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일번건전지에 비해 충전식 건전지는 어떤 원리로 재충전이 가능한가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.일회용 건전지와 충전식 건전지는 화학적 반응의 차이로 인해 재충전이 가능한지 여부가 결정됩니다. 일회용 건전지는 일회용으로 사용하기 위해 화학 작용의 방향을 한 방향으로만 설계한 것이 특징입니다. 일회용 건전지에서 가장 일반적으로 사용되는 화학 작용은 산화-환원 반응입니다. 산화-환원 반응은 두 가지 물질이 서로 반응하여 산화된 물질과 환원된 물질을 생성하는 반응입니다. 일회용 건전지의 음극에는 아연이 사용됩니다. 아연은 산화되면서 전자를 방출합니다. 양극에는 망간(IV) 산화물 또는 이산화망간이 사용됩니다. 망간(IV) 산화물 또는 이산화망간은 환원되면서 전자를 흡수합니다. 이러한 산화-환원 반응으로 인해 음극에서 전자가 양극으로 이동하여 전류가 흐르게 됩니다. 일회용 건전지는 이 반응이 한 방향으로만 진행되도록 설계되어 있기 때문에, 전류가 흐르면서 아연이 소모되고, 망간(IV) 산화물 또는 이산화망간의 양이 증가하게 됩니다. 아연이 모두 소모되면 전류가 흐르지 않게 되고, 건전지는 방전된 상태가 됩니다. 반면에, 충전식 건전지는 화학 작용의 방향을 양방향으로 설계하여 재충전이 가능하도록 한 것이 특징입니다. 충전식 건전지에서 가장 일반적으로 사용되는 화학 작용은 리튬-이온 반응입니다. 리튬-이온 반응은 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하면서 전류가 흐르는 반응입니다. 충전식 건전지의 음극에는 리튬이 사용됩니다. 리튬은 전자를 많이 방출할 수 있기 때문에, 많은 양의 전기를 저장할 수 있습니다. 양극에는 코발트산화물 또는 니켈산화물이 사용됩니다. 코발트산화물 또는 니켈산화물은 전자를 많이 흡수할 수 있습니다. 충전식 건전지는 충전 시 전류를 공급하여 리튬 이온을 양극에서 음극으로 이동시킵니다. 이 과정에서 리튬이온은 전자를 방출하고, 음극의 리튬은 양극으로 이동합니다. 충전이 완료되면 음극에는 리튬이 풍부해지고, 양극에는 리튬 이온이 풍부해집니다. 사용 시에는 음극에서 리튬 이온이 양극으로 이동하면서 전류가 흐르게 됩니다. 이 과정에서 리튬 이온은 전자를 흡수하고, 음극의 리튬은 양극으로 이동합니다. 사용이 완료되면 음극은 리튬 이온이 부족해지고, 양극은 리튬 이온이 풍부해집니다. 이러한 리튬-이온 반응은 양방향으로 진행될 수 있기 때문에, 충전식 건전지는 충전을 통해 다시 사용할 수 있습니다. 이상으로 일회용 건전지와 충전식 건전지의 차이점과 원리에 대해 설명드렸습니다.
학문 /
화학
23.08.26
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전자기기에 들어가는 PCB라는것이 뭔가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.PCB는 인쇄 회로 기판의 약자로, 전자기기에서 전기 신호를 전달하고, 부품을 연결하는 역할을 하는 기판입니다. PCB는 도체와 절연체를 적층하여 만들어지며, 부품은 PCB에 구멍을 뚫고 삽입하거나, 표면에 부착하여 연결됩니다. PCB는 전자기기의 핵심 부품으로, 전자기기가 정상적으로 작동하기 위해서는 PCB가 필수적입니다. PCB가 고장나면 전기 신호가 제대로 전달되지 않거나, 부품이 제대로 연결되지 않아 전자기기가 작동하지 않게 됩니다.
학문 /
전기·전자
23.08.26
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cctv에찍힌 TV에 가로줄이 내려오는 것을 보았는데요. 실제로는 보이지 않는데 무엇인가요? 사람눈에 보이지 않는 노이즈인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.CCTV에 촬영된 영상 속에 TV 화면이 찍혀있었는데, 검은색 가로 줄이 끊임없이 내려오고 있었다면, 이는 우리 눈으로는 감지하지 못하는 노이즈 같은 것입니다. CCTV는 일반적으로 25fps 또는 30fps의 프레임 속도로 영상을 촬영합니다. 이는 1초 동안에 25장 또는 30장의 사진을 촬영한다는 것을 의미합니다. TV 화면은 일반적으로 60Hz의 주사율을 가지고 있습니다. 이는 1초 동안에 화면이 60번씩 깜박이는 것을 의미합니다. CCTV와 TV의 주사율이 다르기 때문에, CCTV로 촬영된 영상에는 TV 화면에 나타나는 주사율에 해당하는 노이즈가 나타날 수 있습니다. 이 노이즈는 우리 눈으로는 감지하기 어렵지만, CCTV로 촬영된 영상을 확대하면 확인할 수 있습니다.
학문 /
전기·전자
23.08.26
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금성의 대기는 어떻게 구성되어 있나요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.금성의 대기는 주로 이산화탄소로 이루어져 있습니다. 대기의 96.5%를 이산화탄소가 차지하며, 나머지 3.5%는 질소, 아르곤, 이산화황, 산소, 수증기 등이 차지합니다. 금성의 대기는 지구의 대기보다 약 90배나 더 짙습니다. 따라서, 지표면의 대기압은 약 90기압으로, 지구의 90배에 달합니다. 이러한 높은 대기압은 인간의 호흡을 어렵게 만들고, 신체를 압박하여 혈액순환을 방해합니다. 또한, 금성의 대기는 매우 뜨겁습니다. 지표면의 온도는 약 462도이며, 대기 중에서도 약 250도까지 올라갑니다. 이러한 높은 온도는 인간의 세포를 손상시키고, 생명을 위협합니다. 마지막으로, 금성의 대기는 매우 독성이 있습니다. 이산화황과 산소가 반응하여 황산을 형성하며, 이 황산은 대기 중에서 구름을 형성합니다. 이러한 구름은 지구의 구름보다 훨씬 더 짙고, 강산성입니다. 따라서, 금성의 대기를 호흡하면 호흡기 질환을 일으키고, 피부에 화상을 입을 수 있습니다. 따라서, 금성의 대기는 인간 생명에 매우 적합하지 않습니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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태양의 흑점이 변하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.태양의 흑점은 태양 표면의 자기장의 활동으로 인해 발생합니다. 태양의 자기장은 태양 내부의 대류에 의해 생성되며, 태양 표면까지 전달됩니다. 태양 표면의 자기장이 강한 곳에서는 자력선이 꼬이고, 이로 인해 흑점이 생성됩니다. 태양의 흑점은 약 11년 주기로 증감합니다. 흑점의 개수가 최대가 되는 시기를 극대기, 최소가 되는 시기를 극소기라고 합니다. 극대기에는 태양 표면에 많은 흑점이 생성되어 태양의 활동이 활발합니다. 반면에, 극소기에는 태양 표면에 흑점이 거의 생성되지 않아 태양의 활동이 둔화됩니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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지구의 자전이 없으면 인간은 살아갈 수 없나요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.지구의 자전이 없으면 인간은 살아갈 수 없습니다. 지구의 자전은 다음과 같은 역할을 하여 지구에 적합한 환경을 유지하는 데 도움이 됩니다.지구의 자전은 지구의 온도를 일정하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 지구의 자전으로 인해 지구의 각 부분은 태양으로부터 받는 열의 양이 균일하게 분포됩니다. 따라서, 지구의 어느 곳이든 극지방과 적도지방의 온도 차이가 크지 않습니다.지구의 자전은 대기의 순환을 돕습니다. 지구의 자전으로 인해 대기가 태양의 열을 받아 상승하고, 상승한 대기는 냉각되어 다시 하강하게 됩니다. 이러한 대기의 순환은 지구의 온도를 일정하게 유지하고, 강수량을 분포시키는 데 도움이 됩니다.지구의 자전은 자전축의 기울기로 인해 사계절을 만들어냅니다. 지구의 자전축은 태양을 향하고 있지 않고, 약 23.5도 기울어져 있습니다. 따라서, 지구의 각 부분은 태양의 직사광선을 받는 양이 달라지게 되며, 이로 인해 사계절이 생성됩니다.지구의 자전이 없으면, 지구의 온도는 극심하게 변하고, 대기의 순환이 정지하며, 사계절이 사라지게 됩니다. 이러한 변화는 지구의 생태계를 파괴하고, 인간의 생존을 위협할 것입니다.따라서, 지구의 자전은 인간이 살아가는 데 필수적인 요소라고 할 수 있습니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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지구과학 용어 중에 다중산란은 무슨 뜻인가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.다중산란은 빛이 매질을 통과할 때 여러 번 산란되는 현상을 말합니다. 빛이 매질을 통과할 때는 매질의 입자나 분자에 부딪혀 방향을 바꾸게 되는데, 이 과정에서 여러 번 산란될 수 있습니다. 다중산란은 광학 현미경이나 CT 스캐너 등에서 사용되는 기술입니다. 광학 현미경의 경우, 다중산란을 이용하여 물체의 투명한 부분을 관찰할 수 있습니다. CT 스캐너의 경우, 다중산란을 이용하여 물체의 내부 구조를 관찰할 수 있습니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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요즘들어 하늘보면 구름이 강에 물결처럼 생긴게 자주 보입니다. 이 구름은 어떻게 만들어지나요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.강에 물결처럼 생긴 구름은 층적운이라고 불리며, 하층운의 하나입니다. 층적운은 지표면에서 500m에서 2km 사이의 낮은 고도에서 형성되는 구름으로, 물방울로 이루어져 있습니다. 층적운은 대기의 불안정과 상층의 강한 바람으로 인해 수평 방향으로 퍼져 나가면서 형성됩니다
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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비가 오지 않는 마른 하늘에서 번개가 치는 것은 왜 그런가요?
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.번개는 구름이 음전하로 대전되고, 지표면이 양전하로 대전되면서 발생합니다. 비구름은 구름 내부의 상승기류와 하강기류에 의해 구름 내부의 수증기가 상승하면서 냉각되고, 응결핵에 달라붙어 얼음으로 변하면서 음전하로 대전됩니다. 지표면의 경우, 지표면에 있는 먼지, 모래, 금속 등의 물질에 의해 양전하로 대전됩니다. 따라서, 비구름이 없는 경우에도 구름 내부의 상승기류와 하강기류에 의해 구름 내부의 수증기가 상승하면서 냉각되고, 응결핵에 달라붙어 얼음으로 변하면서 음전하로 대전될 수 있습니다. 또한, 지표면의 경우, 지표면에 있는 먼지, 모래, 금속 등의 물질에 의해 양전하로 대전될 수 있습니다. 따라서, 비구름이 없는 경우에도 구름 내부와 지표면 사이에 전기장이 형성될 수 있고, 이 전기장이 일정 수준 이상으로 증가하면 번개가 발생할 수 있습니다.
학문 /
지구과학·천문우주
23.08.26
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손세정제는 액체로 되어있는데 손제정제를 누르면 거품으로 나오잖아요.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.손세정제가 액체상태로 담겨져 있지만, 손을 씻기 위해 누르면 거품상태로 나오는 이유는 계면활성제의 특성 때문입니다. 계면활성제는 물과 기름에 모두 녹을 수 있는 성질을 가진 물질로, 손세정제의 주요 성분입니다. 계면활성제는 물과 기름의 경계면에서 두 액체를 섞이게 하는 역할을 합니다. 손세정제의 경우, 계면활성제가 물과 기름의 경계면에서 섞이게 하여 손의 표면에 거품을 형성합니다.
학문 /
화학공학
23.08.26
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