Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 유효핵전하와 이온화 에너지 사이의 관계..?
안녕하세요. 유효핵전하와 이온화 에너지의 관계에 대한 혼동이 있는 것 같습니다. 유효핵전하는 원자핵의 양전하가 원자에서 더 바깥쪽 껍질의 전자에 미치는 효과적인 힘을 말합니다. 유효핵전하가 클수록 원자핵과 전자 사이의 인력이 강해집니다. 그러나 같은 족에서 아래로 내려갈수록 원자 반지름이 커지면서 가장 바깥쪽 전자가 핵에서 더 멀리 떨어지게 됩니다. 이는 전자와 핵 사이의 평균 거리가 증가한다는 것을 의미하며, 결국 이 전자를 떼어내기 위한 에너지인 이온화 에너지가 감소하게 됩니다. 바꿔말하면, 전자가 핵으로부터 더 멀어져 있어서 이온화 하기가 더 쉬워집니다. 여기서 중요한 점은 유효핵전하가 증가한다고 해서 항상 이온화 에너지가 증가하는 것은 아니라는 것입니다. 이온화 에너지는 유효핵전하 뿐만 아니라 전자의 껍질 위치(원자 반지름)에도 크게 의존하기 때문입니다. 같은 족에서 아래로 내려가면서 원자 반지름이 커지고, 이로 인해 전자를 떼어내는데 필요한 에너지가 감소하는 것이 일반적인 경향입니다. 이렇게 원자 반지름의 증가가 유효핵전하의 증가로 인한 인력 증가 효과를 상쇄시키기 때문에, 이온화 에너지는 감소하는 것입니다. 화학 공부 열심히 하시길 바랍니다. 응원합니다.
Q. 빛이 굴절되는 원리에는 무엇이 있나요?
안녕하세요. 빛의 굴절 현상은 빛이 한 매질에서 다른 매질로 진입할 때 발생하며, 이 과정에서 빛의 진행 방향이 변하는 것을 말합니다. 이 현상은 매질의 굴절률 차이에 기반합니다. 굴절률(Refractive index)은 특정 매질에서 빛의 속도를 진공 속도에 대한 비율로 나타내며, 스넬의 법칙(Snels law)에 의해 정의됩니다. 스넬의 법칙은 다음과 같이 표현됩니다 : n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂) 여기서 n₁과 n₂는 각가 첫 번째 매질과 두 번째 매질의 굴절률을, θ₁과 θ₂는 입사각과 굴절각을 나타냅니다. 빛이 더 높은 굴절률을 가진 매질로 진입할 때는 수직 방향으로 더 굽고, 더 낮은 굴절률을 가진 매질로 진입할 때는 수직에서 멀어지도록 굴절됩니다. 빛의 굴절률이 다른 이유는 매질의 광학 밀도 차이에서 비롯됩니다. 광학 밀도가 높은 매질은 빛의 속도를 더 많이 감소시키며, 이는 빛이 매질 내에서 더 느리게 이동함을 의미합니다. 이런 변화는 빛의 파장과 진행 방향에 영향을 미칩니다. 빛의 굴절 현상은 페르마의 원리(Fermats Principle)에 의해서도 설명될 수 있습니다.
Q. MSG의 최초는 다시마로 제조 된 것이라는데 맞나요?
안녕하세요. MSG(Monosodium Glutamate ; 일명 조미료)ㅡ대표적인 고유명사 미원ㅡ의 발견은 실제로 다시마에서 유래했습니다. 이는 1908년 일본의 화학자 구나에 이키치로(Ikeda Kikunae)가 다시마에서 감칠맛을 내는 주요 성분으로 글루탐산을 발견하고 이를 안정화시킨 것에서 시작되었습니다. 그는 이 성분을 독립적으로 추출하고 나트륨 염을 첨가하여 MSG를 합성했습니다. 그의 발견은 감칠맛의 주요 원인이 글루탐산이라는 사실을 밝혀냈으며, 이는 많은 음식에 자연적으로 존재하는 아미노산입니다. 다시마와 같은 식품에서 자연적으로 발견되는 글루탐산과 MSG에서 사용되는 글루탐산은 화학적으로 동일하다는 점에서, MSG의 유해성에 대한 논란은 복잡합니다. MSG에 대한 많은 과학적 연구에서는 적당량을 섭취하는 경우 일반적으로 안전하다는 결론을 내렸습니다. 그러나 일부 사람들은 MSG에 민감한 반응을 보이기도 합니다. 이는 '중국식 음식 증후군'으로 알려져 있습니다. 이는 MSG 섭취 후 두통이나 다른 불편함을 경험하는 현상을 설명할 때 사용되는 용어입니다. 따라서 MSG가 다시마에서 유래했다 하더라도, 이 성분이 '자연적'이라는 점과 '유해하지 않다'는 점은 반드시 동일한 맥락에서 논의될 수는 없습니다. 식품의 안정성은 그 성분이 자연적으로 유래되었는지, 합성되었는지에 달려 있는 것이 아닙니다. 사용되는 양, 섭취하는 개인의 건강 상태와 그 성분이 어떻게 사용되는지에 따라 달라집니다. MSG에 대한 다양한 연구와 논문들은 이 조미료가 대부분의 사람들에게 안전하다는 것을 증명하고 있습니다. 그러나 개인차가 있다는 점 또한 간과하면 안되는 부분이기도 합니다.
Q. 길가다가 미끄러졌습니다. 길에 있는 얼음은 왜 미끄러운가요,
안녕하세요. 길 위의 얼음이 미끄러운 원인은 얼음 표면에 형성되는 얇은 물의 층(수막) 때문입니다. 이 현상은 몇 가지 기본적인 물리적 원리에 원인이 있어 발생합니다. 먼저, 압력에 의한 융해점 감소입니다. 얼음 위에 무게가 가해질때, 압력이 증가하고 이 압력은 얼음의 융해점을 낮추어, 고체 상태의 얼음이 약간 녹아 물이 됩니다. 이 미세하게 녹은 물이 얼음 표면에 얇은 층을 형성하며, 이 층이 마찰을 현저히 감소시켜 미끄럽게 만듭니다. 또, 매끄러운 표면 효과입니다. 얼음의 매끄러운 결정 구조는 자체적으로도 마찰력이 낮은 특성을 가지고 있습니다. 얼음의 표면이 매끄러우면 그 위를 걷거나 서 있을때 마찰이 더욱 감소하여 미끄러움이 증가합니다. 또한, 얼음 표면은 온도 변화에 민감하여, 주변 환경의 온도가 바뀌면서 표면이 약간 녹았다가 다시 얼기를 반복합니다. 이 과정에서 물의 층이 형성되어 미끄러움이 더욱 증가하게 됩니다.
Q. 부력 관련해서 경심은 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 경심(metacenter)은 유체 역학, 선박이나 다른 부유체의 안정성을 평가하는데 중요한 개념입니다. 경심은 물체가 기울어졌을때 발생하는 부력의 중심(부력 중심)이 움직이는 경로와 물체의 중심축이 만나는 지점을 말합니다. 경심의 위치는 물체가 물에 떠 있을 때 그 안정성을 평가하는데 사용됩니다. 경심이 무게 중심보다 높을 경우, 물체는 안정적이라고 할 수 있습니다. 이는 물체가 기울었을때 자동으로 원래의 상태로 돌아오려는 성질을 가지기 때문입니다. 물체가 기울면 부력의 작용점이 변화합니다. 이 변화하는 부력의 중심이 원래 물체의 중심축을 벗어나면서 경로를 그리는데, 이 경로가 물체의 중심축과 만나는 점이 경심입니다. 물체가 기울었을 때, 경심이 무게 중심을 기준으로 얼마나 높이 위치 하느냐에 따라 물체의 복원력과 안정성이 결정됩니다. 선박과 같은 부유체를 설계할 때, 설계자들은 경심을 적절히 고려하여 선박이 쉽게 전복되지 않도록 합니다. 이는 선박의 안전성을 크게 증가시키는 요소입니다.