이번 포스팅에서는 열 전달에 따른 물질의 상변화에 따른 증발, 응축, 끓음, 녹음과 응고에 대해 알아보겠습니다. 상변화 물질은 네 개의 상(상태)으로 존재합니다. 예를 들어, 얼음은 물의 고체 상태 입니다. 내부 에너지를 증가 시키면 분자 운동이 증가하여 얼음 구조를 깨고 액체 상태인 물이 됩니다. 에너지를 더 공급하면 액체 상태는 기체 상태로 변합니다. 에너지를 더 공급하면 분자는 이온과 … Read more
더운 물체에서 차가운 물체로 열이 전달됩니다. 여러 물체가 열 적으로 접촉하면 더운 물체는 차가워지고 차가운 물체는 더워져서 모두 같은 온도에 이르게 됩니다. 이러한 열 전달은 전도, 대류, 복사로 이루어집니다. 전도 쇠 못을 불에 달구면서 한쪽 끝을 손으로 쥐면 금방 뜨거워 놓치게 됩니다. 그러나 짧은 유리 막대를 달구면 보다 오랜 시간이 지난 후에 뜨거워집니다. 이 두 … Read more
지난 포스팅에서 배운 열과 내부에너지에 대한 것을 오늘 열역학법칙(Law of thermodynamics)를 통해서 다시 한번 정리해봅시다. 열역학(thermodynamics)라는 말은 그리스어로 “열의 움직임”이라는 말에서 유래되었습니다. 열역학 법칙 내부에너지가 열의 형태로 이동하면 에너지 보존 법칙에 따라 한쪾에서 잃은 에너지는 다른 쪽에서 얻는 에너지와 같아집니다. 에너지 보존 법칙을 열 체계에 적용할 때 열역학 제1법칙(first law of thermodynamics)이라고 부르며 다음과 같이 … Read more
모든 형태의 물질은 끊임없이 움직이는 원자나 분자로 구성되어 있습니다. 구성 입자들의 이동이 느리면 고체가 되고, 빠르면 액체가 됩니다. 그러다가 너무 빨라서 연결이 끊어져 느슨해지면 비로소 기체가 됩니다. 더욱 빠르게 운동하여 분자까지도 분해되면 플라즈마(plasma)가 됩니다. 플라즈마는 우주의 주된 물질상태입니다. 이들 네 개의 물질 상태는 입자들의 운동 정도에 따라 결정됩니다. 온도 어떤 기준에 대해서 물체가 얼마나 뜨겁고 … Read more
기체와 액체의 중요한 차이점은 분자 사이의 거리입니다. 기체에서 분자들은 서로 멀리 떨어져 있고 액체나 고체 상태에서는 존재하는 분자 사이의 응집력이 없습니다. 반대로 기체 상태에서는 분자들의 운동이 덜 제한 받는다. 즉, 기체는 팽창하여 채울 수 있는 모든 공간을 채우며 기체를 담은 그릇의 벽에 압력을 가합니다. 지구나 별들의 대기처럼 기체 양이 대단히 많을 때는 중력이 대기의 크기나 … Read more
액체와 기체는 흐르는 성질을 가지고 있습니다. 그래서 이들을 유체라 부릅니다. 이들은 모두 유체이기 때문에 유사한 역학법칙을 따릅니다. 이 유체를 공부하기 위해서는 두 개의 새로운 개념을 도입해야 하는데 그것은 바로 밀도와 압력 입니다. 밀도: 밀도(density)란 고체나 액체 또는 기체에서 물질의 중요한 특성 중 하나로 물질의 밀집된 정도를 나타내는 척도입니다. 단위 부피의 ‘무거움’이나 ‘가벼움’의 정도를 나타냅니다. 즉, … Read more
우리 우주 내에서 에너지와 관련된 가장 중요한 법칙은 바로 에너지 보존입니다. 이 원리는 에너지가 생성되거나 없어질 수 없다는 것을 나타냅니다. 오히려 에너지는 단순히 한 형태에서 다른 형태로 변형되거나 전달됩니다. 말뚝을 박는 기계의 동작을 생각해보며 에너지 변화를 생각해 봅시다. 망치를 위로 올리면서 한 일이 망치의 퍼텐셜에너지로 저장되었다가 망치가 떨어질 때 운동에너지로 전환됩니다. 이러한 에너지 전달로 … Read more
오늘은 모든 과학에서 가장 중심이 되는 개념인 에너지에 대해 알아보도록 합시다. 물질과 에너지가 결합된 것이 우주입니다. 물질은 실체이고 에너지는 그 실체를 움직이게 하는 것입니다. 물질은 느낄 수 있고 볼 수 있습니다. 물질은 질량이 있으며 공간을 점유합니다. 이런 물질에 비해서 에너지는 추상적인 개념입니다. 다양한 에너지 중 대부분은 볼 수도, 냄새를 맡을 수도, 촉감을 느낄 수도 없습니다. … Read more
뉴턴의 운동 법칙을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 지금까지 우리는 주로 미는 힘과 당기는 힘의 역학을 탐구했습니다. 더 넓은 맥락에서 보면, 힘은 고립되어 행동하지 않스빈다. 오히려 두 엔터티(entity) 간의 상호작용(interaction)을 유발합니다. 손으로 벽을 밀어보세요. 벽에 힘을 가하는 것 외에도 흥미로운 일이 발생합니다. 벽이 손에 닿아 뒤로 밀려납니다. 이러한 상호 작용은 손가락에 느껴지는 압력에서 분명하게 나타납니다. 이러한 … Read more
이전 포스팅에서 갈릴레오의 운동에 대한 개념을 배웠습니다.1642년 갈릴레오가 죽은 직후 태어난 아이작 뉴턴은 물리학 분야에 지대한 공헌을 했습니다. 23세의 나이에 뉴턴은 물리적 세계에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으킨 세 가지 운동 법칙을 공식화했습니다. 이러한 법칙은 그의 유명한 작품인 Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica 또는 _Principia_에서 처음으로 제시되었습니다. 관성의 법칙으로 알려진 뉴턴의 운동 제1법칙은 갈릴레오의 관성 개념을 … Read more
