Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 탄산수나 소주의 과 냉각현상은 왜 일어나는지 궁금해서 질문 올립니다.
안녕하세요. 탄산수나 소주가 냉장고에서 과냉각된 상태로 유지되다가 갑자기 결정화되는 현상은 과냉각(過冷却) 현상으로 설명됩니다. 이 현상은 순수한 액체가 그 어는점보다 낮은 온도까지 냉각되어도 고체로 변하지 않고 액체 상태를 유지하는 것을 말합니다. 액체가 어는 과정에서는 일반적으로 작은 불순물이나 이물질이 필요한데, 이것들이 결정화의 핵으로 작용하여 얼음 결정을 형성하는데 도움을 줍니다. 순수한 액체에서는 자연적으로 결정화를 시작할 수 있는 핵이 부족합니다. 냉장고와 같은 환경에서는 먼지나 기타 이물질이 적어 과냉각 상태가 쉽게 발생할 수 있습니다. 또, 병을 열거나 액체를 흔드는 행위는 압력의 급격한 변화를 초래하며, 이는 순간적으로 액체 내에서 결정화를 유발할 수 있습니다. 이러한 급격한 변화가 과냉각된 액체 내부에서 미세한 핵을 형성하고, 이 핵 주위로 얼음 결정이 급속도로 성장하기 시작합니다. 이 현상은 물리화학에서 상태 변화와 핵 형성 이론에 근거를 두고 있습니다.
Q. 비행기를 움직이는 기름과 자동차의 기름과는 어떤 차이가 있나요?
안녕하세요. 비행기와 자동차의 연료는 상당한 차이를 가지고 있습니다. 자동차에 사용되는 연료는 주로 휘발유와 디젤 연료로 구분됩니다. 휘발유는 가솔린 엔진에서, 디젤 연료는 디젤 엔진에서 사용됩니다. 이 두 연료는 상대적으로 낮은 온도에서도 기능을 유지하며, 일상적인 도로 조건과 고속도로 주행에 적합하게 제조됩니다. 반면에, 비행기에 사용되는 연료는 주로 제트 연료이며, 이는 케로신을 기반으로 합니다. 제트 연료는 높은 에너지 밀도를 가지며 ,비행기가 장거리 비행을 수행할 수 있도록 설계되어 있습니다. 또한, 고도가 높은 환경에서도 안정적인 성능을 유지해야 하기 때문에 저온에서 얼지 않도록 특수하게 제조됩니다. 비행기 연료는 또한 화재 및 폭발 위험을 최소화하기 위해 매우 엄격한 안전 규정을 충족해야 합니다. 이러한 연료는 특히 항공기의 고출력 엔진이 요구하는 고성능을 제공하기 위해 정제 과정을 거칩니다. 이와 달리, 자동차 연료는 사용의 용이성과 경제성을 고려하여 보다 널리 접근 가능하고 다루기 쉬운 성분으로 구성됩니다. 자동차 연료의 경우, 옥탄 수와 같은 요소가 중요한 성능 지표로 사용되며, 엔진의 효율성과 연결됩니다.
Q. 염화칼슘은 제설작업에 많이 사용하고 있는데 화학식이 무엇이며 어떤 반응으로 눈이 녹게 되는지요?
안녕하세요. 염화칼슘(Calcium chloride), 화학식으로는 CaCl₂입니다. 제설 작업에서 널리 사용되는 염화칼슘은 그 화학적 특성으로 인해 물과 반응할 때 상당한 양의 열을 발생시킵니다. 염화칼슘은 물에 매우 잘 용해되는 속성을 가지고 있으며, 용해될 때 다음과 같은 반응을 일으켜 열을 발생시킵니다 : CaCl₂(s) + H₂O(l) → CaCl₂(aq) 이 과정에서 염화칼슘이 고체에서 수용액으로 변환되며, 용해열이라 불리는 열이 방출됩니다. 이 방출된 열은 주변의 눈 또는 얼음을 녹입니다. 이러한 특성 때문에 염화칼슘은 낮은 온도에서도 빙점 아래의 물을 녹일 수 있어 제설 작업에 효과적입니다. 또한, 염화칼슘은 빙점 강하 효과를 가지고 있습니다. 이는 염화칼슘이 물에 용해될 때 물의 빙점을 낮추어 더 낮은 온도에서도 물이 얼지 않게 만드는 현상입니다. 따라서, 염화칼슘은 눈과 얼음을 효율적으로 녹이는데 널리 사용되며, 매우 추운 환경에서도 제설 작업을 가능하게 합니다.
Q. 거북이가 장수할 수 있는 비결은 무엇일까요?
안녕하세요. 거북이의 평균 수명은 종에 따라 다양하지만, 일반적으로 수십 년에서 수백 년에 이르기도 합니다. 가장 오래 사는 종 중 하나는 갈라파고스 거북으로, 이들은 평균적으로 100년 이상 살 수 있습니다. 인간이 확인한 가장 오래 산 거북이는 알다시피 '아딜로이드'라는 이름의 알다브라 자이언트 토터스로, 그의 추정 나이는 255년 이상으로 보고되었습니다. 거북이의 장수 비결 중 하나는 그들의 느린 성장률과 늦은 성숙입니다. 많은 거북이 종은 성체가 되기까지 수십 년이 걸리며 ,이러한 느린 성장 과정은 세포 분열 속도가 느려짐으로써 DNA 손상의 누적을 줄이고, 노화 과정을 지연시킬 수 있습니다. 또한, 거북이는 강력한 보호 쉘(등껍질)을 가지고 있어 포식자로부터 자신을 보호할 수 있으며, 이는 거북이가 자연 상태에서 더 오래 살 수 있는 환경을 제공합니다.
Q. 노르웨이.스웨덴.핀란드의북부랑 러시아의콜라반도
안녕하세요. 라플란드는 노르웨이, 스웨덴, 핀란드, 러시아의 콜라 반도에 걸쳐 있는 지역으로 사미(Sami) 족이 주로 거주하는 곳입니다. 사미 족은 전통적으로 순록 유목, 어업, 채집 등을 주 생계 수단으로 삼아 왔습니다. 사미 문화는 오랜 역사를 지닌 순록 물이에 깊이 뿌리를 두고 있으며, 이는 그들의 경제적 활동 뿐만 아니라 문화적 정체성의 중요한 부분입니다. 최근 몇 십 년 동안 사미 사회는 현대화의 영향을 받아 왔으며, 그 과정에서 경제 활동의 다양화가 이루어졌습니다. 전통적인 유목 생활과 함께 많은 사미 사람들이 낙농업을 포함한 다른 형태의 농업 활동을 통해 소득을 창출하고 있습니다. 특히 낙농업은 일부 지역에서 사미 커뮤니티의 수입원으로 자리 잡고 있으며, 지역 상품으로서의 가치가 높아 판매도 활발히 이루어지고 있습니다. 낙농업을 통한 치즈와 다른 유제품의 생산은 사미 문화의 전통적인 요소와 현대적 요소가 결합된 형태로 볼 수 있습니다. 이러한 변화는 지역 경제에 새로운 기회를 제공하고 있으며, 사미 커뮤니티 내에서도 새로운 직업군과 소득원으로 자리 잡고 있습니다.