과학 교육

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번개나 벼락의 원인이나 과정은 그리 간단하지 않아서 아직 명확히 알려지지 않은 부분도 있다. 구름과 땅 사이의 방전 즉, 벼락을 예로 들면, 가령 소나기 구름이 형성될 때 그 내부에서는 일련의 어떤 과정을 통해 전하가 분리되어 구름 윗부분에는 양전하가, 아랫부분에는 음전하가 모이게 된다. 이렇게 모인 음전하가 꾸불꾸불한 경로(stepped leader)를 통해 땅으로 향하고 이것이 땅에서 수십m 정도에 이르게 되면 땅과의 전위차가 점점 커지게 되어 그 부근의 뾰족한 부분으로부터 양전하의 이동을 유도하고 결국 이 두 경로가 연결된다. 이렇게 연결된 통로를 통해 땅으로부터 구름으로 큰 전류가 이동하면서(이를 return stroke라 한다.) 우리가 보는 밝은 번갯불이 만들어진다. 이 return stroke가 구름에 이르면 다시 dart leader라고 하는 전하의 이동이 처음 만들어진 경로를

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페놀프탈레인 시험용액은 투명 용액으로서 산성이나 중성에서는 색을 나타내지 않고, 염기성에서는 붉은색이 된다. 소금물은 중성이므로 페놀프탈레인을 넣어도 색깔의 변화는 없다. 소금물에 전기가 흐를 때, 각 전극에서 일어나는 반응은 다음과 같다. (+) 극 : 2Cl - → Cl 2 + 2e - (-) 극 : 2H 2 O + 2e - → 2OH - + H 2 ↑ 전체 반응 : 2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 ↑ + Cl 2

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독특한 환경조건에서만 살 수 있는 생물을 지표생물이라 한다. 이러한 지표생물을 이용하면 그 지역의 환경조건이나 오염정도를 알 수 있다. 수질오염정도는 식물이나 민물고기 외에 옆새우나 플라나리아, 곤충의 유충과 같이 물 밑바닥이나 물풀 사이에 사는 작은 동물들을 이용해서 알아낼 수 있다. 간단한 정수과정만을 거쳐 식수로 사용이 가능한 깨끗한 물인 1급수에는 열목어, 쉬리, 옆새우, 플라나리아 등이 산다. 이들 지표생물들은 대개 강의 최상류나 계곡에서 볼 수 있다. 식수로 사용이 가능하며 수영도 할 수 있는 2급수에서는 꺽지, 피라미, 갈겨니 등을 발견할 수 있다. 3급수에는 붕어, 잉어, 거머리, 미꾸라지 등 사는데, 이 물은 공업용수로 사용된다. 그리고 4급수에서는 실지렁이, 깔따구, 모기붙이 유충 등이 서식하는데, 이

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1. 화석은 어떻게 생기나? 바다나 호수에서 살던 물고기나 조개가 죽으면 바다나 호수 바닥에 가로로 놓인다.→ 세월이 흐르면 물고기나 조개의 주검 위에 모래나 진흙 같은 것이 점점 쌓이게 된다.→ 물고기나 조개의 주검 위에 쌓인 모래나 진흙은 차츰 단단한 바위로 변해간다.→ 또 다시 오랜 세월이 흐르는 동안에 바다나 호수 바닥이 지각 변동을 받게 된다.

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1. 힘이란? 힘은 주위에서 많이 쓰는 말이죠? 흔히 "야, 저 사람은 힘세게 보인다"라든가, "나는 너무 힘이 없어"라는 말들에서 힘이 무엇이라는 것은 대략 알 수 있다. 하지만 물리학에서 말하는 힘은 생각보다는 복잡하고, 그 실체를 느끼기도 쉽지는 않다. 우선 기억해야 할 것은 힘이란 벡터(vector)라는 사실이다. 벡터란 크기와 방향을 동시에 가지는 물리량이다. 물리량은 스칼라(scalar)와 벡터로 나뉘는데, 스칼라는 방향은 상관없이 크기만을 가지는 양이다. 예를 들어 에너지, 질량 등은 스칼라이고, 힘, 운동량 등은 벡터이다. 힘의 크기는 기본적으로 질량과 가속도의 곱으로 표시된다. F=ma란 공식은 뉴턴의 제2법칙이란 것으로 힘이 질량에다 가속도를 곱한 양이라

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수력발전소에서 전기를 생산하여 우리 가정에서 사용하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 높은 곳에 있는 저수지의 물이 발전기의 터빈을 돌림으로서 전기가 발생한다. 발전된 전기는 고전압으로 승압되어 먼 곳까지 이동하여 변전소를 거쳐서 220V로 강압되어 가정으로 전달된다. 물의 낙차를 이용할 때, 높은 곳에서 떨어지는 물을 이용하는 것이 아니라 저수지의 바닥과 댐의 바깥쪽에 있는 발전소 간에 연결된 관으로 빠져 나오는 물을 이용한다. 발전된 전기의 에너지는 물이 가지고 있는 위치 에너지이다. 물의 위치 에너지를 모두 전기 에너지로 바꾸는 것은 불가능하다. 터빈이 돌아갈 때의 마찰력, 물이 관을 빠져 나올 때

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기구가 뜨는 이유는 부력 때문이다. 이는 유명한 아르키메데스의 원리를 생각하면 훨씬 이해하기 쉽다. 즉 공기가 가득 채워져있는 공간에 공기보다 가벼운 가스가 있으면 가스의 무게보다 큰 부력이 작용하여 기구가 상승하는 (혹은 공기에 의해 떠오르는) 것이다. 이러한 원리에 바탕해 1783년 프랑스의 몽골피에 형제는 최초로 기구를 사용하여 43km 정도의 거리를 여행할 수 있었다고 한다(고도는 알려져 있지 않다). 좀 더 구체적으로 수소가스를 넣은 기구의 부력을 계산해보자. 기구의 체적을 100m 3 , 기구의 무게를 12kg, 수소가스의 무게를 8kg, 공기의 밀도를 0.0013g/cm 3 이라고 하면, ● 지상에서 기구에 작용하는 힘(부력) = 기구의 체적 × 지상에

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구리판이 회전하면서 전류가 만들어지고 회전하는 전류는 구리판에 수직한 방향으로 자기장을 만들며, 이 자기장이 자석을 밀어올리게 한다.

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1. 구름이 생기는 원리? 플라스크에 공기펌프를 이용하여 공기를 넣으면 공기가 압축되지요. 공기가 압축되면 기온은 상승하게 됩니다. 이때 고무마개가 내부압력에 의하여 밀려나오면 플라스크 속의 공기는 다시 급격하게 팽창됩니다. 따라서 기온이 내려가 공기는 과포화상태가 되고, 응결된 물방울들로 인해 플라스크 속이 흐려지게 되는 거지요. 구름은 비교적 습한

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BOD의 단위인 ppm은 1백만 분의 1그램을 표시하는 양이므로 mg/L로 표시할 수 있다. 즉 된장국 1리터에 들어있는 유기물을 분해하는 데 산소 52500mg이 필요하다는 뜻이다. 그러나 물 1리터에 그렇게 많은 산소가 녹을 수 없다. 10℃를 기준으로 할 때, 물 1리터에 최대한으로 녹을 수 있는 산소량('포화용존산소량'이라 부른다)은 11.33mg에 불과하다. 그리고 물고기가 살 수 있으려면 최소한 용존산소량, 즉 DO가 5ppm은 되어야 한다. 따라서 호기성 미생물이 산소를 6.33mg까지 사용하면 물고기가 생존하는 데 큰 지장이 없게 된다. 다시 말해서 된장국의 BOD를 6.33ppm으로 낮춰야 물고기가 생존할 수 있는 것이다. 그렇다면 오염된 물을 몇 배로 희석해야 할까? 예를 들어 된장국의 경우

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