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물이 표면부터 얼기 시작하는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 물이 얼음이 될 때 분자 배열이 달라지기 때문입니다. 물이 액체 상태일 때는 물 분자가 불규칙적으로 존재하는데, 물이 고체 상태인 얼음이 되면, 물 분자들이 규칙적으로 배열됩니다. 이때 규칙적으로 배열된 물 분자들 사이의 공간이 불규칙하게 존재할 때보다 더 넓어지면서 액체상태일 때보다 부피가 늘어나게 되는 것입니다. 물은 고체가 되면서 액체일 때보다 부피가 약 10%정도 커진다고 합니다. 물을 냉각시킬 때 4℃ 이하부터는 물이 어는 온도인 0℃에 가까워지면서 물 분자들이 점점 규칙적으로 배열되기 때문에 물의 부피가 증가하는 것입니다. 일정한 부피에 대한 질량을 밀도라고 합니다. 여기서 부피가 증가한다는 것은 밀도가 감소한다는 의미가 됩니다.물이 얼기 전에 부피가 늘어나는 이러한 성질은 자연의 생태계를 지켜 주는 중요한 역할을 합니다. 강, 연못, 호수의 물은 차가운 공기와 닿아 있는 표면부터 온도가 내려갑니다. 만약 다른 물질들처럼 물의 온도가 내려갈 때 부피가 줄어든다면 차가운 물이 아래로 가라앉으면서 물이 아래에서부터 얼기 시작하거나, 언 얼음이 아래로 가라앉을 것입니다. 만약 이렇게 물이 아래에서부터 얼게 된다면 강이나 연못, 호수의 물 전체가 얼어붙게 되어, 물고기가 생존할 수 없었을 것이고, 따라서 생태계 전체가 존재할 수도 없었을 것입니다. 하지만 물은 4℃에서 부피가 가장 작고, 온도가 더 내려가면 부피가 커지기 때문에 강, 연못, 호수의 물이 표면부터 얼게 되어, 그러한 일은 일어나지 않는 것입니다.출처 : 교육부 공식 블로그 - 여러가지 액체의 열팽창
학문 / 지구과학·천문우주
24.03.10
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현재는 화산의 종류중 휴화산이라는 개념을 안쓰는 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 휴화산(休火山)은 현재 분화를 멈추고 잠정적으로 활동이 중단된 화산을 말한다.여전히 활발히 활동 중인 것은 활화산이라고 칭하며, 만일 이 상태에서 지반이 완전히 안정되어 앞으로 더 이상 활동하지 않을 경우 사화산이 된다. 사화산은 최근 추세 상 마그마 방이 이동해서 일반 산이 되었으면 그냥 화산이었던 곳 정도로 인식하며[1] 휴화산과 활화산은 사실 한끗 차이로 휴화산도 마그마 방이 존재하여 수틀리면 언제든 분화가 가능하다.전술했듯이 사화산이라는 명칭은 편의 상 붙인 것이고 학계에서는 이미 해당 용어가 폐기되었음을 명심해야 한다. 현재 사화산이라고 불리는 모든 화산이라도 마그마 방이 확실히 이동한 것이 아니면 언제든 휴화산, 혹은 활화산으로 부활할 가능성이 있다고 봐야 한다. 물론 시베리아 트랩 같은 곳들은 진작 마그마 방이 이동해서 그냥 화산이었던 곳 정도라 걱정 안 해도 된다.최근에는 역사 시대에 분출 기록이 있는 산은 휴화산이 아닌 활화산이라고 정의하기도 하며, 이 경우 백두산과 한라산, 후지산 등은 모두 활화산이 된다. 이 기준에 따르면 휴화산과 사화산을 가르는 기준은 내부 마그마 활동의 유무라고 한다. 이 분류에 따르면 서울 - 원산 축선의 추가령 열곡과 제주도의 오름들, 울릉도의 나리 분지 등은 휴화산이 된다.출처 : 나무위키 - 휴화산
학문 / 지구과학·천문우주
24.03.10
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공기의 무게는 어떻게 잴수 있고 얼마나 무거운건가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 기체’는 물질의 세 가지 상태 중 하나로, 일정한 모양과 부피가 없는 것이 특징입니다. 기체는 담고 있는 용기를 가득 채우기 때문에 용기에 따라 기체의 모양이 변하게 되고, 용기에 균일하게 채워지기 때문에 용기의 부피가 커지면 기체가 팽창하여 부피가 커지고 용기의 부피가 작아지면 기체가 압축되어 부피가 작아집니다. 기체의 부피를 측정하기 위해서는, 먼저 기체를 모을 집기병이나 눈금 실린더에 물을 가득 채운 다음, 입구를 손으로 막고 수조의 물속에서 공기가 들어가지 않도록 하면서 거꾸로 세웁니다. 그리고 기체 발생 장치를 통하여 나오는 기체를 고무로 된 유도관을 통해 집기병이나 눈금 실린더 속에서 물과 바뀌게 하여 그 부피를 측정합니다. 기체는 담긴 그릇 전체에 균일하게 퍼지게 되므로 기체가 담겨 있는 그릇의 부피가 곧 그 기체의 부피가 됩니다. 기체의 부피는 온도와 압력에 따라 변하므로 반드시 함께 표시하도록 합니다.(출처 : 교육부 - 기체의 부피를 측정하는 방법은?) 공기의 밀도는 약 1.2kg/m³ 라고 합니다. 이렇게 무게가 있는데 느끼지 못하는 이유는 공기가 누르는 힘이 기압인데 태어나면서 지속적으로 누르고 있어서 우리가 공기의 무게를 느끼지 못하는 것이라고 합니다.
학문 / 화학
24.03.10
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화성은 남부쪽의 일부 큰지대가 움푹꺼진 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 태양계 형성 초기에는 여느 행성과 똑같이 화성 또한 각종 천체들과의 충돌이 빈번했다. 이때 직경 1,000km급의 초거대 소행성과 충돌한 적이 있는데, 그 충돌 에너지는 1메가톤 위력의 수소폭탄 100조 개가 동시에 폭발하는 수준이었다고 한다. 이 충돌은 화성에게 매우 타격이 컸으며, 이 때문에 화성의 북쪽에는 보레알리스 크레이터라는 태양계 최대의 크레이터가 형성되었다. 이것의 면적은 화성 표면적의 약 40%를 차지하고, 화성의 북반구의 평균 고도는 남반구보다 4km 가까이 낮아졌다. 지금도 지도를 본다면 북반구에 있는 지형은 대부분 평야가 많은 데 비해 남반구로 갈 수록 자잘한 크레이터를 많이 발견할 수 있다. 이 충돌에 의한 영향으로 인해 풍화작용이 북반구에만 집중적으로 이루어진 것이다.출처 : 나무위키 - 화성
학문 / 지구과학·천문우주
24.03.10
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체온이 올라가면 몸살이 생기는 이유가 무엇인가여?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 열이 날 때는 체온 증가는 물론, 땀, 오한, 불쾌감, 근육통, 발진, 불면증, 두통, 체력저하, 식욕저하 등의 증세가 나타납니다.열은 박테리아나 바이러스 감염에 대항하는 신체의 자연적인 방어이고, 사실상 면역 체계가 제 역할을 다하고 있다는 표시입니다. 즉, 몸이 아플 땐 온도에 민감한 박테리아를 죽이기 위해 체온이 올라가는 것입니다. 열은 가장 흔하게는 감기나 독감과 관련이 있으며 보통 며칠 안에 저절로 가라앉는 경우가 많습니다.출처 : 타이레놀 홈페이지 - 열이 나는 것의 기준은 무엇일까?
학문 / 화학
24.03.10
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[화학] 염산에 닿았을 때 어떻게 해야 하나요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 염산에 닿기만 해도 다 녹아버린다는 소문이 있지만 정확한 사실이 아니다. 심지어 진한 염산에 손도 넣는다. 그러나 별 반응이 없고 진한 염산이라는 것을 보여주기 위해서 다시 한번 염산에 담궈 바로 금속까지 만지자 금속이 부식되는 모습을 볼 수 있다. 이렇게 사람의 피부는 생각보다 내화학성이 강하다. 이는 굳은살과도 관련이 있다. 굳은살이 없는 약한 부위에 진한 염산에 닿으면 조금 지나서야 따끔함을 느끼게 된다. 특히 실수로 9M 염산에 맨손 손가락이 닿았는데 바로 인지를 못해서 바로 흐르는 물에 세척하지 않고 쓰라릴 때까지 방치하면 신내가 나는 조그만 물집이 생기고 며칠간 피부의 감각이 상실될 수도 있다. 맨손 실험을 제외하면, 실제로 이런 사고가 발생하는 경우는 장갑에 작은 구멍이 난 것을 모르고 진행하는 경우가 대부분이다. 어지간하면 돈 아낀다고 폴리글러브 쓰지 말고, 니트릴이나 라텍스 쓰자.출처 : 나무위키 - 염산
학문 / 화학
24.03.09
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머리카락 뿌리 부분에 있는 투명한 것은 무엇인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 머리카락을 뽑고 나서 모발의 뿌리에 붙어있는 투명한 젤리는 헤어 캐스트 라는 세포군을 의미합니다. 평소 모낭 내의 모근을 둘러싸고 있는 모근초의 세포군으로써, 머리카락을 뽑았을 때 모구벽의 각질 세포가 붙어 나온 것이 투명한 흰색 젤리처럼 보이게 됩니다. 그렇다면, 머리카락을 뽑았을 때 볼 수 있는 이유는 무엇일까요? 이를 더 정확하게 이해하기 위해선 모발의 성장 과정에 대해 자세하게 알아볼 필요가 있습니다. 흔히 모발은 생장기와 퇴행기 그리고 휴지기의 3단계 주기를 거치게 됩니다. 생장기에서는 모근에 자리 잡은 세포가 활발하게 분열을 진행하며 모발의 성장을 유도하고, 퇴행기에서는 모근 표피 근처로 점점 올라오게 됩니다. 그리고 휴지기에는 모발이 빠지게 되는데, 이때 아래쪽에 있는 모구부(Hair bulb)가 모유두(Hair papilla)와 결합을 이루면서 새로운 모발을 생성합니다. 이처럼 성장한 모발의 건강한 상태를 유지하기 위해서는 모근을 전체적으로 감싸주어 보호해주는 모낭의 역할이 중요한데요. 또한 앞서 언급했던 모구부를 모낭 아랫부분이 감싼 채 보호하고 있는데, 이때 모구의 바깥쪽에는 모유두가 존재하고 있습니다. 그래서 인위적으로 머리카락을 뽑으면 성장 중인 상태에서 그대로 뽑히기에 내모근초와 외모근초의 일부가 떨어져 나올 수 있고, 이는 투명한 젤리처럼 보이게 됩니다. 즉, 강제로 머리카락을 뽑아냈기에 끝부분에 투명한 정체가 보이게 되고 이는 자연적인 모발의 탈락이 아닌 생장 중인 모발이라 생각하면 됩니다.출처 : 초이스피부과 - 머리카락 뽑을 때 붙어있는 투명한 젤리의 정체?
학문 / 생물·생명
24.03.09
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중추신경계 이상 중에서 알츠하이머병은?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 알츠하이머병은 이상 단백질(아밀로이드 베타 단백질, 타우 단백질)이 뇌 속에 쌓이면서 뇌 신경세포가 서서히 죽어가는 퇴행성 신경 질환입니다. 여기서 퇴행성이란 정상적인 사람이 나이가 들면서 세포가 손상되어 점차 증세가 나타나는 것을 말합니다. 알츠하이머병은 치매를 유발하는 가장 흔한 원인입니다. 전체 치매 환자의 50~60% 정도가 알츠하이머병에 의한 치매 증상을 보이는 것으로 알려져 있습니다. 출처 : 서울아산병원 - 알츠하이머병
학문 / 생물·생명
24.03.09
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도로에 포트홀이 생기는 이유는 뭔가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 팟홀 발생 원인이 대부분 물인 만큼 비가 많이 내리는 장마철에 흔히 볼 수 있다. 하지만 이 계절이 아니더라도 문제는 생기는데, 눈이 내리는 겨울에도 팟홀은 생긴다. 겨울에는 눈이 내리고 얼음도 어는데, 날씨가 풀리면 스며든 물이 밤에 추워지면 얼어붙어 오히려 균열을 키우고 특히 염화칼슘을 살포할시 염화칼슘이 녹아서 액체가 되면서 아스콘에 스며들어 부식을 촉진시킨다. 날이 풀리는 초봄에는 여름 못지 않게 팟홀 발생 가능성이 커진다. 땅을 다지는 기반 공사를 허술하게 해도 이런 문제가 심해진다. 또한 버스나 10톤이상 대형트럭 등 중량이 무거운 차량들이 지나가면 손상 또한 심해진다.물이 원인인 만큼 도로의 배수 설계가 제대로 되지 않아 물웅덩이가 생기기 쉬운 곳에서 팟홀도 생기기 쉽다. 아스팔트 포장이 잘못되어 틈새에 구멍이 생기면 팟홀이 생기는 만큼 포장 기술도 팟홀 발생에 영향을 미친다. 제대로 된 재포장이 아닌 엉성한 땜질식 포장 역시 팟홀을 끊이지 않게 만든다. 팟홀 자체는 전 세계 어디서도 완전히 막을 수는 없지만, 도로를 제대로 된 재료로 제대로 포장하고 제대로 관리해주면 팟홀을 최소화할 수 있다는 것을 보여준다.도로 표면에서 스며든 물이 원인인 팟홀은 지하의 수맥(지하수, 상하수도 등)이 원인인 싱크홀과 그 발생 원인이 전혀 다르다. 또한 팟홀은 차량 통행이 지속되면서 서서히 커지는 것이며 갑자기 구멍이 뚫려버리는 싱크홀보다는 그나마 덜 위험하다. 규모면에서도 싱크홀은 집과 토목 건축물을 말아먹을 수도 있는 규모로 커질 수도 있지만 팟홀은 그렇게 규모가 크지 않다.출처 : 나무위키 / 팟훌
학문 / 토목공학
24.03.09
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사이펀원리는 구체적으로 어떤작용인가요?
안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 높은 곳에 있는 액체를 기압차와 중력을 이용해 낮은 곳으로 옮길 수 있도록 만들어진 연통관. 사이펀 안이 액체로 가득찬 상태라면 사이펀의 원리에 의해 액체가 빨려나가며, 이러한 현상을 사이펀 작용이라고 한다.출처 : 나무위키 - 사이펀
학문 / 물리
24.03.09
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