서 발생하는 에너지와 관련하여 에너지 보존 법칙이 어떤 방식으로 작용하나요?
안녕하세요. 연소 반응에서의 에너지 보존 법칙은 화학 반응이 진행되는 동안 반응에 관여하는 모든 물질의 총 에너지가 변하지 않는다는 원리에 근거합니다. 이 법칙은 물리학에서 중요한 원리 중 하나로, 닫힌 시스템에서 에너지는 창조되거나 소멸되지 않고, 다만 다른 형태로 변환될 수 있다는 것을 의미합니다. 연소 반응은 특히 연료(ex : 탄화수소)와 산소가 결합하여 주로 이산화탄소와 물을 생성하며 열을 방출하는 과정입니다. 이 반응에서 발생하는 에너지는 원래 연료 분자 내에 존재하던 화학적 결합 에너지에서 기인합니다. 반응 전 연료와 산소 분자의 화학 결합 에너지는 반응을 통해 변환되어 주로 열과 빛의 형태로 방출되며, 때로는 소리 에너지의 형태로도 나타날 수 있습니다. 이 과정에서 중요한 점은 에너지의 총량이 보존된다는 것입니다. 연소 반응이 시작되기 전에 존재하던 화학 에너지가 반응 후에는 다른 형태의 에너지(열, 빛)로 변환되지만, 에너지의 총합은 변하지 않습니다. 이는 에너지 보존의 법칙에 따른 것으로, 반응 전과 반응 후의 에너지 총량이 동일함을 의미합니다. 연료가 연소되어 열을 방출하는 경우, 그 열은 주변 환경을 가열하거나 기계적 작업을 수행하는 데 사용될 수 있습니다. 이때, 연소로 인해 방출된 에너지의 양은 연료 분자 내의 원래 화학적 에너지와 동일한 양입니다.