안녕하세요. 이동호 전문가입니다.
지구과학·천문우주
Q. 물이 뜨거우면 분자의 활동이 활발해지는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.물의 온도가 높아질수록 분자들의 운동이 활발해지는 것은 열 에너지의 영향으로 설명 가능합니다. 물 분자는 열을 받으면 그 에너지를 흡수하고, 분자들이 움직이고 진동하는 데 사용합니다. 따라서 온도가 상승하면 분자들의 운동 에너지도 증가하게 됩니다.물 분자의 운동은 주로 진동과 회전, 이 두 가지 형태로 나타납니다.진동 (Vibration):분자 내부의 원자들이 서로에게 가까워지거나 멀어지는 등의 운동을 하는 것을 진동이라고 합니다. 열 에너지의 흡수로 분자 내부의 원자들이 더 빠르게 진동하게 됩니다.회전 및 이동 (Rotation and Translation):물 분자 전체가 공간에서 회전하거나 이동하는 운동을 합니다. 높은 온도에서는 물 분자가 더 빠르게 회전하고 이동하게 됩니다.이러한 활발한 운동은 물의 상태를 변경시킬 수 있습니다. 예를 들면, 물의 온도가 증가하면 액체에서 기체로 변하는 상태 변화가 일어날 수 있습니다.물의 표면장력이 온도가 높을수록 약해지는 이유는 주로 두 가지 이유가 있습니다.분자 운동에 따른 표면장력 감소:높은 온도에서는 물 분자들이 빠르게 운동하므로 표면에서 분자들이 떨어져 나가기 쉽습니다. 이로 인해 표면장력이 상대적으로 약해지게 됩니다.기체 상태로의 전이:고온에서는 물이 증발하여 기체로 전이될 가능성이 높아집니다. 물 분자가 더 높은 에너지를 가지고 있기 때문에 표면에서 물 분자들이 기체 상태로 전환되기 쉽습니다.따라서, 물의 온도가 증가하면 분자 운동이 증가하고 표면장력이 약해지게 됩니다.
화학
Q. 연료 이외의 석탄 사용 용도에 대한 정보
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.석탄은 연료로 사용되는 것 외에도 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 활용됩니다. 아래는 석탄이 다양한 용도에서 사용되는 몇 가지 예시입니다.화학 산업:석탄은 다양한 화학 물질의 생산에 사용됩니다. 가스, 고무, 플라스틱, 비누, 염료 등 다양한 화학 물질을 생산하는데 사용될 수 있습니다. 석탄은 이러한 화학물질의 원료로 사용되며, 석탄 중에서도 특히 석탄의 일종인 석유탄이 이러한 용도에서 널리 사용됩니다.강철 제조:석탄은 산업용 강철 제조의 주요 원료 중 하나입니다. 석탄의 탄소는 철광석을 강철로 변환하는 과정에서 산소와 반응하여 이산화탄소와 열에 의해 철을 추출하는 데 사용됩니다.의약품 생산:석탄은 의약품의 원료로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 석탄에서 추출된 화합물 중 하나인 석탄수은은 흑흑한 액체로서 피부 질환 및 감염 예방에 사용됩니다.아스팔트 및 도로 건설:석탄은 아스팔트의 원료로 사용됩니다. 아스팔트는 도로 표면재로 사용되며, 석탄에서 추출된 흑흑한 물질이 아스팔트의 주 성분 중 하나입니다.고분자 화합물 제조:석탄은 고분자 화합물의 원료로 사용됩니다. 이러한 화합물은 플라스틱, 고무 등 다양한 제품의 생산에 활용됩니다.화력발전:연료로 사용되는 것 외에도 석탄은 전력 발전을 위한 연료로 널리 사용됩니다. 화석연료로서 석탄은 전력 발전소에서 사용되어 전력을 생산하는데 활용됩니다.이러한 다양한 용도로 인해 석탄은 산업의 여러 부분에서 필수적인 자원으로 여겨지고 있습니다. 다만, 석탄 사용과 관련된 환경 문제와 탄소 배출에 대한 우려도 있어서, 지속가능한 대안에 대한 연구와 개발이 진행되고 있습니다.
화학
Q. 아이오딘 용액(요오드)이 손에 닿으면 안되는 이유가 무엇인가요?
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.아이오딘은 화학적으로 활성이 높은 물질 중 하나이며, 특히 피부와 접촉하면 자극을 일으킬 수 있습니다. 따라서 손에 닿지 않게 장갑을 착용하는 이유는 아이오딘이 피부에 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 부작용을 방지하기 위해서입니다. 몇 가지 주요 이유는 다음과 같습니다.피부 자극과 화상 예방:아이오딘은 피부에 직접 접촉하면 자극을 일으킬 수 있습니다. 특히 고농도의 아이오딘 용액은 피부를 건드릴 경우 화상을 일으킬 수 있습니다. 장갑을 착용하면 이러한 자극을 방지하고 손에 부작용이 생기지 않도록 합니다.인체 흡수 예방:아이오딘은 피부를 통해 인체에 흡수될 수 있습니다. 고농도의 아이오딘이 피부에 흡수되면 중독의 위험이 있을 수 있습니다. 따라서 장갑을 착용하여 피부 흡수를 방지하고 안전한 실험 환경을 유지하는 것이 중요합니다.실험 장비 오염 방지:손에 닿은 아이오딘이 실험 장비나 다른 물질에 전이되면 실험 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 장갑을 착용하면 손에 닿은 아이오딘이 실험 환경에서 전이되는 것을 방지하여 실험의 정확성을 유지할 수 있습니다.따라서 아이오딘을 다룰 때는 안전을 위해 손에 닿지 않게 장갑을 착용하고, 안전지침을 엄격히 따르는 것이 좋습니다.
생물·생명
Q. 거미줄의 가늘고 강한 소재는 어떤 성분일까요?
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.거미줄은 거미가 체내에서 분비하는 액체가 공기 중에서 고체로 변하는 과정을 거쳐 형성됩니다. 거미줄은 강하고 튼튼한 속성을 가지며 가늘기까지 하는 것은 그 구조와 화학적 성분에 기인합니다.거미줄의 강함과 탄력성은 주로 다음과 같은 이유로 설명됩니다:프로틴 섬유:거미줄은 주로 거미가 분비하는 프로틴 섬유로 이루어져 있습니다. 이 섬유는 다른 동물의 실크와는 다르게 극도로 강하면서도 가벼우며, 매우 민감한 움직임에도 탄력을 유지할 수 있습니다.특수한 분비 액체:거미는 거미줄을 만들기 위해 실을 분비합니다. 이 분비 액체에는 여러 가지 화합물이 포함되어 있으며, 이러한 화합물이 건조하면서 거미줄을 형성합니다. 이런 과정에서 거미줄이 강하고 튼튼한 특성을 얻게 됩니다.분자 구조와 배열:거미줄 섬유의 분자 구조와 배열은 강력한 탄력성을 제공합니다. 섬유 간의 강력한 결합과 교차 배열이 거미줄이 높은 강도와 탄력성을 얻는데 기여합니다.거미는 거미줄을 만들기 위해 다른 종류의 거미가 만들어내는 실크와는 다른 화합물과 고유한 분비 방식을 사용합니다. 이러한 특징은 거미의 환경에서 자신을 보호하고 먹이를 사냥하기 위한 특수한 적응에 기인합니다.
전기·전자
Q. 일반적으로 종이는 물에 젖기 마련인데 우유각은 어떤 과학적 원리가 적용된건가요?
안녕하세요. 이동호 과학전문가입니다.우유 패키징은 유리병이나 플라스틱 병 등의 용기에 담긴 것과 종이 패키지로 만들어진 우유 팩이 있습니다. 그 중 종이 패키지 우유곽이 물에 젖지 않는 이유는 밀봉 및 보호를 위한 특수한 기술을 사용하기 때문입니다. 패키지는 다양한 층으로 이루어져 있어 외부의 물이나 공기가 우유에 접근하는 것을 방지하고, 우유의 신선도를 오랫동안 유지할 수 있도록 설계되어 있습니다.