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답변 내역

따뜻한 물과 차가운 물 중 어느쪽이 더 빨리 얼까요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.일반적으로 뜨거운 물이 차가운 물보다 빨리 얼립니다. 이를 음펨바 효과라고 합니다. 물의 경우, 온도가 높을수록 증발이 더 활발하게 일어납니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 증발이 더 많이 일어나기 때문에, 액체 상태의 물 분자가 줄어들어 공기 중에 떠다니는 얼음 결정과 만나는 기회가 더 많아집니다. 따라서 뜨거운 물은 차가운 물보다 빨리 얼어버리는 것입니다. 물론, 뜨거운 물과 차가운 물을 동시에 냉동실에 넣더라도, 뜨거운 물이 바로 얼어버리는 것은 아닙니다. 뜨거운 물은 차가운 물보다 먼저 증발하기 때문에, 액체 상태의 물 분자가 줄어들면서 온도가 떨어집니다. 온도가 떨어지면 증발이 줄어들고, 얼음 결정이 생성될 가능성이 낮아집니다. 따라서 뜨거운 물은 차가운 물에 비해 얼어버리는 시간이 약간 더 걸릴 수 있습니다. 실제로, 뜨거운 물과 차가운 물을 동시에 얼음케이스에 담아 냉동실에 넣어보면, 뜨거운 물은 차가운 물에 비해 약 10~15% 정도 빨리 얼어버리는 것을 확인할 수 있습니다.
학문 / 화학
23.09.08
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배는 바다에 뜨는데요. 무거운 배는 어떤원리로 뜰수있는거죠?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.배가 바다에 뜨는 이유는 아르키메데스의 원리 때문입니다. 아르키메데스의 원리에 따르면, 액체 속에 있는 물체는 그 물체가 밀어낸 액체의 무게만큼의 부력을 받습니다. 배는 물속에 잠기면, 배의 부피만큼의 물을 밀어냅니다. 따라서 배는 그 물의 무게만큼의 부력을 받게 됩니다. 배의 무게가 이 부력보다 작으면, 배는 물 위에 뜨게 됩니다. 철로 만든 배는 무겁지만, 배의 내부는 대부분 공기로 채워져 있습니다. 공기의 밀도는 물의 밀도보다 훨씬 작기 때문에, 배의 부피는 물의 부피보다 훨씬 커집니다. 따라서 배의 무게가 배가 밀어낸 물의 무게보다 작아져, 배가 물 위에 뜨게 되는 것입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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지구과학 용어 중에 냉방도일이 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.냉방도일(CDD)은 일평균기온이 기준 온도보다 높은 날들의 일평균기온과 기준 온도와의 차를 구하여 매일 매일 누적 합산한 것이다. 냉방 기준은 일평균기온 24°c이다. 따라서 냉방도일＝∑(일평균기온－24)의 식에 따라 구한다. 즉, 냉방도일은 한 지역의 한 해 동안 냉방이 필요한 날들의 수를 나타내는 지표이다. 냉방도일이 높을수록 냉방에 필요한 전력량이 증가하게 된다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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부력은 어떻게 해서 만들어지게 되는건가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.배가 물 위에 떠 있는 이유는 아르키메데스의 원리에 따른 부력 때문입니다. 아르키메데스의 원리에 따르면, 어떤 물체가 액체에 잠긴 부분의 부피만큼의 액체를 밀어내게 되며, 그 밀어낸 액체의 무게만큼의 부력이 물체에 작용합니다.
학문 / 물리
23.09.08
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고체인 얼음이 물위에 뜨는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.일반적으로 물질의 고체는 액체보다 밀도가 높기 때문에 액체에 가라앉습니다. 하지만 물은 얼음이 되면 액체 상태의 물보다 밀도가 낮아져 물위에 뜨게 됩니다. 이는 물의 수소결합 특성 때문입니다. 물의 수소결합은 물 분자끼리 서로 결합하는 약한 결합입니다. 액체 상태의 물은 수소결합으로 인해 분자들이 서로 얽혀 있지만, 고체 상태의 얼음은 수소결합으로 인해 분자들이 매우 단단하게 결합하게 됩니다. 이때 얼음의 분자 구조는 육각형 모양으로 배열되게 되는데, 이로 인해 얼음의 부피가 액체 상태의 물보다 약 10% 증가하게 됩니다. 얼음이 액체 상태의 물보다 밀도가 낮은 이유는 부피가 증가하면서 무게는 일정하기 때문입니다. 따라서 얼음은 부력에 의해 물위에 떠오르게 됩니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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지구상에서 밤이 없는 곳도 있다고 들었는데 그 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.밤이 없는 곳을 백야라고 합니다. 백야는 지구의 자전과 공전으로 인해 나타나는 현상입니다. 지구는 자전을 하면서 태양을 중심으로 공전을 하고 있습니다. 지구의 자전축은 약 23.5도 기울어져 있는데, 이 기울기 때문에 북극과 남극에서는 태양이 지평선 아래로 내려가지 않는 현상이 나타납니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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비행기는 어떻게 하늘을 날 수 있는 건가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.비행기는 날개 위쪽과 아래쪽의 공기 압력 차이로 인해 양력을 발생시켜 하늘을 날 수 있습니다. 베르누이의 정리에 따르면, 공기의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 공기의 속도가 느려지면 압력이 높아집니다. 비행기 날개는 위쪽이 아래쪽보다 곡률이 크며, 공기가 날개를 통과할 때 위쪽은 아래쪽보다 빠르게 흐르게 됩니다. 따라서 날개 위쪽의 공기 압력은 아래쪽의 공기 압력보다 낮아져 양력이 발생하게 됩니다. 새들은 비행기와 마찬가지로 양력을 발생시켜 하늘을 날 수 있습니다. 새의 날개는 비행기 날개와 비슷하게 위쪽이 아래쪽보다 곡률이 크며, 날개짓을 통해 공기를 가르면서 양력을 발생시킵니다. 또한, 새의 몸은 가볍고 날개는 튼튼하기 때문에 양력을 발생시키기에 유리합니다. 벌레들은 새보다 작은 몸집과 가벼운 몸무게를 가지고 있기 때문에 양력을 발생시키기 위해 날개짓을 하지 않아도 됩니다. 벌레의 날개는 평평하거나 약간 곡률이 있는 모양이며, 날개짓을 통해 공기의 흐름을 방해하여 양력을 발생시킵니다. 또한, 벌레의 몸에는 공기가 들어갈 수 있는 공간이 많아 부력을 얻을 수 있습니다. 따라서 비행기는 속도와 날개 모양, 날개짓을 통해 양력을 발생시켜 하늘을 날 수 있습니다. 새와 벌레는 양력과 부력을 통해 하늘을 날 수 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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달고나의 재료인 설탕을 가열하며 갈색으로 변하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.설탕을 가열하면 갈색으로 변하는 이유는 캐러멜화 반응 때문입니다. 캐러멜화 반응은 설탕을 열을 가해 분해하여 새로운 물질을 생성하는 반응입니다. 설탕은 단당류인 과당과 포도당이 1:1로 결합한 이당류입니다. 설탕을 가열하면 먼저 수분이 빠져나가고, 설탕의 결합 구조가 깨져 과당과 포도당으로 분해됩니다. 이때 과당과 포도당은 서로 결합하여 새로운 물질을 생성합니다. 새롭게 생성된 물질은 갈색을 띠고 있으며, 고유의 향이 있습니다. 또한, 단맛이 줄어들고 쓴맛이 강해집니다. 달고나를 만들 때 설탕을 가열하면 갈색으로 변하는 것은 캐러멜화 반응 때문입니다. 캐러멜화 반응이 진행되면서 설탕은 갈색으로 변하고, 달고나는 특유의 풍미를 갖게 됩니다
학문 / 화학
23.09.08
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달고나를 만드는데 베이킹소다를 넣는 이유는 무엇일까요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.달고나를 만드는데 베이킹소다를 넣는 이유는 탄산가스를 발생시켜 설탕을 부풀려주기 때문입니다. 베이킹소다는 탄산수소나트륨의 화학식이며, 물에 녹으면 수소 이온과 탄산수소 이온으로 분해됩니다. 이때 생성된 탄산수소 이온은 설탕과 반응하여 탄산가스를 발생시킵니다. 탄산가스는 설탕을 부풀려주어 달고나를 만들 때 필요한 고체의 덩어리를 형성하는 데 도움을 줍니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.08
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지구가 태양 주위를 공전하면서 근일점과 원일점은 왜 나타난가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.지구는 태양 주위를 공전하면서 자전축이 기울어져 있습니다. 이 기울기 각도는 약 23.5도이며, 약 41,000년을 주기로 변화합니다. 자전축이 태양쪽으로 기울어져 있으면, 태양의 빛과 열이 지구의 한쪽에 더 많이 집중되게 됩니다. 따라서, 자전축이 태양쪽으로 향하는 지역은 더 많은 태양 에너지를 받게 되고, 더 따뜻한 여름을 경험하게 됩니다. 반대로, 자전축이 태양 반대쪽으로 향하는 지역은 더 적은 태양 에너지를 받게 되고, 더 추운 겨울을 경험하게 됩니다. 지구는 태양 주위를 타원형 궤도로 공전합니다. 이 궤도는 완벽한 타원이 아니라, 약간 편평한 타원입니다. 따라서, 지구는 태양에 가까운 근일점과 태양에서 멀리 떨어진 원일점을 지나게 됩니다. 근일점은 지구가 태양에 가장 가까운 지점을 말하고, 원일점은 지구가 태양에서 가장 멀리 떨어진 지점을 말합니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.09.07
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