안녕하세요. 김형윤 전문가입니다.
Q. 무지개는 어떤 원리로 뜨나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.무지개는 태양이나 다른 광원으로부터 비가 내리는 때에 발생합니다. 비가 내려오면서 공기 중의 수증기가 물방울로 응축되면서, 공기 중의 빛이 물방울을 통과할 때 굴절, 반사, 파동 간섭 등의 현상이 발생합니다. 이러한 현상은 빛의 파장이 물방울 내부에서 굴절하면서 분해되는 스펙트럼 현상과, 반사되는 빛이 물방울 내부를 다시 빠져나올 때, 반사되는 각도에 따라 다른 색상으로 보이는 색산 현상이 결합하여 발생합니다.즉, 빛의 파장이 물방울 내부에서 굴절되면서 분해되고, 그 색상이 반사되어 나오면서 무지개의 다양한 색상이 나타나는 것입니다. 무지개의 색상은 일반적으로 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라 등으로 이루어져 있으며, 이러한 색상은 물방울의 크기와 모양, 빛의 파장 등에 따라 달라질 수 있습니다.
Q. 군대에서 물만 부어서서 먹는 전투식량의 과학적인 원리가 알고싶어요.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.물 넣어먹는 전투식량(MRE, Meal, Ready-to-Eat)은 각종 식재료를 적절한 온도와 압력으로 가열하고, 살균처리한 후, 증기 압력을 이용하여 식품을 밀봉한 뒤, 내부에 산소가 없도록 처리하는 방식으로 제조됩니다. 이러한 공정을 거치면서 식품의 보존 기간을 연장하고, 식품 내부의 물분자를 증기와 함께 제거함으로써, 식품을 말리는 효과를 가져옵니다. 따라서, 물을 추가하면, 이러한 말린 식품 내부의 물분자들이 다시 물과 함께 상호 작용하여, 식품이 부드러워지고, 더욱 맛있게 먹을 수 있는 것입니다. 또한, 식품 내부의 화학 반응이 발생하지 않도록, 물의 ph와 염도를 제어하여, 식품 내부의 환경을 안정화시키는 역할도 합니다.
Q. 플루오린화 케톤은 어떤 성질, 특징이 있나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.플루오린화 케톤(Fluorine-containing ketone)은 젖지 않는 특성을 가지고 있습니다. 이는 플루오린화 케톤 분자의 구조적 특징 때문입니다. 플루오린화 케톤 분자는 플루오린 원자와 카르보닐 기능기(-C=O)로 이루어져 있습니다. 플루오린 원자는 전자 음성도가 높아서, 카르보닐 기능기와 결합할 때, 강한 극성을 가지게 됩니다. 이러한 극성은 분자 간의 상호 작용을 줄이고, 표면장력을 낮추기 때문에 플루오린화 케톤 분자는 물 등의 극성 용액과 접촉하더라도 전혀 젖지 않는 것입니다. 이러한 성질을 "반수성"이라고 합니다.
Q. 손을 닦을 때 비누를 비비면, 왜 거품이 나는 건가요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.비누를 사용하여 손을 씻을 때 거품이 생기는 것은 대부분의 경우, 비누 안에 포함된 화학 물질인 계면활성제(Surfactant) 때문입니다. 계면활성제는 일종의 화학 물질로, 수용액 안에서 유체의 표면장력을 낮추고 물 분자와 다른 물질 분자 간의 상호 작용을 촉진시킵니다.손을 씻을 때, 비누와 물이 함께 작용하면서, 계면활성제 분자는 물 분자와 함께 손의 표면에서 유체의 표면장력을 낮추면서 내부에서 분자 간의 상호 작용을 유도합니다. 이러한 상호 작용으로 인해 비누 분자의 극성이 물 분자의 극성과 상호 작용하면서, 비누 분자와 수용액 분자가 함께 거품을 생성하면서 손의 표면에서 오염물질과 같은 물질을 제거해 나가게 됩니다.
Q. 태양의 수명은 어느정도 되나요?
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.태양의 수명은 대략 100억 년 정도입니다. 현재 태양은 약 46억년의 시간이 지난 상태이며, 이후 약 50억 년 후에는 수소 연료가 모두 소진되어, 적색 초거성(Red giant)으로 진화하게 됩니다. 이후 약 5억 년 후에는 헬륨 연소가 마감되며, 제한된 길이의 시간 동안 적색 거성(Red supergiant)으로 진화하며, 마지막으로 행성 상태로 끝나게 됩니다.