안녕하세요 이승훈 전문가입니다.
화학
Q. 가열되는 뜨거운 판에서 물방울이 되어서 굴러다니는 원인인 무엇인가요?
뜨거운 표면과 물 사이에 발생하는 증기층이 물방울을 지지하고 굴러다니게 만들기 때문에 발생합니다.뜨거운 판에 물방울이 놓이면 판과 물 사이에서 물의 하부층이 증발합니다.이 증발 과정에서 생성된 물증기는 물방울 주위에 증기층을 형성합니다.이 증기층은 물방울과 뜨거운 판 사이의 직접적인 접촉을 방지하여 물방울을 격리하고 지지합니다.물방울은 증기층 위를 굴러다니면서 판의 표면을 이동하게 됩니다.코팅이 되지않은 스텐리스팬을 예열만 해서 쓸때 위에 물방울을 떨어뜨리면 비슷한 광경을 관찰할 수 있습니다.
전기·전자
Q. 전기가 물속에서 더 잘 흐르는 이유는 무엇인가요?
전기가 물과 접촉하면 전기를 전도하고 전류가 흐르는 경로를 만들 수 있습니다. 물 자체는 전하의 흐름을 허용하는 용해된 미네랄과 이온의 존재로 인해 우수한 전기 전도체입니다.물의 전도도는 물의 순도와 용해된 물질의 농도에 따라 달라집니다. 불순물이 없는 순수한 물은 좋은 전기 전도체가 아닙니다. 그러나 수돗물이나 호수나 강물 등 자연에서 발견되는 대부분의 물은 전도도를 높이는 염분, 미네랄 등 다양한 불순물을 함유하고 있다.전류가 물과 만나면 이온과 같은 물 속의 하전 입자가 동원되어 전류를 전달할 수 있습니다. 전하는 전류 흐름의 매개체 역할을 하는 물 분자를 통해 전도됩니다. 물 속의 이온 및 기타 하전 입자는 전하의 이동을 촉진하고 전도성을 향상시킵니다.
전기·전자
Q. 220v 전기가 흐르는 단자에 통전체크
테스터를 220V 전기 콘센트의 양쪽에 꽂으면 기본적으로 단락이 발생합니다. 일반적인 전압 테스터는 두 개의 프로브 사이에 연결된 작은 전구 또는 LED 표시기로 구성됩니다. 콘센트의 슬롯에 프로브를 삽입하면 테스터가 회로를 완성하여 전류가 흐르게 합니다.220V 콘센트의 경우 테스터를 양쪽 슬롯에 모두 꽂으면 테스터에 전류가 흐르고 전구 또는 LED 표시등이 켜집니다. 이것은 회로에 전압이 있음을 나타냅니다. 프로브가 콘센트의 양쪽에 연결되어 있으므로 회로를 효과적으로 단락시키고 보호 조치에 따라 회로 차단기가 작동하거나 퓨즈가 끊어질 수 있습니다.
화학
Q. 철기 시대 사람들은 철을 어떻게 제련했을까요?
철은 청동보다 높은 녹는점을 가지고 있습니다. 철의 녹는점은 약 1,538도 섭씨(2,800도 화씨)입니다. 이는 청동의 녹는점인 약 1,085도 섭씨(1,985도 화씨)보다 상당히 높습니다.철을 녹일만한 열을 만들기 위해 철기 시대 사람들은 다양한 방법을 사용했습니다. 초기 철기 시대에는 목재와 숯을 사용한 목탄 화로가 주로 사용되었습니다. 목탄 화로는 고온을 생성하고, 철 원석을 그 안에 넣어 녹여 철을 추출하는 과정을 거칩니다. 이후 철을 형태로 가공하고 다양한 도구나 무기로 사용했습니다.철기 시대 이후에는 철 제련 기술이 발전하면서 높은 온도를 얻기 위해 화석 연료인 석탄을 사용한 석탄 화로가 보다 널리 사용되었습니다. 석탄 화로는 철을 녹일 수 있는 높은 온도를 제공하였고, 철의 생산량을 대폭 증가시켰습니다.
전기·전자
Q. 녹음기는 어떤 원리로 소리를 저장할수 있는건가요?
녹음기는 마이크로부터 들어오는 소리를 전기 신호로 바꾸어 저장합니다. 이 신호는 디지털화되어 저장되며, 이후에 재생될 때는 다시 아날로그 신호로 변환됩니다. 이러한 과정을 아날로그-디지털 변환(ADC)과 디지털-아날로그 변환(DAC)이라고 합니다.녹음기가 소리를 저장하는 방법은 크게 2가지로 나뉩니다. 첫 번째는 자기 테이프 방식으로, 마이크로부터 들어오는 소리를 자기 테이프에 자석으로 저장하는 방식입니다. 두 번째는 디지털 방식으로, 마이크로부터 들어오는 소리를 디지털화하여 저장하는 방식입니다.저장된 음성을 재생할 때에는 저장된 데이터를 다시 아날로그 신호로 변환하여 스피커에서 출력합니다.
지구과학·천문우주
Q. 스토크스 정리라는 것이 어떤 것인가요?
스토크스의 정리(Stokes' theorem)는 벡터 해석학에서 중요한 정리로, 일반적으로 벡터장에 대한 표면 적분과 해당 벡터장의 미분에 대한 경로 적분 사이의 관계를 제시합니다. 스토크스의 정리는 세 개의 차원에서의 정리로, 특히 그린의 정리(Green's theorem)의 확장이라고 볼 수 있습니다.수학적으로 스토크스의 정리는 다음과 같이 표현됩니다. 주어진 영역의 경계를 나타내는 폐곡선 C를 갖는 경우, 벡터장 F에 대한 C의 표면 적분은 벡터장 F의 회전(컬링)에 대한 영역의 경계를 나타내는 폐곡면 S에 대한 표면 적분과 동일합니다.참고로, 스토크스의 정리는 다음과 같은 분야에서 적용됩니다.유체 역학전자기학열역학기하학미적분학
지구과학·천문우주
Q. 태풍이 바다에서 생성되는 과학적 원리는 무엇인가요?
태풍이 만들어지는 과정은 다음과 같습니다지구의 자전과 계절 변화로 인해 적도 지방은 태양열에 의한 열에너지가 많고, 극지방은 적습니다.이런 대기온도 불균형을 해소하기 위해 다양한 규모의 대기 순환이 발생합니다. 그 중 하나가 열대저기압입니다.열대저기압은 바다의 표면 온도가 27°C 이상이 되면서 많은 양의 수증기가 구름으로 응결하면서 발생하는 잠열로 강한 상승 기류가 나타날 때 발생합니다.상승 기류는 지구 자전의 영향으로 회전하고, 원심력으로 구름이 밖으로 밀려나가 태풍의 눈이 형성됩니다.
지구과학·천문우주
Q. 왜 행성이나 항성은 밑으로 추락하지 않나요?
우주에서 행성이나 항성이 떠있는 이유는 중력입니다. 중력은 모든 물체 간에 작용하는 자연 법칙으로, 두 물체 사이의 질량과 거리에 따라 작용하는 힘입니다.행성이나 항성은 매우 무거워서 많은 질량을 가지고 있습니다. 이러한 질량 때문에 그들은 주변에 있는 공간을 휘어서 그 주위로 끌어당깁니다. 이것이 바로 중력입니다. 중력은 주변에 있는 모든 물체를 자신의 주위로 끌어당기는 힘을 발생시킵니다.우주는 크게 보면 공간이 매우 넓고 거의 빈 공간입니다. 그렇기 때문에 우주의 다른 별들이 서로의 중력에 영향을 받지 않는 경우도 있습니다. 그러나 거대한 행성이나 항성은 자신 주변의 공간을 휘어서 그 주위로 물체들을 끌어당기는데, 이로 인해 자신 주위에 있는 다른 물체들은 그 중력에 영향을 받게 됩니다.
전기·전자
Q. 스마트 워치는 어떤 원리로 걸음수를 측정하나요?
스마트 워치의 걸음수 측정 기능은 다양한 방법으로 작동할 수 있습니다. 여러 가지 센서와 알고리즘이 사용되는 경우가 일반적입니다.가속도계 센서: 대부분의 스마트 워치에는 가속도계 센서가 내장되어 있습니다. 이 센서는 움직임을 감지하고 걸음 걸이의 진동과 가속도를 측정합니다. 이 정보를 기반으로 걸음수를 계산할 수 있습니다.자이로스코프 센서: 자이로스코프 센서는 움직임의 방향과 회전을 측정하는 데 사용될 수 있습니다. 이를 통해 걸음 수를 더 정확하게 추정할 수 있습니다.통신 기능: 일부 스마트 워치는 GPS 또는 다른 위치 추적 기술을 사용하여 걸음 수를 추정할 수도 있습니다. 이러한 기능은 실외에서 운동할 때 거리와 속도를 추적하는 데 도움이 됩니다.
전기·전자
Q. 추운 곳에만 데이터 센터를 왜 짓는가요?
냉각 효율성: 데이터 센터는 많은 양의 전력을 소비하고 열을 발생시킵니다. 추운 곳에 데이터 센터를 위치시키면 자연적으로 주변 온도가 낮아지기 때문에 냉각에 필요한 에너지 비용을 줄일 수 있습니다. 추운 지역에서는 외부 공기를 사용하여 데이터 센터를 냉각시키는 자연 냉각 시스템을 구축할 수도 있습니다. 이렇게 함으로써 전력 소비를 줄이고 운영 비용을 절감할 수 있습니다.에너지 효율성: 추운 지역은 난방이 필요한 지역입니다. 데이터 센터는 대량의 전기 에너지를 소비하므로 추운 지역에서는 데이터 센터에서 발생하는 열을 활용하여 주변 건물이나 지역 난방에 활용할 수 있습니다. 이렇게 함으로써 데이터 센터의 에너지 효율성을 높일 수 있고, 지역적인 에너지 활용을 촉진할 수 있습니다.전력 안정성: 추운 지역은 대부분 전력 인프라가 안정되어 있습니다. 데이터 센터는 지속적인 전력 공급이 필요하기 때문에 전력 안정성이 중요합니다. 추운 지역은 일반적으로 전력 공급이 안정되어 있고, 정전 등의 문제가 적은 편이므로 데이터 센터 운영에 있어서 유리한 환경을 제공합니다.