안녕하세요 심헌용 전문가입니다.
Q. 겨울철 야외 동사자들 가운데 왜 옷을 벗은채 발견되는 경우가 있나요?
안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.그러한 현상을 '이상탈의현상'이라고 합니다.저체온 현상이 심해지면 사람은 핵심 장기로만 혈액을 보내 생존을 위해 사투를 벌입니다. 이러한 과정에서 말초혈관을 수축해 손 끝, 발 끝으로 가는 혈액을 줄여 중요 장기 외의 몸 표면에서의 열 손실을 줄이려고 합니다.하지만 말초혈관을 수축하려면 근육은 경직되어야 하고 에너지가 필요합니다. 피부로 공급되는 혈액에 줄어든 상태에서 근육의 긴장이 계속되면 결국엔 에너지는 고갈되어 갑니다. 때문에 근육은 더 이상 수축하지 못하게 되며 이 상태에선 혈관의 수축 상태에서 급작스런 확장을 하게되어, 중요 장기로 향하던 혈액이 몸 곳곳으로 퍼지게 됩니다. 이 혈액은 열을 가지고 있어 비교적 온도가 높습니다. 이 과정에서 온도가 높은 피로 인해 사람은 덥다고 느끼게 됩니다. 갑자기 발열감을 느끼게 됨으로써 사람은 덥다고 느껴 옷을 벗게 되는 이상현상이 발생하게 되는 것입니다.결국엔 생존을 위한 시스템이 오히려 죽음으로 향하게 되는 과정이 되는 것이지요.
Q. 메아리는 어떤원리로 들리는건가요?
안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.사람 혹은 어떠한 매개체로부터 만들어진 소리가 주변 혹은 전방으로 퍼져나가면서 다른 물체에 부딪혀 돌아오는, 반사되는 현상에 의해 메아리가 형성되는 것입니다.반사되는 시점으로부터 원래의 속도와 달라지게 되므로 반사시키는 물체가 많아질수록 메아리도 많이 울리게됩니다.
Q. 무한동력은 아직 만들 수없나요??
안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.무한동력, 즉 영구기관이라는 것은 제 1종 영구기관, 제 2종 영구기관, 제 3종 영구기관으로 나눌 수 있습니다.제 1종 영구기관은 외부로부터 에너지를 공급받지 않고 외부에 대하여 영원히 일을 하는(에너지를 공급하는) 기관을 뜻합니다. 즉, 0에서 1이상의 에너지를 무한히 생성하는 기관입니다. 하지만, 어느 에너지의 종류이건 "에너지의 총합을 일정하다"라는 열역학 제 1법칙을 위배하게 됩니다. 에너지의 총량은 언제나 같으므로 외부로부터 공급받은 에너지가 없으면 이후 어떤 에너지 형태이건 0입니다. 따라서 제 1종 영구기관은 불가합니다.제 2종 영구기관은 열에너지를 100% 역학적 에너지(다른 에너지)로 전환이 가능하다라는 개념에서 탄생되었습니다. 위에서 말했다시피 에너지는 생성되지도, 소멸되지도 않습니다. 형태가 변할 뿐이지요. 차가운 것과 뜨거운 것을 같이 있을 때, 시간이 흐른 후 두 물체는 같은 온도를 가지게 됩니다. 이처럼 에너지는 흐름의 방향성만 있을 뿐, 뜨거운 것에서 차가운 것으로 이동된 에너지는 스스로 다시 뜨거운 온도를 가질 수 없습니다. 원래의 형태로 돌아가기 위해선 외부로부터 처음보다 더 큰 에너지가 필요합니다. 이런 변화량을 엔트로피라고 하며, 엔트로피라는 것이 증가하는 형태입니다. 엔트로피는 감소하지 않는다는 열역학 제 2법칙을 정면으로 위배하게 되지요.제 3종 영구기관은 절대온도와 관련된 영구기관입니다. 이미 앞에서 언급했던 제 1종 영구기관, 제 2종 영구기관으로만으로 무한동력이 불가함을 설명하였으므로 제 3종 영구기관의 설명은 넘어가도록 하겠습니다.우리가 살고 있는 우주가 에너지의 생성과 소멸이 자유로운 "열린 계(System)"이라면 열역학 제 1법칙으로부터 자유로워 무한동력이 가능할 수 있겠지만, 현재의 우주는 "닫힌 계(System)"입니다. 즉, 에너지의 총량은 언제나 같다. 라는 법칙이 적용되는 공간인 것이지요.
Q. 휴대용 핫팩 원리가 어떻게 되나요?
안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.핫팩의 발열 원리는 핫팩 내부의 미세한 철가루들이 산소와 만나 산화철이 되면서 발생하는 열을 이용하는 원리입니다. 핫팩의 주성분은 철가루, 활성탄, 소금, 수분 등으로 구성되어 있습니다. 핫팩의 겉 포장지를 뜯어 주무르거나 흔들면서 안에 있는 철가루와 산소의 접촉 유도하여 빠른 산화반응을 일으켜 핫팩은 30~60도의 온도를 가지게 되는 것이죠.우리 주변에 있는 못 등의 철 제품이 녹이 스는 것도 모두 산화반응입니다. 이들도 열이 발생하지만 그 과정이 오래 기간에 걸쳐 일어나기 때문에 일상 생활에서 산화반응에 의한 발열반응을 알아차리기 쉽지 않은 것 뿐입니다.핫팩에는 미세한 철가루를 사용하는데 이는 산소와 접촉할 표면적을 넓게하여 공기와의 접촉을 쉽게, 더 많이 하도록 유도하기 위함입니다. 같이 포함되어 있는 활성탄과 소금의 역할 역시 산화반응을 빠르게 유도하기 위함입니다.
Q. 간단한 기초 회로인데 설명해 주실 수 있나요?
안녕하세요. 심헌용 과학전문가입니다.해당 회로에 이용된 건전지의 전압과 LED의 필요 전력량을 모르겠습니다만...해당 회로는 전류가 통하는 즉, 전기가 회로를 타고 이동하는 회로입니다. 중간에 건전지 하나가 음/양이 반대되어 설계되었지만 이는 일종의 저항역할을 하여 전류를 낮추는 역할을 합니다. 즉, 위상만을 반대로 하기 때문에 그 효과가 절감되는 것입니다.전류, 전기의 흐름이 약하게 되는 것이지요. 따라서 건전지 2개, 3개를 이용하였을 때보다 LED의 밝기가 매우 약하게 나타날 것입니다.간단하게 정리를 하자면, 중간에 반대로 설치된 건전지가 일종의 저항역할을 하였기 때문에 해당 전체 회로에 대한 전류(전기의 흐름)가 약해져 LED의 밝기가 비교적 떨어지게 된 것입니다.