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소금이 들어가면 끓는점이 높아지는 이유?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.먼저 물의 상태변화에 대해 이해하시면 좋을거 같습니다.물이라는 액체를 기체로 상태변화시키기 위해서는 100도의 온도가 되어야합니다. 이 의미를 정확하게 이해하셔야합니다. 일단, 고체와 액체, 기체로 구분하는것은 분자들의 배열과 관련이 있습니다. 물을 기준으로 H2O 분자가 6각형 모양으로 규칙적으로 배열하게 되면 고체가 됩니다. 6각형으로 규칙적으로 만들기 위해서는 분자의 운동에너지를 줄여야하죠. 그게 온도를 낮추는 방법입니다. 또한, 물리적으로 온도라는것은 분자, 입자들의 평균 운동에너지라고 정의합니다. 즉, 온도는 운동하는정도이다 라고 생각하시면 이해하기 쉬울것입니다. 다시 돌아와 액체 상태는 6각형 모양의 규칙적인 모양이 깨져 H2O분자들이 어느정도 자유로운 상태입니다. 하지만 전기력으로인해 서로를 끌어 당기고 있고 집단을 이루고 있습니다. 여기서 H2O분자들이 훨씬 더 자유로워지게 되면 기체가 됩니다. 액체에서 기체가 되려면 운동에너지인 온도를 높여주어 서로를 끌어당기는 전기력 극복할 정도로 활발하게 만들어주는것입니다.Q: 소금이 들어가면 끓는점이 높아지는 이유?A: 소금(스프)이 들어가게 되면 소금에 있는 Na+나트륨 이온, Cl- 염화 이온 등이 있기 때문에 물이 자유로워져서 기체가 되는데 더욱 많은 에너지가 필요합니다. 왜냐하면 물은 전기적 극성이 존재하고, Na+, Cl-과 전기적으로 끌어 당기고 있기 때문입니다. (물이 극성을 갖는다는것은 우리가 흐르는 물에 마찰시킨 빗을 가져다대면 휜다는것을 보고 이해하실 수 있습니다.) 그래서 물이 증발하기에 필요한 온도가 더 높어집니다. 즉 끓는점이 더 높아지죠.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
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화학
22.09.11
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양자역학에 대해서 궁금합니다.(이중 슬릿 실험)
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.먼저 입자(빛인 광자를 포함)는 파동성과 입자성을 갖습니다.(이중성)그리고 양자역학에서 관측이라는 행위는 양자역학 상태의 붕괴를 의미합니다.흔히 슈뢰딩거의 고양이를 예로들어 양자역학을 설명하는데 이를 예시로 붕괴가 무엇인지 먼저 설명을 드리겠습니다. 상자가 있고 그 안에 고양이가 있습니다. 그리고 외부에서 상자에 달린 버튼을 누를 경우 상자속으로 50퍼의 확률로 독가스가 살포되고 50퍼의 확률로 간식이 나옵니다. 그리고 우리는 그 버튼을 눌렀다고 쳐봅시다. 그러면 상자속 고양이는 죽었을수도 있고 살았을 수도 있습니다. 우리는 양자역학에서 고양이의 상태를 표현하기를 죽어있기도하고 살아있기도 하다 라고 표현합니다. 이는 죽음과 삶의 중첩된 상태를 의미합니다. 그런데 만약 상자를 열어 봤는데 고양이가 살아있다면 이는 틀림없이 살아 있는 상태만으로 기술됩니다. 다시 말해 관측을 통해 살아있는 상태로 붕괴된것이죠.이제 이중슬릿 실험을 살펴보겠습니다. 전자총을 쏴 이중슬릿을 통과하는 실험을 진행하였습니다. 이 때 전자는 파동성을 가질 수 있고 이중슬릿을 통과하여 간섭무늬를 만들 수 있습니다. 마치 전자총 대신 빛을 쏴 이중슬릿을 통과하여 간섭무늬를 만드는 경우와 흡사합니다.그런데, 만약 이중슬릿의 하나의 구멍에 전자가 통과하는지를 관측할 수 있는 장비를 두었습니다. 그렇게 되면 전자는 더 이상 파동성을 띄지 않고 입자성을 띱니다. 즉, 이중슬릿을 통과하여 맺히는 상은 단순히 슬릿구멍과 유사한 상으로 바뀐것입니다. 더 이상 간섭무늬(파동성에 의한)를 만들지 않죠. 이 때 전자를 관측함으로써 전자가 입자성을 띠게 붕괴된 것이죠. 더 이상 파동이 아닙니다. 그래서 관측장비를 둔 순간 간섭무늬가 나타나지 않습니다. 만약 전자를 관측할 수 있는 장비를 두지 않았다면, 전자가 파동성을 가지며 스크린에 간섭무늬가 생겼을 것입니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
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전기·전자
22.09.10
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양자에 대하여 물어보겠습니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.이미 양자장론을 통해 진공에 대해 기술하고 있으며 입자가 존재할 때 미래에 어떤 일이 일어날지 예측할 수 있습니다.양자역학에 대한 설명을 조금 해드리겠습니다.양자역학은 원자단위에서 발생하는 현상을 설명하기 위한것입니다. 원자는 원자핵과 전자로 이루어져있습니다. 그런데 전자가 원자핵 주변에 어떤 형태로 어떻게 운동하고 있는지 설명하고 싶다고 생각해보죠.흔히 잘 알고있는 예시로 사과가 땅으로 떨어진다는 중력을 받아 사과가 땅으로 떨어진다를 설명할 수 있죠. 이것이 고전역학입니다. 무거운 짐을 들기위해선 물체의 중력만큼의 힘이 필요하죠.하지만 원자 세계에서는 원자핵 주변으로 전자가 돌고있다를 기술하기위해서는 중력, 만유인력으로 설명이 되지 않습니다. 양자역학으로 설명이 가능하죠.불확정성 원리와 양자역학에서 측정을 하면 왜 물체의 상태가 변화하는지 설명해드리겠습니다.전자, 원자핵 단위를 기술하고 이를 실험적으로 확인하기 위해서는 관측을 수행해야합니다. 기존에 관측이라하는것은 눈으로 보고 측정값을 수치적으로 기입하는 행위를 포함합니다. 관측이란것은 빛을 통해 관측이 필요한것이죠. 그런데 전자나 원자핵은 매우 작기 때문에 우리눈으로 본 경험이 없을 것입니다. 현미경을 통해서도 보이지 않죠. 전자나 원자핵을 보기 위해서는 빛이 이들과 충돌한 뒤 반사되어 우리 눈으로 들어와야하죠. 하지만 전자나 원자핵같은 경우는 빛과 크기가 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 빛은 크기가 0인데 어떻게 비슷하냐라고 할 수 있지만, 서로 일대일로 상호 작용할 수 있습니다. 즉, 빛도 입자로 취급되고 빛 알갱이 광자로써 서로 충돌할 수 있습니다. 그런데, 이 광자가 충돌하여 반사돼 우리 눈(관측 장비)으로 들어오는것이 관측이라고 하였습니다. 충돌을 하면 충돌된 입자의 상태가 바뀌죠. 다시말해 광자는 우리눈(관측 장비)에 들어왔지만, 충돌로 인해 전자의 상태가 바뀌어 버렸죠. 광자로 전자의 상태를 측정한다면 전자의 상태는 바뀌고 맙니다. 우리가 알고 있던 관측의 대상은 대부분 크기가 크고 무겁기 때문에 빛으로 관측한다 한들 관측 대상의 상태가 변경되지는 않았습니다. 그래서 쉽게 물체의 상태를 측정이 가능했고요. 그런데 양자역학을 따르는 관측 대상은 크기가 작고 빛(광자)과 상호작용을 하기 때문에 관측에 있어서 상태가 변하므로 문제가 생겼죠. 그래서 이를 해결하고자 하는것이 양자역학이고 자연에서 발생하는 현상들을 잘 설명하는 이론입니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 /
전기·전자
22.09.10
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양자역학에대해서 자세히좀알려주실뿐
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.양자역학은 원자단위에서 발생하는 현상을 설명하기 위한것입니다.원자는 원자핵과 전자로 이루어져있습니다. 그런데 전자가 원자핵 주변에 어떤 형태로 어떻게 운동하고 있는지 설명하고 싶다고 생각해보죠.흔히 잘 알고있는 예시로 사과가 땅으로 떨어진다는 중력을 받아 사과가 땅으로 떨어진다를 설명할 수 있죠. 이것이 고전역학입니다. 무거운 짐을 들기위해선 물체의 중력만큼의 힘이 필요하죠.하지만 원자 세계에서는 원자핵 주변으로 전자가 돌고있다를 기술하기위해서는 중력, 만유인력으로 설명이 되지 않습니다. 양자역학으로 설명이 가능하죠.불확정성 원리와 양자역학에서 측정을 하면 왜 물체의 상태가 변화하는지 설명해드리겠습니다.전자, 원자핵 단위를 기술하고 이를 실험적으로 확인하기 위해서는 관측을 수행해야합니다. 기존에 관측이라하는것은 눈으로 보고 측정값을 수치적으로 기입하는 행위를 포함합니다. 관측이란것은 빛을 통해 관측이 필요한것이죠. 그런데 전자나 원자핵은 매우 작기 때문에 우리눈으로 본 경험이 없을 것입니다. 현미경을 통해서도 보이지 않죠. 전자나 원자핵을 보기 위해서는 빛이 이들과 충돌한 뒤 반사되어 우리 눈으로 들어와야하죠. 하지만 전자나 원자핵같은 경우는 빛과 크기가 비슷하다고 생각하시면 됩니다. 빛은 크기가 0인데 어떻게 비슷하냐라고 할 수 있지만, 서로 일대일로 상호 작용할 수 있습니다. 즉, 빛도 입자로 취급되고 빛 알갱이 광자로써 서로 충돌할 수 있습니다. 그런데, 이 광자가 충돌하여 반사돼 우리 눈(관측 장비)으로 들어오는것이 관측이라고 하였습니다. 충돌을 하면 충돌된 입자의 상태가 바뀌죠. 다시말해 광자는 우리눈(관측 장비)에 들어왔지만, 충돌로 인해 전자의 상태가 바뀌어 버렸죠. 광자로 전자의 상태를 측정한다면 전자의 상태는 바뀌고 맙니다. 우리가 알고 있던 관측의 대상은 대부분 크기가 크고 무겁기 때문에 빛으로 관측한다 한들 관측 대상의 상태가 변경되지는 않았습니다. 그래서 쉽게 물체의 상태를 측정이 가능했고요. 그런데 양자역학을 따르는 관측 대상은 크기가 작고 빛(광자)과 상호작용을 하기 때문에 관측에 있어서 상태가 변하므로 문제가 생겼죠. 그래서 이를 해결하고자 하는것이 양자역학이고 자연에서 발생하는 현상들을 잘 설명하는 이론입니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
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전기·전자
22.09.10
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양자역학의 활용 범위가 알고싶어요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.아주 광범위합니다. 반도체, 양자컴퓨터, 초끈이론, 입자물리학, 고체물리학, 나노 기술, 디스플레이, 양자소자 등 여러 부분에서 활용될 수 있습니다.
학문 /
전기·전자
22.09.10
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양자역학에서의 물질의 이중성에 관해 궁금합니다
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.입자(빛인 광자도 포함)는 이중성을가지고있습니다. 파동성과 입자성을 띠고 있죠. 질문자님께서 말씀하신 양립이라는 의미가 정확하게 어떤건지 모르겠지만, 파동적인 성질을 가질 때에도 입자적인 성질을 가질 수 있습니다. 다만 파동성을 측정하는 실험에 대해서는 파동성을 갖는 결과를 가지고 입자성을 띠는 결과를 얻고자하는것은 어렵습니다. 파동적인 성질을 가질 때에 입자적인 성질을 가질 수 있다는것은 파장을 가질 때 질량을 이야기할 수 있다는 의미입니다.
학문 /
전기·전자
22.09.10
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태풍은 어떤 원리로 생기나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태풍은 태양 에너지를 많이 받는 적도부근의 바다에서 만들어집니다. 적도 부근에서 태양 에너지를 받아 물이 증발하여 상승하며 구름이 다수 만들어집니다. 여름이나 가을에 적도 부근에서는 이러한 구름이 거대한 저기압 시스템으로 발달하게 되는데 이를 태풍이라고합니다. 태풍은 바람의 흐름을 타 중위도, 고위도까지 올라옵니다. 올라올때 바다 위를 지나면서 오는데 바다로부터 증발한 수증기를 머금고 세력을 키우며 올라옵니다. 그래서 우리나라나 다른 나라를 강타하죠. 태풍은 육지내에서 더 이상 수증기를 공급 받지 못하기 때문에 세력이 약해지며 소멸합니다.태풍의 강도는 수증기량과 저기압 시스템의 발달과 관련이 있습니다. 여름에도 강한 태풍이 올 수 있으며, 태풍이 만들어질 때의 환경이 수증기량이 많고 강한 저기압을 만들게 될때 강한태풍이 됩니다. 그런데 9월 경에는 해수의 온도가 가장 높은 시기이고 이로인해 물의 증발량이 올라가기 때문에 수증기량이 많아져 강한 태풍이 만들어 지는것이죠. 그래서 여름, 가을 정도에 강한 태풍이 오는것입니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 /
지구과학·천문우주
22.09.10
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개미의 힘의 원천은 무엇인가요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.개미에 대한 연구는 많이 되었으며 현재도 지속적으로 하고있습니다. 연구 결과에 따르면 개미가 자기 중량의 5000배 정도까지 들어올릴 수 있는 이유는 6개의 다리의 마디마디에 걸쳐 힘을 분산할 수 있기 때문이라고 합니다. 또한 개미의 몸의 구조 덕에 무거운 물체를 입으로 물어 고개를 드는것만으로도 들어올릴 수 있으며 6개의 다리에 힘이 분산됨에 따라 지탱이 가능하다고 합니다. 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 /
생물·생명
22.09.10
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물은 수소와 산소로 이루어져 있는데 수소와 산소 기체상태에서 물을 어떻게 만들 수 있나요?
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.단순히 수소원자 2개와 산소원자 1개를 섞는다고 물이되는것은 아닙니다. 이 두 원자는 상온에서 각각 안정적으로 존재하여 결합하지 않습니다. 하지만 전기에너지나 열에너지를 가함으로써 두 원자를 불안정하게 만들어 물로 결합시킬 수 있습니다.
학문 /
화학
22.09.10
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스테인리스 그릇받침에 녹제거 방법 알려주세요
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.스테인리스의 녹을 제거하기 위해서는 녹 제거 스프레이를 사용하시거나 베이킹 소다를 이용하여 제거하시면 깨끗하게 처리할 수 있습니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
학문 /
화학
22.09.10
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