안녕하세요. 김경태 전문가입니다.
화학
Q. 엔트로피는 왜 증가하나요???
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.엔트로피가 왜 증가해야 하는지에 대한 이론적인 설명은 열역학의 두 번째 법칙에 근거합니다. 열역학의 두 번째 법칙은 다음과 같이 요약될 수 있습니다: "폐쇄된 시스템에서 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가합니다."이 법칙은 우주의 관점에서도 적용됩니다. 우주는 폐쇄된 시스템으로 간주될 수 있으며, 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가합니다. 이는 우주의 현상들이 자연적으로 더 큰 확률적 배열로 진행되기 때문입니다.많은 물리적, 화학적, 생물학적 과정에서 엔트로피의 증가는 에너지의 분산, 무질서의 증가, 불균형의 해소 등을 의미합니다. 엔트로피가 감소하는 특정 계의 경우, 주변 환경이나 다른 부분에서 엔트로피의 증가로 보상될 수 있습니다. 이렇게 전체 시스템에서 엔트로피는 증가하게 됩니다.
전기·전자
Q. 전기 자동차가 왜 더 가속력이 좋나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 토크 커브는 전기 모터는 엔진과는 다르게 최대 토크를 0 rpm부터 바로 내놓습니다. 이는 전기 모터가 동력을 바로 전달할 수 있기 때문입니다. 반면, 일반적인 내연 기관차는 토크 커브가 완만하게 올라가기 때문에 처음 몇 초는 가속력이 느린 편입니다.2. 무게 중심: 전기 자동차의 배터리 팩은 차량의 아래쪽에 위치하고 있습니다. 이는 차량의 무게 중심을 아래로 내리는 효과를 가지며, 차량의 안정성을 높여줍니다. 무게 중심이 낮아짐으로써 차량의 기울기를 줄이고 좀 더 빠른 가속이 가능하게 됩니다.3. 변속기가 없음: 일반적인 내연 기관차와 달리, 전기 자동차에는 변속기가 없습니다. 이는 전기 모터가 넓은 RPM 범위에서 토크를 제공할 수 있기 때문입니다. 따라서, 전기 자동차는 변속기를 통해 획득되는 엔진의 힘 손실이 없으므로, 더 빠르게 가속할 수 있습니다.
생물·생명
Q. 나이테가 없다고 하는 대나무는 왜 나이테가 없는 나무일까요.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 외떡나무식물의 구조: 외떡나무식물은 일반적인 나무와는 구조적으로 다릅니다. 일반 나무는 세포 분열로 인해 나무의 두께가 늘어나는 나이테 과정을 거치지만, 외떡나무식물은 나이테가 없는 구조를 가지고 있습니다.2. 대나무의 성장 방식: 대나무는 대부분 이중수명식물로, 생애 동안 한 번 심어진 씨앗으로부터 성장합니다. 대나무는 강제성으로 성장하는 성질을 가지고 있기 때문에, 나이테가 없어도 충분히 높이 성장할 수 있습니다.
화학
Q. 지하철역안에 미세먼지농도가 높은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 지하철 역의 특성: 지하철 역은 공간이 좁아서 공기가 순환하기 어렵고, 외부와 차단된 구조로 되어 있습니다. 이에 따라 미세먼지가 출입구나 환기구를 통해 흡입되어 머무르기 쉬워지고, 열대야나 추위로 인해 환기 시스템이 제대로 작동하지 않을 수도 있습니다.2. 지하철 운행으로 인한 미세먼지 배출: 지하철 운행 과정에서는 지하철 차량이 운행되면서 브레이크나 타이어 마찰로 인해 미세먼지가 발생합니다. 이러한 미세먼지는 지하철 차량 내부에서 발생한 것이 아니더라도 역사 내부로 유입되어 농도가 증가할 수 있습니다.3. 외부 환경으로부터 유입되는 미세먼지: 지하철 역은 보통 시내 중심부에 위치해 있으며, 주변에는 교통량이 많은 대로변이나 공사 현장 등이 있을 수 있습니다. 이러한 외부 요인으로 인해 미세먼지가 유입되어 역사 내부의 농도가 증가할 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 블랙홀이 시간을 왜곡시키는 방식인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 시간 비틀림: 블랙홀 주변의 중력장은 매우 강력하므로 시간도 영향을 받습니다. 이를 시간 비틀림이라고 합니다. 블랙홀 근처로 접근하는 물체나 관측자는 시간이 상대적으로 더 느리게 흐르는 것으로 인식됩니다. 예를 들어, 블랙홀 주변에서 1분 동안의 시간이 흐른다면, 외부에서는 훨씬 긴 시간이 흐르게 됩니다.2. 이벤트 지포인트: 블랙홀 내부에는 중력이 극단적으로 증가하여 물체는 블랙홀의 중심인 싱귤래리티로 끌어당깁니다. 이 싱귤래리티에 도달하는 경계를 이벤트 지포인트라고 합니다. 이벤트 지포인트에서는 중력이 너무 강해서 빛도 탈출할 수 없기 때문에, 블랙홀 내부의 정보는 외부로 전달되지 않고 완전히 격리됩니다. 외부에서는 블랙홀 내부에서 일어나는 일들에 대한 정보를 알 수 없습니다.
지구과학·천문우주
Q. 달 표면에 거울이 있나요? 지구인이 달에 설치했다고 하는데 맞나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.아쉽게도, 달 표면에 거울을 설치하여 달과 지구의 거리를 측정하는 방법은 현재로서는 사용되지 않습니다. 달과 지구의 거리는 다양한 천문학적 기술과 관측 방법을 통해 정확하게 측정됩니다. 1. 레이더 측정: 레이더 시스템을 사용하여 달 표면에 전파를 보내고, 이를 통해 전송 시간을 측정함으로써 거리를 계산할 수 있습니다.2. 라이다 측정: 라이다 기술은 레이저를 사용하여 거리를 측정하는 방법입니다. 달의 표면에 레이저를 쏘고, 반사된 레이저 신호를 감지하여 거리를 계산할 수 있습니다.3. 삼각 측량: 지구의 서로 다른 위치에서 달을 관측하여 삼각 측량을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 달과 지구 사이의 거리를 계산할 수 있습니다. 이 방법은 지상 기반 망원경 네트워크나 우주 탐사선을 사용하여 실시할 수 있습니다.
화학공학
Q. 가습기의 원리가 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 증발: 가습기의 수조나 필터에는 물이 들어있습니다. 가습기는 물을 사용하여 습기를 발생시킵니다. 일부 가습기는 회전하는 패드나 디스크를 사용하여 물을 공급하고, 이 과정에서 물이 증발합니다.2. 증발된 습기 방출: 물이 증발하면서 생성된 습기는 가습기의 팬이나 분무기에 의해 방출됩니다. 이 방출된 습기는 공기 중의 습도를 증가시킵니다.3. 습기 제어: 일부 가습기는 습기를 더 효율적으로 조절하기 위해 습도 센서를 사용합니다. 이 센서는 주변 환경의 습도를 감지하여 가습기의 작동을 제어하고, 설정된 습도 수준에 도달하면 작동을 중지시킵니다.
지구과학·천문우주
Q. 우주에서 인공위성들은 어떻게 안 부딪치나요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.1. 궤도 설계: 인공위성들은 궤도라는 특정 경로를 따라 운행됩니다. 이 궤도는 정확하게 계획되어 다른 인공위성들과의 충돌을 피하도록 설계됩니다. 궤도 설정에는 우주공간을 효율적으로 분배하여 충돌 가능성을 최소화하는 전략이 사용됩니다.2. 운영 및 추적: 국제 우주 정부 및 기관들은 인공위성들을 추적하고 모니터링하기 위해 전용 추적 시스템을 운영합니다. 이 추적 시스템은 위성들의 위치, 속도 및 궤도를 지속적으로 모니터링하여 궤도 조정이 필요한 경우에 대비합니다.3. 궤도 조정: 인공위성들은 필요에 따라 궤도 조정을 수행하여 충돌을 피하거나 안전한 궤도를 유지할 수 있습니다. 이를 위해 소형 추진 장치나 반동장치를 사용하여 궤도를 조정하는 시스템이 장착될 수 있습니다.
지구과학·천문우주
Q. 지구에 자기장이 왜 있는지 궁금합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.지구에는 자기장이 있는 이유는 여러 가지 요인에 의해 형성됩니다. 기본적으로 지구의 자기장은 지구의 외부를 둘러싸는 대기권에서 발생하는 태양풍과 지구 자기권 사이의 상호작용으로 생성됩니다.자기장은 지구의 액체 외부핵에서 발생하는 대류 전류에 의해 유지됩니다. 이 대류 전류는 지구 자전과 운동하는 액체 외부핵에서 생성되는 대류운동에 의해 유도됩니다. 이 대류 전류는 지구의 자기장을 생성하고 유지하는 주요한 역할을 합니다.지구의 자기장은 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다. 가장 중요한 역할 중 하나는 태양 풍으로부터 오는 자외선과 고에너지 입자를 차단하여 지구 표면과 생물체를 보호하는 것입니다. 또한, 자기장은 나침반과 같은 탐지 도구의 기준이 되어 방향을 제공하고, 지구의 지구자전과 관련된 기상 현상을 연구하는 데에도 사용됩니다.
전기·전자
Q. 전기에서 직류가 교류보다 더좋은 방식인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.직류와 교류는 각각 다른 용도와 특징을 가지고 있으며, 어떤 방식이 더 좋은지는 사용하는 상황과 목적에 따라 다릅니다.직류의 장점 중 하나는 전력 손실이 적다는 것입니다. 직류는 에너지를 한 방향으로 흐르기 때문에 전력 손실이 적고, 특히 장거리 전송에 유리합니다. 또한, 일부 전자 장치에서 직류를 사용하는 것이 더 효율적입니다.그러나 교류는 전기 에너지의 변환과 전송에 효율적입니다. 교류는 전압을 변환하거나 전송 거리를 조절하는 데에 쉽게 활용할 수 있습니다. 또한, 발전소에서 생산되는 전기는 주로 교류 형태로 생성되기 때문에, 교류를 사용하는 가정 및 산업용 전기 설비가 더 일반적입니다.