고체 상태의 얼음은 왜 물 위에 뜨는 것인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.일반적인 액체가 고체가 될때 분자간의 거리가 좁아져서 부피가 줄고 밀도가 높아지게 됩니다. 반면에 물은 다른 액체와 다르게 고체상태 일때 밀도가 줄어들게 됩니다.이러한 이유는 물분자의 독특한 구조 때문입니다. H2O 의 구조를 가지고 있는데 액체나 기체 상태일때는 물분자가 아주 멀리 떨어져 있습니다. 무질서한 상태인데 이러한 물을 주변의 온도를 낮추면 물 분자의 거리가 서로 가까워지면서 육각형의 구조를 취하게 됩니다. 무질서한 상태에서 안정한 상태로 나아가는 것인데 이 육각형 구조가 가장 안정적인 형태인데 이러한 형태가 완성되면 내부에 빈 공간이 생기게 됩니다. 그리고 오히려 액체일때 보다 분자간의 거리가 더 멀어지게 됨으로써 부피는 커지게 되고 자연스럽게 밀도는 낮아지는 아이러니가 발생하게 됩니다.그래서 밀도가 낮다보니 액체인 물위에 뜰 수 있는 것 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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가정용 미니 태양광 설치는 환경적 이드기과 경제적 이득 중 어느쪽이 더 큰가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.저도 집 배란다에 태양광 패널을 설치한 상태 입니다. 400 W 용량인데 이정도 한달에 대량 오천원 정도의 발전이 되어 전기세를 아껴주고 있습니다. 400W 의 기준으로 1년간 생산할 수 있는 전력은 480 kW시 입니다. 이를 탄소 배출량으로 계산하면 대략 200 킬로 이상의 이산화탄소를 줄일 수 있는 양입니다. 소나무 한그루가 연간 흡수하는 이산화탄소의 양이 7킬로 정도 인데 패널 한개를 설치하면 대략 소나무 30그루를 심는것과 비슷한 효과를 낼 수 있습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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사과를 자르면 왜 갈색으로 변하는 것인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.사과를 평소에는 껍질로 내부가 보호되고 있지만 껍질을 제거 하면 내부의 과육은 외부의 산소와 접촉하게 됩니다. 이러한 산소는 사과 속의 폴리페놀과 반응을 하게 되는데 이때 폴리페놀이 퀴논으로 변하게 되는데 이 퀴논이 서로 엉겨붙으면서 갈색색소를 만들어내게 되는 것 입니다. 산소를 차단하면 폴리페놀이 산화되지 않기에 껍질을 깎은 사과를 진공속에 유지시키면 갈변이 일어나지 않습니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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설탕은 타면 검게 변하는데, 소금은 왜 그대로인 것인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.유기물과 무기물의 차이로 설명할 수 있습니다.유기물도 정의를 탄소가 포함되어 있는 고분자로 정의할 경우 설탕은 탄소 수소 산소로 이루어진 유기물이고 소금은 나트루륨과 연소로 이루어진 무기물 입니다. 열을 가했을 때 설탕인 유기물은 쉽게 탄화되는데 이는 탄소 수소 산소가 열을 얻어 구조가 끊어지고 수소와 산소는 물이되어 증발합니다. 가장 열에 안정한 탄소덩어리만 남게되는데 이것은 마지막 남은 검정 덩어리 입니다.반면 소금의 경우는 탄소가 들어있지 않은 나트륨 이온과 염화이온의 결합입니다. 양이온과 음이온간의 정전기적 인력으로 구성되어 있는 설탕의 유기물간 결합보다 훨씬 강합니다. 그래서 외부의 열에 의해 쉽게 분해가 진행되지 않습니다. 용융온도가 900도 이상이기에 어지간한 열원에서는 용융이 일어나지 않을 정도로 높은 온도 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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휘발유 차량 배기가스 정화를 위한 삼원 촉매는 어떤 반응들을 동시에 일으키나요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.삼원촉매장치는 내연기관 자동차에 필수적인 장치 입니다. 삼원 이라는 단어에서 세가지 오염물질을 제거하는 장치를 말합니다.질소산화물 / 일산화탄소 / 불완전연소 탄화물 을 산화 환원 원리를 통해 오염물질을 제거 합니다.질소산화물은 환원시켜 질소와 산소로 분해시키고 일산화탄소에는 산소를 더하는 산화를 통해 이산화탄소로 변화시키고 불완전연소 탄화물에는 산소를 더하는 산화를 통해 물과 이산화탄소로 분해하게 됩니다. 이러한 촉매를 위해서 내부에 귀금속들이 포함되어 있습니다. 산화반응을 위해 백금과 팔라듐을 주로 사용하여 환원 반응에는 로듐이라는 물질이 사용 됩니다. 반응 온도 역시 상온에서는 진행되지 않고 최소 300도 이상이고 최대 800도에서 반응이 일어 납니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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로션은 어떻게 물과 기름을 동시에 품고 있을까요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.로션은 알고 계신데로 기름과 물이 섞인 에멀전 상태 입니다. 실제로 섞일 수 없는 두가지 물질이 계면활성제와 같은 유화제를 사용하여 강제로 섞어서 만들어지게 됩니다. 실제로 유화제는 이중구조 인데 친수성, 친유성을 동시에 가지고 있습니다. 그래서 물과 기름의 계면에 위치하여 기름과 물이 반발하지 않도록 서로 잘 섞게 됩니다.이는 열역학적으로 보았을 때 무질서도가 안정으로 나아가는 과정입니다. 물과 기름을 서로 섞이지 않기에 섞어 놓아도 시간이 지나면 서로 분리가 되는 방향으로 진행이 됩니다. 하지만 유화제에 의해 언젠가는 분리가 되겠지만 이 분리과정을 최대한 늦춰놓은 상태 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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향은 왜 분자 구조가 조금만 달라도 완전히 달라질까요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.질문 자체에서 질문자님의 식견을 읽을 수 있습니다.이성질체는 분자식은 동일하지만 입체에서 구조나 배열이 달라 성질이 다른 물질을 말합니다. 마치 거울을 보는 것처럼 생긴 이성질체를 거울상 이성질체 라고 합니다. 한때 독일에서 만들어진 신약이 이 거울상 이성질체의 존재를 몰라서 기형아를 만들었던 슬픈 역사를 가지고 있습니다. 이성질체를 R 형 S 형으로 구분할 수 있는데 R 형은 임산부의 입덧을 막아주는 효과가 있는 반면 S 형은 기형아를 유발시킬 수 있었기 때문입니다.이렇듯 냄새 역시도 이성질체라고 해도 전혀 다른 향을 띌 수 있습니다. 이는 분자식은 동일하지만 우리 내부의 수용체가 이를 동일한 것으로 받아들이는 것이 아니라 마치 자물쇠 처럼 다른 것으로 인식하고 받아들이기 때문입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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나뭇잎이 계절이 지나면서 색깔이 바뀌는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.봄여름의 초록색 잎과 가을 이후의 갈색잎은 계절의 변화를 눈으로 알 수 있는 현상입니다.실제로 봄여름의 초록잎은 내부에 초록색을 띄는 엽록소 라는 것이 자리하고 있습니다. 이 엽록소를 광합성을 담당하여 빛을 흡수하여 주변의 물과 이산화탄소를 활용하여 포도당과 산소를 만드는 과정입니다.하지만 날씨가 가을이 되면 일조량도 줄어들고 온도도 떨어지기 때문에 나무는 생존을 위해 나뭇잎으로 가는 영양분을 끊고 줄기와 뿌리로 에너지를 보내게 됩니다. 그러면 자연스럽게 잎에 있던 엽록소는 파괴되고 기존에 가지고 있는 색소인 카로티노이드라는 성분만 남게 되는데 이것이 갈색을 만들어 내게 됩니다.실제로 나뭇잎에는 엽록소와 카로티노이드 둘다 존재하고 있지만 평소엔 엽록소의 양이 많아 초록색으로 보인 것 입니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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휴대폰 배터리가 부풀어 올라서 위험하다고 하는데 배터리가 부풀어 오르는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.배터리가 부풀어 오르는 현상을 스웰링 이라고 합니다. 부풀어오른다는 영어 단어 입니다.실제로 배터리가 부풀었다는건 내부의 부피가 커졌다는 것을 말하며 안에서 화학반응이 일어나 가스가 생성되었다는 것 입니다. 내부의 구조에 문제가 발생하여 배터리 내부의 전해질이 누수되어 주변과 반응하여 가스가 생성된 것입니다. 배터리의 구조가 파괴되었기에 배터리의 충전과 방전이 제대로 되지 않으며 현재 화학변화가 일어난 상태이기 때문에 지속적으로 외부에서 전기를 공급하면 추가적으로 발화나 폭발이 일어날 수 있기 때문에 스웰링이 일어난 배터리는 수리가 안되고 교체를 하셔야 합니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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라면 수프를 먼저 넣는 것과 나중에 넣는 것은 정말 차이가 있을까요?
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.라면을 끓일때 스프를 넣는 시점은 라면이란 음식의 맛을 결정하는 가장 중요한 요소 입니다. 먼저 끓는점 오름이라는 현상때문에 라면 스프는 물이 끓고 난뒤에 넣는 것을 제조사에서 추천 합니다. 순수한 용매인 물 상태가 용질이 섞인 용액보다 끓는점이 낮습니다. 그래서 물에 바로 스프를 넣고 끓이게 되면 평소보다 더 높은 온도에서 물이 끓기 시작합니다. 실제로 1도 정도 높은 온도에서 끓게 되는데 이정도가 조리 속도를 극단적으로 줄여주진 않지만 그 후에 넣게 된 면발의 익힘에는 영향을줄 수 있기 때문입니다.또한 건조한 면에 수분이 포함되면서 면발의 식감이 결정되는데 스프를 먼저 넣은 끓는 물에 면을 넣게되면 순수한 물일 때보다 면발속에 수분이 천천히 흡수되게 되면서 쫄깃한 맛이 오래 유지 되는 것으로 알려져 있습니다.스프가 녹아 있지 않은 물에 면을 넣게 되면 면은 빨리 익지만 시간지날수록 탄성은 빨리 잃어버리고 면이 불게 됩니다.그리고 스프를 처음부터 넣게되면 오래 끓게되면서 스프가 가지고 있는 풍미나 향미가 전부 날아가고 염분만 남기 때문에 면발은 쫄깃하지만 특유의 깊은 맛은 사라지게 됩니다. 그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
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