Doctor of Public Health 전상훈입니다
물리
Q. 물보다 커피가 식는 속도가 더 빠르다고 하는데 어떤 이유로 그런간가요?
안녕하세요. 커피가 물보다 식는 속도가 빠른 현상에 대한 설명은 몇 가지 물리적 및 화학적 요인들에 기반을 둘 수 있습니다. 이러한 차이는 주로 커피의 물리화학적 성질과 그 특성에서 기인합니다. 먼저, 커피는 여러 가지 용해된 성분들과 미세한 입자들을 포함하고 있기 때문에 물에 비해 상대적으로 낮은 표면 장력을 가지고 있을 수 있습니다. 표면 장력이 낮은 액체는 더 높은 증발률을 보이는 경향이 있습니다. 증발 과정은 열 주변 환경으로 이동시키므로, 증발이 활발하게 일어날수록 액체는 더 빨리 식을 수 있습니다. 또, 커피의 색상이 어두운 것도 식는 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 어두운 색상은 일반적으로 빛 에너지를 흡수하는 능력이 더 높기 때문에, 이는 열 에너지로 전환될 수 있습니다. 그러나 이 흡수된 열이 증발 과정을 통해 빠르게 방출될 경우, 커피는 물보다 식는 속도가 빠르게 나타날 수 있습니다. 끝으로, 커피에는 휘발성 물질이 포함되어 있을 수 있으며, 이들 물질은 물보다 낮은 끓는점을 가지고 있어 상온에서도 증발이 쉽게 일어날 수 있습니다. 이러한 휘발성 성분의 증발도 커피가 빠르게 식는 원인 중 하나가 될 수 있습니다. 따라서 커피가 물보다 빠르게 식는 현상은 이와 같은 여러 물리적 및 화학적 요인들이 복합적으로 작용하는 결과로 볼 수 있습니다. 그러나 이러한 설명은 일반적인 경우에 해당하며, 실제로는 실험 조건에 따라 결과가 달라질 수 있음을 인지해야 합니다.
화학
Q. 왜 온도를 높이면 용해도가 증가하나요??(고체)
안녕하세요. 온도가 상승할 때 고체의 용해도가 증가하는 이유는 온도가 높아짐에 따라 용매 분자의 운동 에너지가 증가하기 때문입니다. 이로 인해 용매 분자들이 더 활발하게 움직이게 되고, 고체 표면의 입자들과 더 효율적으로 상호작용하여 고체를 더 빠르고 많이 용해시킬 수 있습니다. 결국, 용매의 온도가 높을수록 더 많은 고체가 용해될 수 있는 환경이 마련됩니다. 이는 용해 과정에서 흡열반응이 일어나기 때문에, 고체가 용해될 때 주변 환경으로부터 열을 흡수하며 이 열 에너지가 고체 입자들을 더욱 분리시키는데 기여합니다. 사진에 대한 질문에 대해 설명드리자면, 여름철에 물고기가 수면 위로 입을 내미는 현상은 주로 물의 온도 상승으로 인해 용해된 산소의 양이 감소하기 때문입니다. 물의 온도가 상승하면, 물의 산소 용해도가 감소하여 물 속에 용해될 수 있는 산소의 양이 줄어듭니다. 이는 물 속 산소 농도가 낮아져 물고기들이 충분한 산소를 섭취하기 어려워지므로, 물고기들이 더 많은 산소를 얻기 위해 수면 가까이에서 더 활발하게 호흡하기 때문에 발생하는 현상입니다. 또한, 포화 상태에서 용해도가 낮아질 때 물 분자가 산소와 수소로 분해되는 것은 아닙니다. 포화 상태는 물에 더 이상 용질이 녹지 않는 상태를 의미하며, 온도가 변화하면 포화 용해도도 변할 수 있습니다. 즉, 온도가 상승하면 더 많은 용질이 녹을 수 있는 반면, 온도가 감소하면 용해된 용질이 다시 결정화되어 침전할 수 있습니다. 이러한 과정은 화학적 분해가 아니라 물리적 변화에 해당됩니다.
화학
Q. 수술할때 마취제의 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 마취제의 작용 원리에 대한 설명은 신경생리학과 약리학의 복잡한 상호작용을 통해 이해할 수 있습니다. 전신 마취제는 환자를 완전히 의식 없는 상태로 이끌어 수술 중 발생할 수 있는 통증과 기억을 차단합니다. 이러한 약물들은 주로 신경전달물질의 활성을 조절하여 신경계의 활동을 억제함으로써 작동합니다. 예컨데, 프로포폴(Propofol)과 같은 정맥 마취제는 감마-아미노부티르산(GABA, γ-Aminobutyric acid) 수용체의 활성을 증가시키는 방식으로 신경세포의 과도한 흥분을 억제합ㄴ디ㅏ. 이는 수용체가 열리게 함으로써 세포 내로 클로라이드 이온(Cl⁻)의 유입을 증가시켜 신경세포의 막 전위를 하향 조절하고, 결과적으로 신경세포의 활성을 억제하는 효과를 낳습니다. 또한, 이러한 마취제들은 통증 신호가 뇌로 전달되는 경로를 차단하거나 둔화시킴으로써 통증의 인지를 방해합니다. 이 과정에서 신경전달물질의 릴리스, 수용체의 감응성 조절및 이온 채널의 동작 등 여러 수준에서의 조절이 이루어집니다. 따라서, 마취제는 복합적인 메커니즘을 통해 통증의 전달과 인식을 효과적으로 차단하여, 수술을 받는 환자가 통증을 느끼지 않도록 합니다. 이는 마취학에서 중요한 부분으로, 수술의 질을 결정하는 결정적인 요소 중 하나입니다.
화학
Q. 두 종류의 세제가 만났을 경우 유해물질
안녕하세요. '은나노스텝'과 '이지드롭 변기크리너' 간의 화학적 상호작용에 대한 가능성을 평가하였습니다. 이 두 세제의 화학적 조성을 고려할 때, 유해 화학물질이 생성될 가능성은 상대적으로 낮습니다. 특히, 이지드롭 변기크리너에 포함된 수산화나트륨(NaOH)은 강한 알칼리성을 나타내며, 은나노스텝의 성분과 반응하여 경미한 화학적 변화를 일으킬 수 있으나, 이는 주로 세제의 세정력을 변화시킬 수 있는 정도입니다. 수산화나트륨은 강력한 염기성을 지니며, 일반적으로 지방산과 반응하여 비누화 반응을 일으키는 성질을 가집니다. 은나노스텝 내 음이온 계면활성제와의 반응은 비누화 반응을 통해 세제의 표면 활성을 감소시킬 수 있으며, 이는 물리적 세척 효과에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 이러한 반응이 반드시 유해 화학물질을 생성하는 것은 아닙니다. 이지드롭 변기크리너의 제품 경고가 다른 세제와의 혼합 사용을 권장하지 않는 이유는, 화학적 안정성과 성능 최적화를 고려한 것으로 사료됩니다. 혼합 사용으로 인해 예상치 못한 화학적 반응이 발생할 수 있으며, 이는 제품의 세척 능력을 저하시킬 뿐만 아니라 사용자의 안전에도 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 세제를 사용할 때는 각 제품이 완전히 헹궈진 후 다른 제품을 사용하는 것이 안전합니다.
화학
Q. 항공기에 쓰이는연료는 어떤연료인가요?
안녕하세요. 항공기에 사용되는 연료는 일반적으로 지상 운송 수단에 사용되는 휘발유나 경유와는 다른 특성을 가지고 있습니다. 항공기 연료의 주된 종류는 항공유(Jet Fuel)와 항공가솔린(Avgas)으로 나뉩니다. 항공유는 가장 일반적인 항공 연료로, 상업용 제트 항공기에 주로 사용됩니다. 가장 흔히 사용되는 유형은 제트 A와 제트 A-1이며, 이들은 정제도가 높고, 저온에서도 얼지 않도록 설계되어 있습니다. 제트 연료는 디젤 연료와 비슷한 중질유에서 추출되지만, 항공기 사용에 적합하도록 특별한 첨가제가 포함되어 있습니다. 항공가솔린은 주로 피스톤 엔진을 사용하는 소형 항공기에 사용됩니다. 항공가솔린은 지상에서 사용하는 휘발유와 유사하지만, 항공기 엔진의 특성과 고도에서의 성능 요구를 충족시키기 위해 더 높은 옥탄 수를 가지고 있으며, 다른 첨가제를포함하고 있습니다. 실제로, 대부분의 정유회사에서는 항공 연료를 생산하기 위한 별도의 생산 라인을 갖추고 있습니다. 항공 연료는 일반 도로용 연료보다 더 엄격한 사양과 품질 기준을 충족해야 하기 때문에, 이를 위해 특별한 처리 과정과 첨가제가 사용됩니다. 또한, 안전성을 보장하기 위해 항공 연료는 매우 엄격한 품질 관리 하에 생산, 저장, 운송됩니다.