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과학145

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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.
온도별 IPA 수용액 밀도 (이소프로필알콜, Isopropyl Alcohol 밀도) 온도에 따른 IPA (Isopropyl alcohol, (CH3)2CHOH, 이소프로필알코올) 수용액 밀도(kg/L)는 아래 테이블과 같습니다. 여기서 IPA 수용액에 IPA의 함량에 따라 밀도가 달라지게 되는데, 중량%(wt%)와 부피%(vol%) 별로 구분되어 작성되었습니다. IPA 수용액의 온도별 밀도 (IPA wt%) IPA 함량 (wt%) IPA 수용액 밀도 (kg/L) 0℃ 15℃ 20℃ 30℃ 0 (순수한 물) 0.99990 0.99913 0.99820 0.99570 10 0.98560 0.98362 0.98200 0.97940 20 0.97770 0.97158 0.97030 0.96420 30 0.96340 0.95300 0.95000 0.94260 40 0.94500 0.93333 0.9.. 2024. 3. 26.
메탄올 수용액의 밀도 (0℃, 10℃, 15.56℃, 20℃) 메탄올(Methanol, CH3OH)과 물의 혼합물인 메탄올 수용액의 온도별 밀도(kg/L)는 아래에 정리된 테이블과 같습니다. 여기서 메탄올의 중량%(wt%)를 기준으로 작성되었으며 따라서 메탄올의 wt%가 0인 경우에 순수한 물의 밀도가 되고, wt%가 100인 경우에 순수한 메탄올의 밀도가 됩니다. 메탄올과 물의 혼합물 밀도 (메탄올 수용액 밀도) Density for Mixtures of Methanol and Water 참고로 물은 4℃에서 최대 밀도를 가지며, 온도가 높아질수록 부피가 커지므로 밀도가 낮아지는 것을 확인할 수가 있습니다. 물과 메탄올의 혼합물인 메탄올 수용액도 마찬가지로 온도가 올라갈수록 부피가 커지기 때문에 밀도가 낮아지게 됩니다. 참고로 물의 밀도에 대해서는 아래 링크의 글.. 2024. 3. 26.
에탄올 수용액의 밀도 (20℃, 물과 에탄올 혼합물 밀도) 수용액은 말 그대로 물이 용매가 되는 용액을 뜻합니다. 그러면 에탄올 수용액이라는 것은 물과 에탄올의 혼합물이 되겠죠. 에탄올에는 하이드록시기(Hydroxyl group, -OH)가 있기 때문에 물에 잘 용해가 되어 수용액이 됩니다. 20℃에서 에탄올 수용액의 밀도(kg/L)는 아래 웹사이트에서 확인할 수가 있습니다. 참고로, 온도를 특정하는 이유는 온도에 따라 부피가 변하기 때문에 밀도가 달라지기 때문입니다. https://www.handymath.com/cgi-bin/ethanolwater3.cgi?submit=Entry Density and Concentration Calculator for Mixtures of Ethanol and Water at 20°C This is a table of den.. 2024. 3. 26.
화성암의 분류와 결정 크기 확인 실험 암석은 화성암, 퇴적암, 변성암의 세 종류로 분류가 되는데, 분류 기준은 암석의 생성 과정이 됩니다. 여기서, 화성암은 생성 과정을 살펴보면 마그마가 식어서 굳어지는 것이고, 생성 장소에 따라 화산암과 심성암으로 구분이 되는데, 여기서 화성암이 생성될 때 결정 크기를 확인하는 실험에 대해 정리를 해보겠습니다. 참고로 아래 링크의 마그마와 용암의 차이점에 대해 미리 읽어보시면 도움이 될 수 있습니다. 2024.01.23 - [과학] - 용암과 마그마의 차이 용암과 마그마의 차이 지구과학을 보다 보면 용암과 마그마가 자주 등장을 하는데 정확한 구분이 나와 있지 않아서 여기에 대해서 정리를 해봅니다. 용암과 마그마의 구분 우선 용암은 영어로 Lava라고 하고, 마그마는 jcspirit.tistory.com 마.. 2024. 3. 21.
방해석 염산 반응으로 기포 발생 원리 광물을 구분할 수 있는 특성으로 광물에 묽은 염산을 떨어뜨려 기체 발생으로 인한 거품이 생기는지 여부를 확인하는 방법이 사용될 수가 있는데, 이를 염산 반응이라고 하고 구분이 가능한 광물로 방해석이 주로 등장을 합니다. 이유는 방해석(Calcite)이 대표적인 탄산염 광물인데 성분이 탄산칼슘(CaCO3)이고 산과 만나면 이산화탄소를 생성시키기 때문입니다. 아래 링크의 탄산칼슘과 산의 반응으로 이산화탄소가 생성되는 내용을 참조하면 왜 염산 반응으로 거품이 생기는지 쉽게 이해를 할 수가 있습니다. 아래 링크에 반응식이 자세히 설명되어 있으니 참조하시면 됩니다. 2023.11.17 - [과학] - 산과 탄산칼슘 반응으로 이산화탄소 생성 반응식 산과 탄산칼슘 반응으로 이산화탄소 생성 반응식 탄산칼슘(CaCO3).. 2024. 3. 21.
조흔색의 개념과 광물의 구별 지구계의 구성 요소 중 지권은 층상 구조를 가지고 있는데 지각, 맨틀, 외핵, 내핵의 4개 층으로 구분이 됩니다. 여기서 지각은 다양한 암석으로 이루어져 있고, 암석은 또 여러 가지 광물로 이루어져 있죠. 여기서 광물을 구별할 수 있는 특성으로 색이나 조흔색, 굳기와 염산반응, 자성 등이 있는데요, 조흔색에 대해서 정리를 해보겠습니다. 광물의 특성인 조흔색 조흔색(條痕色)은 광물을 조흔판에 긁었을 때 나타나는 광물 가루의 색을 말합니다. 줄무늬로 나타나기 때문에 영어로 Streak이라고 표현하는데, 풍화되지 않은 광물의 표면을 조흔판에 긁으면 되고 여기서 조흔판은 streak plate라고 합니다. 일반적으로 조흔판은 유약을 바르지 않은 초벌구이 도자기 타일을 생각하면 됩니다. 따라서 초벌된 도자기 그릇.. 2024. 3. 21.
얼음의 밀도가 물보다 낮은 이유와 물의 밀도가 4℃에서 최대인 이유 물질의 상태변화에서 기체가 액체가 되는 액화(liquefaction), 그리고 액체가 고체가 되는 응고(solidification) 과정을 거치게 되면 물질의 밀도는 줄어들게 됩니다. 분자 간의 거리에 따른 인력이 커지게 되는 것인데, 일반적으로 액체에 비해 고체의 분자 결합이 더 가까워서 부피가 줄어들기 때문입니다. 참고로, 이 글을 보기 전에 밀도에 대해서는 아래 링크를 먼저 읽어보시면 도움이 될 수 있습니다. 2023.12.19 - [과학] - 밀도와 비중의 개념 밀도와 비중의 개념 흔히 혼동하는 물리량의 개념 중에 밀도와 비중이 있는데요, 사실 이러한 기본 물성에 대한 이해가 바탕이 되어야 여러 물리량을 볼 때 이해의 깊이가 달라지고 폭이 넓어지는 것이죠. 단순하게 jcspirit.tistory... 2024. 3. 20.
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