안녕하세요 김동민 전문가입니다.
Q. 거꾸로 서면 피가 쏠리는데 똑바로 서면 괜찮은 이유가 뭔가요?
안녕하세요!우리몸 구석구석에는 심장이 바로 내뿜거나 받아들이지 못하는 혈액 여유분이 꽤나 존재하기 때문에, 이러한 혈액이 중력의 영향을 받아 아래쪽으로 피가 쏠리게 됩니다!아시다시피 혈액은 심장에서 펌프질 하는 힘으로 온 몸으로 뻗어나갔다가 다시 돌아오는 형태로 순환합니다. 하지만 심장은 평소에도 1분에 30번이상, 운동시에는 150번 200번까지도 뛰고 있습니다 매번 뛸 때마다 온몸 구석구석 손끝 발끝까지 산소와 만나는 폐포 모세관 구석구석 까지 피를 보냇다가 바로 받아서 또 보낼 수는 없겠죠!그리고 그렇게 짧은 시간 동안에는 아마 구석구석 산소와 영양분을 전달하기도 힘들겁니다.만약 어떤 혈액에 마킹을 해서 심장을 나간 후 언제 다시 심장으로 돌아오나 본다면, 아마 한참걸리거나 꽤 오래 돌아오지 않을 수도 있습니다.간, 폐, 신장 등은 대표적으로 혈액을 많이 함유하고 있는 장기이고 심장을 떠나온 혈액은 이런 곳에서 정체되죠! 손끝 발끝 모세혈관도, 너무 느려서 혈액이 역류하지 않도록 판막이 존재하는 정맥관에도 이러한 정체현상이 나타납니다.이렇게 정체 중인 혈액이 앞서 언급드린 혈액 여유분인 셈이죠그럼 빠르게 뛰는 심장에서 매 순간 혈액은 나가지만 돌아오는 것은 훨씬 느리다면 어떻게 매 순간 심장이 혈액을 뿜어낼 수있을까요?심장으로 돌아오는 정맥관 속 혈액은 분명 느리지만 결코 양이 작지 않습니다. 즉, 나가는 동맥관보다 훨씬 두껍고 많습니다.때문에 정체현상을 겪으며 혈액이 느리게 흘러도매 순간 심장이 뿜어낼 만큼의 혈액을 공급할 수 있는거죠!
Q. 뜨거운 기름에 물을 넣으면 파파팍 튀는데 과학적인 이유가 궁금합니다.
안녕하세요. 기름과 물의 끓는점 차이 때문입니다!물의 끓는점은 100도 죠!반면 기름이 끓어서 기체가 되려면 210~270도 정도의 온도가 되어야합니다 (콩유~옥수수유 등 종류에 따라 조금씩 다릅니다)즉, 뜨거운 기름은 100도보다 높은 온도일 수 있죠!가령 돈가스 1차 초벌에 적당한 160도 정도 온도 기름에 물을 넣으면,물은 순식간에 100도에 도달해 바로 끓어 기체(수증기)로 변화합니다. 기름 안에서 물이 수증기가 되면 떠오르면서 거품 터지듯 팡 터지게 되죠! 순간적으로 이런 현상이 일어나면서 파파파팍 소리와 함께 기름이 같이 튀게됩니다!한 번에 물을 아주 많이 넣으면물이 증발하기 전에 기름 온도가 먼저 떨어져서 파파팍 안 튈수도 있을 것 같지만아시다시피 물과 기름은 잘 섞이지 않기 때문에과량에 물을 넣으려다 그 위에 뜬 뜨거운 기름만 넘쳐 흐를 수 있습니다!(기름 화재 발생 시 물을 부으면 안되는 이유지요!!)그래서 기름 화재 발생 시에는 불을 끄고물 대신 과량의 음식물이나 마요네즈를 넣으세요!
Q. 냄비에 세제를 좀 탄 물을 담아놨는데
안녕하세요.결론부터 말씀드리면세제는 처음부터 끝까지 액체에 퍼져 존재하고 있고(세탁물에 오염원이 많으면 세제가 오염원을 둘러싸고 물속에 퍼트린 상태로 있을 수는 있지만!)거품은 그냥 있다가 터져 없어진 것입니다!세제는 여전히 물에서 오염원을 둘러싸고 있으므로 냄비와 세탁물은 깨끗이 잘 씻어줘야 하죠먼저 거품은,어떤 액체가 기체를 내포하여 가두고 있을 때 생성/유지 됩니다. 다시말해 거품이 없어지는 것은 액체가 얇은 막 형태로 퍼져서 가두고 있던 기체를 놓치는 것이지요! 일반적으로 기체는 공기이므로액체의 성질이 '기체를 잘 가둘 수 있느냐' 에 따라 거품의 생성량과 유지력이 정해집니다.앞서 '얇은 막 형태로 퍼져' 있다고 말씀드렸는데거품을 잘 만드는 액체 조건 첫번째가 바로잘 퍼지는가? 입니다.세제 비누 등을 포함한 계면활성제는 친수성부분과 소수성부분으로 이루어져 있어 액체의 표면장력을 약화시켜 액체가 잘 퍼지도록 해줍니다.얇은 막 형태로 기체를 가두기위해서는 기체를 돔 형태로 가둬야 하므로 액체 저들끼리 모여있기보다는 잘 퍼져야하죠오염원=소수성=물에 잘 안녹는 것은 세제의 소수성 부분이 둘러싸고 친수성 부분은 물을 불러와서 결과적으로 물이 오염원을 떼어내 물 속에 퍼지게 하죠두번째 조건은 점성입니다점성은 저들끼리 모여있는 성질이라기 보다는 형태를 유지하는 힘입니다.공기가 포집된 거품 형태를 유지하기 위해 점성이 다소 있는 액체가 유리하죠(비누 방울만드는 장치에 세제와 물만 넣는거보다 설탕을 같이 넣으면 점성이 생겨 비누방울이 더 잘생깁니다! 닦기는 더 어렵겠죠..ㅎㅎ...)거품이 생성되는 것 유지되는 것은 위와같은 액체 성질에 의해 결정되지만결국에는 중력, 환경변화 등에 의해 돔 형태를 이루던 액체가 아래로 모이면서 가두고 있던 기체가 터져시간이 지나면 거품이 사라지게 됩니다
Q. 높은곳에 떨어지는 빗방울은 왜 안 아픈걸까요?
안녕하세요. 김동민 과학전문가입니다.떨어지는 물체의 운동에너지(아픈정도)는물체의 무게와 속도의 제곱에 비례합니다E= 1/2mv^2즉 빠르고 무거우면 아픈거죠!작성자께서 걱정하신 것은 아마 무게보다는 높은 곳에서떨어지는 빗방울의 속도가 고민이셨을 것 같습니다일반적으로 지구에서 떨어지는 물체는 지구 중력에 의해 가속되며 점점 빨라지지만빨라지는 만큼 지구의 대기(공기)에 대한 저항이 쎄집니다.가속하는 힘(중력)과 저항하는 힘(공기저항)이 같아지는 순간 더이상 빨라질 수 없는=속도가 일정해지는 순간이 생기는데 이때의 속도를 종단속도라고 합니다. 공기저항은 물체마다 다르기때문에 종단속도도 믈체마다 달라지는데 공기저항이 클 수록 종단속도에 빨리 도달하여 물체 속도가 빠르지않게 됩니다.깃털이 아무리 높이서 떨어진다해도 빨라지지도, 맞아서 아프지도 않는 것과 같죠!계산상 4000~5000m 상공에서 떨어지는 빗방울은중력가속도만 고려했을 때 지상에 300m/s보다 빠르게 낙하할수 있습니다.총알이 600~1000m/s 정도니 엄청빠르죠하지만 실제로 빗방울은 공기저항때문에 2~20m/s 정도로 떨어진다고 합니다.가벼운데 속도도 그다지 빠르지않으니아프지않겠죠!?