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답변 내역

물은 왜 얼어서 얼음이 되면 부피가 커지는 것인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.물은 대부분의 다른 물질과 달리 매우 독특한 물질입니다. 대부분의 물질은 액체에서 고체로 변화될 때 부피가 줄어듭니다. 하지만 물은 액체에서 고체로 변화될 때 부피가 증가합니다. 물을 유리병에 가득 넣은 후 냉장고에 얼렸을 때, 유리병이 깨지는 경우가 있는데, 물이 액체 상태에서 고체 상태로 변하면서 부피가 늘어났기 때문입니다. 물 분자는 한 개의 산소 원자와 두 개의 수소 원자로 이루어져 있습니다. 물의 온도가 내려감에 따라, 불규칙하게 움직이던 물 분자들이 규칙적으로 배열되면서 고체인 얼음이 되는데, 이때 물 분자의 구조적인 특징 때문에 배열된 분자들 사이에 공간이 생기게 되고, 이로 인해 부피가 늘어나게 됩니다. 물의 밀도가 가장 높아지는 온도는 영상 4도, 정확하게는 영상 3.98도입니다. 이때 밀도는 ㎥당 1000㎏입니다. 반면 얼음의 밀도는 917㎏/㎥인데, 물은 얼면서 부피는 약 9% 증가합니다. 이 때문에 밀도가 낮은 얼음이 물에 뜨고, 병 속의 물이 얼면 병이 깨지는 이유입니다.
학문 / 화학
23.10.19
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북극과 남극 및 다른 곳의 빙하가 녹는다면 해수면은 얼마나 상승할까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.도움이 되실지 몰라서 뉴스에서 본 자료를 올려드립니다. 지난달 말 덴마크 연구팀은 현재와 같은 지구온난화가 계속될 경우 북극 그린란드 빙하가 녹아 전 세계 해수면이 약 27.4㎝ 상승할 것이라는 연구 결과를 내놨습니다. 이는 당초 예상치를 훌쩍 넘는 수준이다. 한국 기상청도 온실가스 배출이 지금처럼 지속될 경우 20년 뒤 한반도 주변 해수면이 최소 11㎝ 가량 높아질 것이라는 예측을 내놓기도 했습니다. 남극 대륙의 빙하는 북극보다 많아 온난화로 인해 남극의 빙하가 녹을 경우 전 세계 해수면은 약 58m나 높아지게 된다는 예측도 있습니다. 이렇게 될 경우 미국 뉴욕이나 샌프란시스코, 한국의 인천, 부산 같은 해안 도시는 물론 내륙에 있는 도시들까지 수면 밑에 잠겨 전 세계가 ‘워터 월드’가 될 수 있습니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.19
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전자현미경의 원리는 무엇인가요??
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.전자현미경(Electron Microscope)은 광학현미경(Light Microscope) 에서 사용하는 가시광선(visible rays) 대신 전자선(electron beam)을, 또한 유리렌즈(glass lens) 대신에 전자렌즈(electron lens)를 사용하여 물체의 확대상을 만드는 장치를 말합니다. 1920년대에 기존 현미경의 한계를 극복할 수 있는 새로운 미세 관찰 기술이 요구되었으며, 전자의 자계에 의한 렌즈 작용을 이론화하여 현미경의 새로운 광원으로 전자를 사용하게 되었는데 이를 계기로 새로운 현미경의 이름을 전자현미경이라 부르게 되었습니다. 전자현미경은 전자에 대한 렌즈 작용을 코일에 흐르는 전류를 변환시킴으로서 자계(magnetic field)를 사용하여 전자의 이동 경로를 휘게 하여 마치 볼록렌즈가 빛을 집속하듯 전자를 모아주는 것과 유사합니다. 전자현미경은 광선 대신에 전자 빔을 사용하기 때문에 현미경의 내 부는 진공상태여야 합니다. 전자는 공기와 충돌하면 에너지가 소실되 거나 굴절되는 등 원하는 대로 제어하기 어렵기 때문이지요. 전자현미경은 표본과 대물렌즈와 렌즈 사이의 거리는 일정하지만 중간렌즈 와 투영렌즈의 코일에 통하는 전류의 세기에 의해 배율이 결정되며 상의 초점은 대물렌즈의 코일에 흐르는 전류에 의해 조절됩니다. 전자현미경은 10만 배의 배율을 가지며, 물질의 미세구조를 보는 데 이용합니다.
학문 / 전기·전자
23.10.19
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집에서 혼자 전기를 만들수 있을까요 자석과 코일 큰 철막대기로 회전을 시킬것을 찾는데 역시 바람을 이용해서 해볼까합니다만
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.집에서 전기를 만들 수 있습니다. 전자기 유도 현상을 이용하여 간이 발전기 형태로 만들면 됩니다. 간이 발전기는 손쉽게 만들 수 있고 준비물도 간단합니다. 준비물 : 플라스틱관, 에나멜선, 네오디늄자석, 발광다이오등 등입니다.
학문 / 전기·전자
23.10.19
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왜 비구름은 항상 까만색인가요.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.구름은 각각 다른 크기의 물방울이 모여 산란되기 때문에 반드시 하얗게 보이는 것은 아닙니다. 얇은 구름의 경우에는 모든 파장의 빛이 반사되어 흰색으로 보이고 물방울의 밀도가 높아져 비가 내릴 정도의 구름이 두꺼워지면 통과되는 빛이 적어지게 됩니다. 따라서 구름 아랫면에 도달하는 빛의 양이 줄게 되어 어둡게 보이게 되는데요. 이 때의 구름이 바로 먹구름입니다. 구름 물방울의 크기가 점점 더 커지게 되면 비가 내리게 되는 것이죠.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.19
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매운 것을 잘 먹는 사람과 못 먹는 사람의 가장 큰 차이는 무엇일까요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.매운맛을 내는 성분이 혀에 닿으면 얼얼하고 화끈거리는 매운맛이 느껴집니다. 이때, 개인마다 매운맛을 느끼는 차이가 발생하는 이유는 입안의 TRPV1 수용체 때문입니다. 매운 음식을 잘 먹는 사람은 TRPV1 수용체가 상대적으로 적어 매운맛에 대한 민감도가 덜하죠. TRPV1은 매운맛과 섭씨 43도 이상의 고온에 반응합니다. 매운 음식과 뜨거운 음식을 먹을 때 모두 타는 듯한 느낌과 열감이 느껴지는 이유 입니다. 따라서 매운맛은 맛이라기보다 뜨거움에서 비롯된 통증입니다. TRPV1 수용체가 활성화되면 뇌가 이를 뜨겁고 위험한 신호로 인식해 엔도르핀, 아드레날린을 분비한다. 엔도르핀, 아드레날린은 통증을 줄이고, 쾌감을 느끼게 해 스트레스 해소에 도움이 됩니다.
학문 / 화학
23.10.19
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충전기는 어떤 원리로 핸드폰 충전을 하는 것인지 궁금합니다
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.스마트폰은 일반적인 가정에 공급되는 220V 교류를 직접 사용할 수 없기 때문에 보다 낮은 전압으로 변환해주는 직류전원장치의 도움이 반드시 필요합니다. 교류 220V의 전기를 낮은 전압의 5V로 바꾸기 위해서 충전기 내부에는 작은 변압기가 들어있습니다.변압기 내부에는 2가지의 코일이 감겨져 있는데요. 자세히 보시면 코일의 두께와 감은 수가 다릅니다. 이유는, 코일의 두께와 감은 수를 이용해서 코일간의 전자유도 현상을 이용해서 우리가 원하는 전압을 얻을 수 있기 때문입니다. 즉, 변압기의 원리를 이용해서 충전기의 충전에 필요한 낮은 전압을 얻을 수 있습니다. 그리고 충전기에 있는 리튬배터리에 저장이 되는 것입니다.
학문 / 전기·전자
23.10.19
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불꽃놀이할때 불꽃에는 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.불꽃놀이는 화약이 연소되면서 발생하는 추진력을 이용합니다. 고체 상태인 화약이 기체 상태로 바뀌면서 발생하는 엄청난 부피의 증가를 이용한 것이지요. 사방 수십미터로 불꽃이 순간적으로 퍼져나가는 것은 이 때문입니다. 불꽃놀이에 사용되는 화약은 '흑색화약'입니다.
학문 / 지구과학·천문우주
23.10.19
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내비게이션은 최초로 언제 발명이 되었나요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.사실 내비게이션의 시초에 대해서는 여러 이견이 있지만, 자동차 대시보드나 *센터 페시아에 장착된, 가장 흔한 형태의 내비게이션의 최초는 1981년, 자동차 업체 ‘혼다’에서 개발한 ‘일렉트로 자이로게이터’라고 보는 의견이 많습니다. 일렉트로 자이로게이터는 *자이로스코프와 필름 지도를 적용한 아날로그 방식의 장치였는데요. 작은 기계에 A5 크기 정도의 지도 필름을 집어넣으면 현재 위치를 불빛으로 보여주는 방식이었죠. 운전자가 현재 위치를 찍으면 나침반과 자이로스코프를 이용해 상대적인 위치를 대략 보여주는 수준이었습니다.내비게이션의 원리는 신호를 수신하고 있는 3~4 개의 위성에서 동시에 발신된 신호의 시간차를 통해 위치를 계산합니다. 수신되는 GPS 신호에는 어느정도의 오차가 존재하므로, 소프트웨어적으로는 맵매칭이라는 과정을 통해 현재 주행중인 도로를 판별합니다.
학문 / 기계공학
23.10.19
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핸드폰이 최초로개발된건 언제인가요?
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.세계 최초의 휴대 전화는 1973년 모토로라에서 근무를 하던 마틴 쿠퍼 박사와 그의 연구팀이 개발하였으며, 당시 무게는 약 850.5그램이었습니다. 원천 기술은 벨 연구소의 조엘 엥겔이 가지고 있었으며 벨 연구소는 1946년 개발한 셀룰러 텔레커뮤니케이션 서비스를 경찰에 제공하였습니다. 그 원리는 휴대폰에는 사용자가 어느 지역에 있더라도 기지국과 연결될 수 있도록 신시사이저라는 장치가 들어 있습니다. 디지털 휴대폰은 아날로그 신호인 음성을 수십만 개의 디지털 신호로 바꾸어 전달하는 CDMA 방식을 사용하여 모든 정보를 0과 1로 된 숫자로 바꿔서 저장하고 재생합니다.
학문 / 전기·전자
23.10.18
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