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과학140

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일의 열당량과 열의 일당량 계산 (kgf·m/kcal) 열역학 제1법칙은 간단하게 에너지 보존 법칙으로 요약을 할 수 있는데, 조금만 풀어서 쓰면 에너지는 다른 형태로 바뀔 수는 있으나 새롭게 생성되거나 소멸되어 사라지지 않고 보존이 된다는 것입니다. 따라서 열과 일은 모두 에너지의 한 형태이기 때문에 일과 열이 서로 전환이 가능하다는 것이죠. 그러면 일의 열당량과 열의 일당량이라는 개념만 안다면, 위의 에너지 보존 법칙에 대한 설명 만으로도 쉽게 계산하여 전환을 할 수가 있습니다.  일의 열당량일의 열당량이라는 것은 쉽게 표현을 하면 일을 열량과 비교하였을 때 환산할 수 있는 양이라고 이해를 하면 됩니다. 다시 말해서 역학적 에너지가 얼마만큼의 열에너지로 전환할 수 있는가가 되는데요, 아래와 같이 쉽게 계산을 해볼 수가 있습니다. 과학에서 .. 2024. 4. 25.
망막에 상이 거꾸로 맺히지만 바로 보이는 까닭 시각을 담당하는 눈에서 물체를 볼 때 빛이 각막을 통하여 수정체를 거친 다음에 유리체를 통과하여 망막에 상이 맺히게 됩니다. 그런 다음에 망막 시각 세포를 통해 시각 신경을 거쳐 뇌로 전달이 되어 물체를 보게 되죠. 물체를 보는 과정을 요약해서 나열해 보면 아래와 같이 됩니다. 빛 → 각막 → 수정체 → 유리체 → 망막의 시각세포 → 시각 신경 → 뇌 여기서 가까이 있는 물체나 멀리 있는 물체를 볼 때 수정체(lens)의 두께가 섬모체의 수축과 이완을 통해 조절이 되면서 망막(retina)에 상이 맺히는데요, 이때 망막에 거꾸로 된 상이 맺히게 됩니다. 도립상이라는 표현을 사용하기도 하는데요, 이유는 볼록렌즈를 생각해 보면 됩니다. 초점(focus)보다 멀리에 상이 맺히기 때문인데, 아래 이미.. 2024. 4. 25.
공기의 분자량 계산 방법 간혹 가다가 기체의 밀도와 관련된 문제 등에서 공기의 분자량이 계산에 포함이 되어야 하는 경우가 있습니다. 그러면 주어진 조건에서 공기의 분자량을 구해서 적용을 하여야 하는데요, 간략하게 정리를 해봅니다.  공기의 평균분자량 계산하는 방법 공기 조성의 질량비가 주어졌을 때우선 공기 조성의 질량비가 어떻게 되어 있는지 주어진 경우에는 아래와 같이 구할 수 있습니다. 공기의 조성비는 w/w% 기준으로 (질량비 기준) 미량의 질소 76.8%, 산소 23.2%로 구성이 됩니다. 아르곤, 이산화탄소, 수증기 등의 미량 기체들은 제외하고 주어지는데, 사실 다른 미량 기체들까지 주어지거나, 공기 조성의 질량비가 숫자가 다르게 주어져도 동일한 방식으로 계산을 하면 됩니다. 여기서 질소와 산소의 분자량이.. 2024. 4. 23.
kgf 단위 개념과 kgf가 적용된 압력 단위 변환 kgf 단위 개념 압축 강도나 힘 등에 대한 단위에서 SI 단위인 N(뉴턴)이 아님에도 불구하고 산업계에서 많이 사용하는 단위 중의 하나가 kgf입니다. 대부분 케이지에프라고 읽는데 kilogram-force라서 킬로그램포스, 킬로그램중의 명칭이 사용됩니다. 여기서 kgf는 지구의 중력가속도 하에서 물체가 가지는 힘이 되는데, 예를 들어서 1 kgf는 1 kg의 물체가 지구의 중력가속도 하에서 가지게 되는 힘이 됩니다. F = ma에 따라서, 1kgf = 1kg x 9.8㎨이 됩니다. 따라서 소수점 한자리까지만 표기하면 1kgf = 9.8N이 되는 것이죠. 1 kgf = 1kg·㎨ = 9.8N 여기서 우리는 무게와 질량의 차이점을 이해를 해야 되는데요, 우선 아래의 링크를 읽어보시면 도움이 될 것 같습니.. 2024. 4. 19.
기체 상수 단위 환산 (gas constant) 기체 상수(gas constant)는 이상 기체 상태 방정식에서 등장하는 상수로 이상 기체 상수(ideal gas constant)라고도 합니다. 볼츠만 상수(Boltzmann constant)와 아보가드로 상수(Avogadro constant)의 곱으로 나타내어지는데, 참고로 이상 기체라는 것은 완전 기체라고도 부르며, 자세하게 설명할 수도 있지만 간략하게 정리하면 이상 기체 상태 방정식을 만족하는 기체를 뜻합니다. 아래의 이상기체 상태방정식을 보죠. PV = nRT P : atm, V : L, n : mol, T : K 여기서 압력(P), 부피(V), 기체의 몰수(n), 온도(K)의 단위를 알기 때문에 우리는 기체상수의 단위가 어떻게 될지 쉽게 확인할 수가 있죠. 기체상수 R을 단위별로 정리해 보면 .. 2024. 4. 11.
쿨롱(C) 단위 변환 쿨롱 단위와 전자의 개수 전하(electric charge)의 국제단위(SI unit)는 쿨롱(C, coulomb)인데, 전자 하나의 전하량은 약 1.6 x 10^(-19) C입니다. 그렇다면 1C의 전하량은 몇 개의 전자가 가지는 전하량인지는 단순하게 역수를 취하면 나오겠죠. 전자 하나의 전하량 : 1.6 x 10^(-19) C 1C 전하량의 전자 개수 : 6.25 x 10^(18) 개 여기서 전자 하나의 전하량인 1.6 x 10^(-19) C를 기본전하량이라고 합니다. 쿨롱 단위의 정의와 변환 쿨롱(C)은 전류 1A가 1초 동안 도선을 흘렀을 때 이동한 전하의 양으로 정의가 됩니다. 바꾸어서 말하면 1A는 1초당 1C의 전하가 이동한 것으로 정의가 되는 것입니다. 1 C = 1 A x 1 s 1 A .. 2024. 4. 11.
계절별 일기도 특징 파악과 날씨 일기도와 위성사진 일기도는 기온, 기압, 풍향, 풍속, 고기압, 저기압, 전선 등의 기상 정보를 지도에 기호로 표시를 한 것인데, 기압의 경우에는 hpa(헥토파스칼) 단위로 기압이 같은 곳을 연결한 등압선을 그려 넣게 되며, 주변의 기압보다 높으면 고라고 표시하여 고기압을 나타내고, 주변의 기압보다 낮으면 저라고 표시하여 저기압으로 표기를 합니다. 위성사진과 비교를 한다면 구름이 있는 부분은 하얗게 나타내게 되는데, 저기압 중심부에는 상승 기류가 나타나기 때문에 구름이 많아서 날씨가 흐리고 비나 눈이 내릴 가능성이 있고, 고기압 중심부에는 하강 기류가 나타나기 때문에 구름이 없어서 날씨가 맑습니다. 저기압 중심부 고기압 중심부 상승 기류가 나타난다. 하강 기류가 나타난다. 구름이 많아 날씨가 흐리고 비나.. 2024. 4. 10.
J 단위 변환과 개념 일과 에너지 과학에서 말하는 일이라는 것은 물체에 힘(Force)이 작용하여 물체가 힘의 방향으로 이동하게 되는 것을 일컫는 것으로, 아래와 같이 물체에 작용한 힘의 크기와 힘의 방향으로 이동한 거리의 곱으로 구해집니다. 일 = 힘 x 이동 거리 W = Fs J = Nm 여기서 단위는 J(줄)이 되는데, 위의 정의에서 알 수가 있듯이 물체에 1N의 힘을 작용하여 물체를 힘의 방향으로 1m 이동시켰을 때 한 일이 됩니다. 1J 단위 환산 일의 단위인 J(줄)의 개념을 알았으니 이제 단위를 변환하는 것은 어려운 일이 아닙니다. 정리하면 아래와 같이 되겠네요. 1 J = 1 N · m = 1 kg · ㎡ / s^2 = 1 Pa · ㎥ = 1 W · s = 1 C · V 왜 위와 같이 J 단위가 변환이 될 수 .. 2024. 4. 9.
단열 팽창과 단열 압축에 대한 이해 중고등학교 교과에 간혹 등장하는 단열팽창과 단열압축에 대한 개념은 열역학까지 가지 않더라도, 간단하게 이해할 필요가 있어서 정리를 해봅니다. 일단 기본적으로 단열(heat/thermal insulation)이라는 것은 우리가 흔히 단열재라는 표현에서도 알 수 있듯이 열의 이동을 차단하는 것을 뜻합니다. 내외부 온도 차이가 있을 때 열이 외부로 빠져나가지 못하게 하거나 열이 외부에서 내부로 들어오지 못하게 하는 거죠. 사실 과학에서는, 물리나 화학에서는 이렇게 열의 교환이 없는 경우, 열의 이동이 없는 경우에 insulation이라는 단어를 사용하지 않고 adiabatic이라는 단어를 사용한다는 것을 알아두면 됩니다. 즉 adiabatic process가 단열 공정이 됩니다. 다시 돌아와서, 그러면 단열 .. 2024. 4. 3.
오존층이 존재하지 않을 때 기권 높이에 따른 기온 변화 기권은 높이에 따른 기온 변화를 기준으로 아래 링크의 내용대로 대류권, 성층권, 중간권, 열권 4개의 층으로 구분이 됩니다. 2024.04.03 - [과학] - 기권의 층상 구조 설명 (대류권, 성층권, 중간권, 열권) 기권의 층상 구조 설명 (대류권, 성층권, 중간권, 열권) 기권은 지표에서 높이 약 1,000km에 분포된 지구를 둘러싼 대기의 층을 말하는 것으로 질소와 산소가 약 99%를 차지하고 있고, 이 외에 아르곤, 이산화탄소, 수증기 등으로 구성되어 있습니다. 여기 jcspirit.tistory.com 여기서 기본적으로 지표면에서 높이 올라갈수록 지구복사에너지의 양이 줄어들게 되기 때문에 기온이 낮아지다가 태양복사에너지의 영향을 많이 받는 지점부터 높이 올라갈수록 기온이 높아지게 되는데 성층권.. 2024. 4. 3.
기권의 층상 구조 설명 (대류권, 성층권, 중간권, 열권) 기권은 지표에서 높이 약 1,000km에 분포된 지구를 둘러싼 대기의 층을 말하는 것으로 질소와 산소가 약 99%를 차지하고 있고, 이 외에 아르곤, 이산화탄소, 수증기 등으로 구성되어 있습니다. 여기서 수증기는 아주 작은 양이지만, 기상 현상을 일으키는 중요한 역할을 하게 되죠. 또한 기권에서는 높이 올라갈수록 중력의 영향으로 대기가 희박해집니다. 여기서 높이에 따른 기온 변화를 기준으로 기권은 층상 구조를 가지게 되며, 4개의 층으로 구분할 수 있는데 이에 대해 간략하게 정리해 보겠습니다. 기권의 층상 구조 위에서 이야기하였듯이 기권의 층상 구조는 높이에 따른 기온 변화를 기준으로 아래와 같이 4개의 층으로 구분됩니다. 여기서 가장 중요한 것은 기준이 되는 높이에 따른 기온의 변화인데요, 대류권과 중.. 2024. 4. 3.
표준화석과 시상화석의 차이 및 용도 표준화석과 시상화석의 정의와 용도 화석(化石, fossil)이라는 것은 말 그대로 돌이 되었다는 것으로 지질시대에 살았던 생물의 몸체나 흔적이 퇴적물이 쌓여 형성된 지층 속에 돌이 되어 남아 있는 것을 뜻합니다. 여기서 화석을 표준화석과 시상화석으로 구분을 할 수가 있는데요, 의미를 구분하면 아래와 같습니다. 표준화석 (index fossil) : 특정 시대에 번성한 생물의 화석을 지칭합니다. 즉, 넓은 지역에 분포하면서 생존 기간이 짧은 생물의 화석으로 식별이 쉽고 개체수가 많은 특징이 있는데요, 지층이 쌓인 순서의 판별이나 지층이 쌓인 시기를 판단하는 데 사용합니다. 표준화석의 예 : 고생대의 삼엽충, 중생대의 공룡과 암모나이트, 신생대의 화폐석과 포유류 화석은 다른 시대에는 나타나지 않습니다. 따라.. 2024. 3. 28.
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