[화학(Chemistry)] 화학 - 공부하기
안녕하세요. 도도입니다.
이번에 작성할 글은 화학(Chemistry)입니다.
오늘날은 기술 문명사회입니다. 기술이 발달함에 따라서 과거에는 예를 들면, 비누 등으로 머리를 감았을 것이고,
무의식적으로 일상 속에서 마시는 음료수, 약 등을 이야기 할 수 있습니다.
과학 기술의 발달이 도래함에 따라서 비전문가의 사람들도 기본적인 배경지식이 더 중요해지는 사회가 되지 않았냐는 이야기로 시작하고자 합니다.
크게 화학이라고 하면 수학 공식도 좀 나와주고, 화학식 등이 무척 많아서 애로사항이 많다고 봅니다.
그렇게 심각하게 요구하지 않으며, 내가 화학을 소개하는 건 기본적인 배경 소양에 관한 것입니다.
1. 일상생활에서의 화학
가볍게 흥미를 돕기 위해서 일상생활을 통해서 화학을 소개하고자 합니다.
2018-07-22 22:30분 잠을 잡니다.
2018-07-22 09:30 잠을 자고 일어납니다.
잠을 잘 때 우리는 숨을 쉽니다.
공기(Air)가 존재하겠지요?
아침에 일어나서 물(Water)을 마십니다.
현대인이 마시는 물에는 크게 "정수기 물", "생수 물", "가열하여 냉각시킨 수돗물"이 있습니다.
중요한 것은 결과적으로는 정수기 물도 수돗물에서 공급받아져 나오는 물입니다.
이러한 것에도 화학이 적용됩니다.
2. 음식에서의 화학이란?
음식을 제작 활동을 하시는 분, 음식을 섭취하는 분, 음식을 관리 보관하는 분이 있습니다.
Fig 2-1) 식품 / 음식에 부착되어 있는 성분표시표
음식을 섭취하는 분이나 제작하는 분이나 관리하는 분이라면 공통적으로 살펴볼 수 있는 것들입니다.
물론 제대로 읽고 먹는 사람은 조금 드물긴 하지만 그렇습니다.
[첨부(Attachment)]
foodName.7z
3. 화학의 정의란?
화학에 대해서 정의를 가볍게 내려보겠습니다.
화학(Chemistry)은 물체, 특히 원자 및 분자계의 조성, 구조 성질, 반응에 관한 과학이라고 정의합니다.
이 글의 내용 조차도 어렵다고 느껴질 수도 있습니다.
원자는 무엇이냐?
분자계의 조성??
구조 성질??
반응에 대한 과학??
3. 화학자의 두 종류
화학자에 대해서 소개합니다. 두 가지 종류로 구분됩니다.
|
화학의 큰 분야 |
하나는 공학에 의한 화학자. |
세부분야: 고분자, 나노바이오테크, 재료, 소재 |
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하나는 과학에 의한 화학자. |
세부분야: ...... |
두 가지로 구성됩니다.
공학에 의한 화학자는 엔지니어의 역할로서 화학을 통하여 제품 등을 만듭니다.
과학에 의한 화학자는 화학의 기초 연구를 담당합니다.
4. 과학적 접근법과학자처럼 생각하는 방법입니다.
따로 숙지하고 암기할 필요는 절대 없으며, 해당 종사자가 된다면 숙달되게 되어있습니다.
1. 문제점이나 의문점에 관련이 있는 사실들 또는 자료를 수집한다.
2. 축적된 자료에 대한 설명이 가능하고, 추가 실험을 통해 시험해 볼 수 있는 가설을 세운다.
3. 가설을 시험하기 위한 추가 실험을 계획하고 수행한다.
4. 필요에 따라 얻어진 자료들과 모순되지 않도록 가설을 수정한다.
1. 문제점이나 의문점의 예를 하나 들어서 소개합니다.- 월요일까지 두 개의 시험을 준비해야 하고 실험 보고서를 제출해야 한다면 시간을 어떻게 나눌 것인가?
- 학교로 출발할 때 고속도로에 큰 사고가 있다는 소식을 들었다. 차 막힘을 피하고 빨리 가려면 어느 길로 가야 하는가?
2. 축적된 자료에 대해서 설명합니다. 그리고 가설을 수립합니다.- 월요일에 두 개의 시험을 준비합니다. - 축적 자료: 1개(OO1O과목/OOO1선생님) 시험공부 자료
- 축적 자료: 1개(OO2O과목/OOO2선생님) 시험공부 자료
가설1) OO1O과목의 OOO1선생님이 몇 장의 어디에서 시험에 나온다고 하셨다.
-> 예측이 가능한 가설 = 몇 장의 어디에서 나온다고 했으니 해당 부분을 보면 된다.
가설2) OO2O과목의 OOO2선생님이 몇 장의 어디까지 참고하라고 하셨다.
-> 예측이 가능한 가설 = 몇 장의 어디까지 내용을 잘 읽어보면 된다로 해석하면 될 것인가?
가설3) OO2O과목의 OOO2선생님이 문제를 변형한다고 하셨다.
-> 예측이 가능한 가설 = 선생님께서 어떤 학습지를 참고하여 문제를 출제하실까? (선생님의 책)
3. 가설의 시험
친구들을 모집합니다.
친구들에게 하나는 OO1O과목의 OOO1선생님의 시험 출제 경향을 파악하기 위해서 면담을 하라고 합니다.
친구들에게 하나는 OO2O과목의 OOO2선생님의 시험 출제 경향을 파악하기 위해서 면담을 하라고 합니다.
두 개의 교과목에 대한 시험 출제 경향을 취합합니다.
가설3에 대한 것은 선생님께서 책을 공유해주셨을 때의 이야기입니다.
선생님의 행동과 패턴을 유심히 관찰합니다.
선생님께서 자주 보시는 책을 관찰하면, 답이 보입니다.
OO1O과목의 OOO1선생님의 가설1은 거의 명확하다는 경험적인 데이터를 우연히 주변 학생으로부터 듣습니다.
가설1의 확실성이 추론됩니다.
OO2O과목의 OOO2선생님의 가설2, 가설3은 조금 더럽게 출제하는 경향이 강하다는 소문이 있습니다.
올해는 "바꿔 출제하신다더라." 라는 구두에 의한 가설도 존재합니다.
4. 얻어진 가설들을 취합하여 모순되지 않도록 자료 등을 수정합니다.
가설1은 확실하니 분류를 하도록 합니다.
가설2, 가설3은 더럽게 출제할 때를 대비하여 분류합니다.
3의 가설 시험을 추가적으로 진행이 완료될 수 있도록 몇 가지 가설을 추가해봅니다.
5. 물체에 대한 것
우주는 크게 물체와 에너지로 구성되어 있다. 자세한 것은 찾아보도록 하면 좋을 것이다.
물체는 3가지로 물리적 상태, 즉 고체, 액체, 기체로 존재한다.
= 고체(solid)는 서로 견고하게 결합하고 있는 입자들로 구성되어 있다.
5-1. 소금
그림 5-1-1) 소금
소금, 설탕, 수정, 금속과 같이 일성적으로 볼 수 있는 대부분의 고체는 결정(crystalline) 형태로 존재한다.
소금의 결정을 아래의 그림에 첨부했다. 구경해보길 바란다.
그림 5-1-2) 소금의 결정구조(Crystalline structure of salt)
일반인이 봤을 때, 소금의 결정구조를 관찰하면 조금 그렇다. 뭔가 이상하게 생겼다.
자세히 보면, 마치 기하학적인 구조를 가진다.
쉽게 소개하면, 기하학적인 구조라는 게 "사각형, 삼각형" 등과 같이 수리적으로 풀 수 있을 듯하게 생긴 형상을 말한다.
5-2. 플라스틱
이번에는 플라스틱에 대해서 소개하고자 한다.
플라스틱(Plastic), 유리(Glass / 글레스, 글라스), 젤 등은 기하학적인 패턴이 존재하지 않은 비결정성(amorphous) 고체라고 부른다.
그림 5-2-1, 폴리카보네이트, 플라스틱 화학 구조 스톡 사진
간단하게 요약하면, 비결정성이란 일정한 모양이나 형태가 없음을 의미한다.
5-3. 액체(Liquid)
액체(Liquid)는 일정한 부피는 가지고 있으나 모양은 고정되어 있지 않다.
그리고 액체를 구성하는 입자는 단단히 응집되어 있기는 하지만 견고하지 않다.
이들 입자들은 강한 인력에 의해 결합되어 있고, 서로 밀착되어 있지만, 자유롭게 움직일 수 있다.
액체가 적어도 어떤 건지 잘 관찰했으면 한다. 아래의 그림에 보면, 물이 흘러가는 동상이 있다.
이런 것도 액체가 될 수 있다.
그림 5-3-1, 액체의 예, Manneken Pis statue, Belgium.
(The version shown here is known to be a replica with the "original" in the Brussels Museum)
5-4. 기체(Gas)
기체(Gas)는 서로 독립적으로 움직이는 입자로 이루어져 있다.
기체는 일정하지 않은 부피와 정해지지 않은 모양을 가지고 있다. 기체 상태의 입자는 액체나 고체 상태를 유지시키는 입자간의 힘, 즉 인력을 극복할 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있다.
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그림 5-4-1) 헬륨가스의 예, 저음불가 |
그림 5-4-2) 헬륨가스의 예, 초고순도 |
6. 물체
물체(Matter)란 우주를 형성하는 모든 물질(Material)을 일컫는 것으로, 수천 가지의 독특한 물체가 존재한다.
물질(substance)이란 성분비가 일정하게 고정되어 있는 특별한 종류의 물체를 말한다.
그림 6-1) 물체의 분류
[첨부(Attachment)]
categories.7z
혼합물(Mixture)은 두 가지 이상의 물질(substance)로 이루어진 물질(material)이다.
균일할 수도 있고, 불균일할 수도 있다.
간단하게 이야기를 해서 일상생활에서 커피를 마신다고 하면, 커피 티(Coffee Tea)가 있고, 물(Water)가 있어야 한다.
그림 6-2) 물과 커피 티의 혼합물 = 물체(냉/온-커피)
[첨부(Attachment)]
coffeeTea.7z
바닷물도 하나의 예가 될 수 있다.
물 + 소금 + ?? + 등의 조합으로 이루어져 있다고 본다.
7. 과학적 표기법
수학, 물리, 역학 등에서도 공통적으로 사용한다.
과학자들은 측정값(measurement)으로 매우 크거나 매우 작은 수를 사용한다.
지구의 나이란 약 4,500,000,000이다.
이를 간결하게 표현하면, (45억)년 정도로 추정되고 있다라고 표현할 수 있다.
1. 과학적 표기법
예1) 5283을 과학적 표기법으로 작성하라.
2. 길이
미터법에서 길이의 표준 단위는 미터(meter, m)이다.
표 2-1. 길이의 미터법 단위
|
단위 |
약어 |
미터 량 |
지수 량 |
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킬로미터 |
km |
1000 m |
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미터 |
m |
1 m |
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데시미터 |
dm |
0.1 m |
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센티미터 |
cm |
0.01 m |
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|
밀리미터 |
mm |
0.001 m |
|
|
마이크로미터 |
|
0.000001 m |
|
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나노미터 |
nm |
0.000000001 m |
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|
옹스트롬 |
|
0.0000000001 m |
|
예) 215센티미터를 미터로 변환하시오.
3. 질량
다음은 질량에 관한 것이다.
질량(mass)은 그 물체를 이루고 있는 물질의 양으로 정의된다.
무게(Weight)는 그 물체에 대하여 지구의 중력이 작용하는 힘이다.
무게에 관한 대표적인 예로 "만유인력의 법칙"이 있다.
= 모든 물체는 서로 끌어당기는 힘을 가지고 있는데, 이를 만유인력이라 한다.
= 그 중에 물체와 지구 사이에 작용하는 힘을 중력이라 하는데, 이 중력이 물체를 끌어당기는 힘의 크기를 무게라 한다.
표 3-1. 질량의 미터법 단위
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단위 |
약어 |
미터 량 |
지수 량 |
|
킬로그램 |
kg |
1000 g |
 |
|
그램 |
g |
1 g |
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|
데시그램 |
dg |
0.1 g |
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센티그램 |
cg |
0.01 g |
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밀리그램 |
mg |
0.001 g |
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|
마이크로그램 |
 |
0.000001 g |
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예) 25그램을 밀리그램으로 변환하시오.
8. 온도 측정
열에너지(thermal energy)는 물질의 작은 입자들의 운동과 관련된 에너지의 형태이다.
존재하는 열에너지의 양에 따라, 주어진 계가 뜨겁다 또는 차갑다라고 말할 수 있다.
온도(temperature)는 열에너지의 세기에 대한 측정으로, 계의 크기에는 관계없이 계가 얼마나 뜨거운지를 나타낸다.
열(Heat)이란 용어는 온도 차이로 인한 에너지의 흐름을 나타낸다.
열은 항상 높은 온도 영역에서 낮은 온도 영역으로 이동한다.
섭씨 도 = 
켈빈(절대) = 
화씨 도 = 
그림 8-1) 화씨, 섭씨, 켈빈 척도
컴퓨터 프로그래머들은 이 식에 대해서 많이 코딩으로 접해봤을 것으로 보인다.
#include<iostream>
using namespace std;
void main()
{
double fahr, celsius;
cout << "화씨를 입력하세요\t";
cin >> fahr;
celsius = 5.0/9 * (fahr - 32 );
cout << "섭씨 " << fahr << "은 " << "섭씨 " << celsius << "입니다. \n";
}
컴퓨터 프로그래밍으로는 이런 형태로도 해결할 수가 있다.
실제 관련된 식을 소개한다.
9. 밀도(Density)
밀도(density, d)는 물질이 차지하는 부피에 대한 물질의 질량비이다. 그것은 단위 부피당 질량이고, 다음 식으로 나타낸다.
mass: 질량
volume: 부피
d(density): 밀도
여러 물질들의 밀도에 관한 자료이다.
https://namu.wiki/w/밀도
|
액체와 고체 |
기체 |
|
물질 |
밀도
(g/L, 0℃에서) |
물질 |
밀도
(g/L, 0℃에서) |
|
목재(미송) |
0.512 |
암모니아 |
0.771 |
|
에틸 알코올 |
0.789 |
수소 |
0.090 |
|
물 |
1.000* |
공기 |
1.293* |
비중에 관한 식을 소개하고자 한다.
specific gravity(sg, gr): 비중
density(liquid 또는 Solid) : 액체나 고체의 밀도
water density: 물의 밀도
10. 원소
원소(element)는 화학적 방법으로는 더 간단한 물질로 나누어질 수 없는 기본적인 물질이다.
원자(atom)란 원소의 가장 작은 입자를 말한다. 또는 화학 반응을 통해 더 쪼갤 수 없는 단위를 말한다. 현대 물리학의 관점에서 볼 때 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 중성자와 양성자로 구성된다. 또 핵반응을 통해서는 더 작은 단위로 나뉜다.
그림 10-1) Atom(원자)의 구조
10-1) 원소의 이름 및 원소 기호
원소의 이름은 다양한 근원에서 유래되었다. 많은 원소의 이름은 원소의 성질을 묘사하는 초기 그리스어, 라틴어, 독일어의 단어에서 유래되었다.
예를 들면 아이오딘은 "보라색 같은"이라는 의미의 그리스어 iodes에서 온 것이다.
원소 기호 또한 약자를 가지고 있다.
예를 들면, 핸드폰을 폰이라고 줄여서 부르기도 한다. 이런 것처럼 원소 기호 또한 축약어 형태의 원소 기호(Symbol, 읽기: 심볼)을 가진다.
그림 10-2) 표준 주기율표, 위키피디아
이것은 표준 주기율표라고 부른다.
굉장히 많다.
그림 10-2의 주기율표를 바탕으로 화학 원소를 작성하도록 하겠다.
표 10-1. 원소기호 작성 예
|
원자번호 |
원소 |
기호 |
|
13 |
알루미늄 |
Al |
|
14 |
규소 |
Si |
|
11 |
소듐 |
Na |
주기율표를 자세히 관찰하면,"금속, 준금속, 비금속"에 관한 것이 있다.
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1A |
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8A |
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1
H |
2A |
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금속 |
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3A |
4A |
5A |
6A |
7A |
He |
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3
Li |
4
Be |
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|
준금속 |
|
|
|
|
|
|
B |
C |
N |
O |
F |
Ne |
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11
Na |
12
Mg |
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비금속 |
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S |
Cl |
Ar |
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19
K |
20
Ca |
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Se |
Br |
Kr |
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38
Sr |
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|
Te |
I |
Xe |
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|
56
Ba |
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|
|
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|
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Po |
At |
Rn |
|
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88
Ra |
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|
Lv |
Uus |
Uno |
| |
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| |
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* |
58
Ce |
59
Pr |
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|
| |
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|
+ |
90
Th |
91
Pa |
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그림 10-3) 금속, 준금속, 비금속 분류된 주기율표
금속(金屬, metal)은 일반적으로 단단하고 광택이 있으며, 열 전도율과 전기 전도도가 높은 물질을 아우른다.
화학에서는 전이 금속과 전이후 금속을 통틀어 일컫는 표현으로 쓰이나, 간혹 준금속을 금속의 정의에 포함시키는 경우도 있다.
일반적으로 상온에서 고체 상태로 존재하며, 특유의 광택을 띠고 열과 전기를 잘 전달하는 도체로, 연성과 전성을 갖는다.
비금속(nonmetal)은 금속과 달리 광택이 없으며, 상대적으로 녹는점과 밀도가 낮다.
준금속(metalloid)은 몇 가지 원소(붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨, 폴로늄)으로 분류되며, 금속과 비금속의 중간적인 위치로 분류된다.
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1A |
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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8A |
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H |
2A |
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|
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|
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|
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3A |
4A |
5A |
6A |
7A |
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|
|
알 |
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|
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|
알 |
카 |
|
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|
비 |
|
카 |
리 |
|
|
|
전 |
이 |
금 |
속 |
|
|
|
|
|
|
|
할 |
활 |
|
리 |
토 |
|
|
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|
|
로 |
성 |
|
금 |
금 |
|
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|
젠 |
기 |
|
속 |
속 |
|
|
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체 |
그림 10-4) 화학 주기율표, 몇 개의 족은 고유한 이름을 가지고 있다.
화학을 친숙하게 하기 위해서 나름대로 요약하여 작성했습니다.
주기율표에 관한 몇 가지 이야기를 추가적으로 소개하겠다.
족(group)이라는 것이 있다. 족이라는 것은 세로열(column)에 정렬시키는 것이라고 한다.
그림 10-5에 잘 표현하고 있다.
그림 10-5) 족(Group)
예) 금속이 아닌 원소는 무엇인가? (주기율표를 보고 찾으시요.)
= Cl, S
힌트는 그림 10-3와 그림 10-2에 있다.
그림 10-2의 내용을 그림 10-3에 채워넣고 찾아낸다면 찾아낼 수 있다.
11. 이원자 원소
이원자 분자는 정확하게 두 개의 원자로 구성된다.(서로 같거나 또는 다른)
일곱 개의 원소는 이원자 분자(diatomic molecule)로 존재한다.
|
원소(Atom) |
기호 |
분자식 |
국문 읽기 |
정상 상태 |
|
수소 |
|
|
하이드로젠 |
무색 기체 |
|
질소 |
|
|
니트로 |
무색 기체 |
|
산소 |
|
|
옥시젠(Oxygen) |
무색 기체 |
|
플루오린 |
|
|
Fluorine
(플루오린) |
연노란색 기체 |
|
염소 |
|
|
찾아보기 바람. |
녹황색 기체 |
|
브로민 |
|
|
찾아보기 바람. |
적갈색 액체 |
|
아이오딘 |
|
|
찾아보기 바람. |
청흥색 고체 |
표 11-1. 이원자 분소로 존재하는 원소(elements that exist as diatomic molecules)
자연계에서 유리된 상태로 발견되든, 실험실에서 제조되든지간에, 이 원소들의 분자는 항상 두 개의 원자로 되어 있다.
11-1. 원소의 분류
원소 기호는 원소를 표기하거나, 원소로 이루어진 분자의 성분비를 나타내거나 화합물의 원소 성분비를 나타내기 위해 사용한다.
그림 11-1) 원소의 분류
[첨부(Attachment)]
typeOfElements.7z
12. 화합물과 화학식
화합물(compound)은 두 가지 이상의 원소가 일정한 질량비로 화학적으로 결합하여 구성된 특정 물질을 말한다.
화합물을 구성하는 각 원소들의 원자들은 정수비로 결합하여, 분수 형태로는 절대로 결합하지 않는다.
화합물에도 종류가 있다.
크게 분자 화합물과 이온 결합 화합물로 나누어진다.
그림 12-1, 화합물
[첨부(Attachment)]
TypeOfcompound.7z
몇 가지 용어를 정리해보고자 한다.
|
번호 |
명칭 |
설명(Description) |
비고(Remarks) |
|
1 |
분자(molecule) |
둘 이상의 원자가 결합하여 형성된 전하를 띠지 않은 가장 작은 화합물의 개별단위 |
|
|
2 |
이온(ion) |
양전하 또는 음전하를 띤 원자나 원자단을 말한다. |
|
|
3 |
양이온(cation) |
양전하를 띤 이온 |
|
|
4 |
음이온(anion) |
음전하를 띤 이온 |
|
(예)
|
|
표기 |
표기 |
|
기호 |
 |
 |
|
읽기 |
양이온
- (엔에이 플러스)
- (양이온 소듐) |
음이온
- 플루오린(음이온)
- (음이온 플루오린) |
다음은 화학식 읽는 방법에 대해서 소개한다.
그림 12-2. 화학식 읽기 1, 도도(Dodo)
그림 12-3. 화학식 읽기 2, 도도(Dodo)
그림 12-3. 화학식 읽기 1, 도도(Dodo)
[첨부(Attachment)]
Formula.7z
Formula_expression.7z
13. 자연에서의 물질 성질 그리고 변화
물질은 크게 두 가지로 인식된다.
물리적 성질(Physical Property)와 화학적 성질(Chemical Property)로 구성된다.
(1) 물리적 성질(Physical Property)는 "조성의 변화 없이 결정될 수 있는 물질의 고유한 특성으로서, 물질의 물리적인 실체와 관련이 있다.
예를 들면, "색깔, 맛, 냄새, 물질의 상태(고체, 액체, 기체), 밀도(Density), 녹는점, 끊는점" 등이 있다.
(2) 화학적 성질(Chemical Property)는 다른 물질과의 반응이나 분해에 의해 새로운 물질을 형성하는 물질의 능력을 말한다.
예를 들면, "연소열, 생성 엔탈피, 독성도, 주어진 환경에서의 화학적 안정성, 가연성, 산화수" 등이 있다.
재료과학에서는 재료적인 성질을 따지기 위해서 화학적 성질을 이야기하기도 한다.
13-1. 변화
물체는 두 가지 변화, 즉 물리적 변화와 화학적 변화를 할 수 있다.
(1) 물리적 변화(Physical Change)는 조성의 변화가 없는 물체의 상태 또는 물리적 성질(크기, 모양, 밀도 등)의 변화이다.
물리적 변화를 실험할 수 있는 대표적인 예로 "선팽창계수"가 있다.
물리(Physical)를 공부하지 않았어도 이해할 수 있도록 소개하겠다.
그림 13-1-1. 선팽창계수 실험의 예, 도도(Dodo)
크게 3가지의 형태로 구분될 수가 있다.
이론적인 계산값과 실험에 의한 실험 계산값은 다소 차이가 있을 수 있다.
[첨부(Attachment)]
change.7z
다음 소개할 것은 화학적인 변화이다.
(2) 화학적 변화는 원래의 물질과 다른 성질과 조성을 가지는 새로운 물질이 형성된다.
[예] 커피 + 물
1. 순수한 물이 있다. (H2O)
2. 커피 티의 커피 가루를 물에 넣는다. (???)
3. 커피 가루를 흔든다. (H2O + ???)
간단하게 이런 게 예가 될 수 있다.
또 대표적인 예로는 "전기분해" 등이 있을 수도 있다.
화학적 변화에서도 물리(Physics)처럼 운동 에너지가 존재한다.
14. 에너지(Energy)에너지(Energy)란 물체가 일할 수 있는 능력이다.
에너지는 여러 가지 형태로 존재한다.
에너지의 형태에는 크게 몇 가지가 있다.
예를 들면, "기계, 화학, 전기, 열, 핵 복사 또는 빛 에너지" 등이 있다.
물체는 퍼텐션 에너지(Potential Energy, PE)와 운동 에너지(Kinetic Energy, KE)를 가질 수 있다.
(1) 퍼텐션 에너지(Potential Energy, PE)는 축적된 에너지 또는 대상물이 그것의 상대적인 위치 때문에 지니게 되는 에너지이다.
(2) 운동 에너지(Kinetic Energy, KE)는 물체의 운동에 기인한 에너지이다.
두 가지를 한 번에 예를 들어서 소개하겠다.
놀이동산에 가면 범퍼카가 있다.
그림 14-1. 범퍼카의 정지 상태, 도도(Dodo)
그림 14-1에서 "휘발유, 경유, 전기"를 예를 들었다.
이 밖에도 "수소, 공기 등" 많이 있을 것이다.
그림 14-2. 범퍼카의 움직임, 도도(Dodo)
그림으로서 간단하게 키네틱 에너지와 퍼텐셜 에너지를 소개하였다.
[첨부(Attachment)]
energy.7z
키네틱 에너지와 퍼텐션 에너지에 대한 것은 물리에서도 소개된다.
= 위치 에너지(퍼텐션 에너지), 키네틱 에너지(운동 에너지)
15. 열: 정량적인 측정
(1) 단위(Unit)
에너지에 대한 SI 유도 단위는 주울(joule)이다.
열에너지에 대한 또 다른 단위는 칼로리(Calorie)이다.
그림 15-1. 칼로리와 줄로 표현한 열에 관한 단위
(2) 비열(Specific Heat)
비열은 물질이 1g의 온도를 1℃ 변화시키는데 필요한 열의 양(잃거나 얻은)이다.
(3) 열에 관한 식
-> 비열에 관한 식이다.
= (물질의 질량)(물질의 비열)(온도
) = 열(Heat)
(3-1) 예 - 비열 데이터
물에 대해서 하나 예를 들겠다.
다음의 물질은 물이 20도일 때 측정한 비열이다.
|
물질 |
비열(J/g℃) |
비열(cal/g℃) |
|
물 |
4.184 |
1.000 |
열에 관하여 구하고 싶다고 하면 다음과 같이 해결하면 된다.
(3-2) 예 - 온도의 변화
|
번호 |
구분 |
온도 |
|
1 |
변화(전) |
0 |
|
2 |
변화(후) |
10 |
[예] - 물 120g이 주어졌다고 하자. 온도를 10도 상승시키는 데 필요한 열은 얼마일까?
[흥미로운 계산 방법]
그림 15-1. 스프레드시트를 활용한 계산, 도도(Dodo)
계산을 하는 데 있어서 이런 방법도 존재한다.
[첨부(Attachment)]
calculate.7z
흥미로운 주제: 데이터 처리[MySQL] SQL을 활용한 "열 - 단위 환산 출력하기",
http://yyman.tistory.com/1080, 2018.07.29 16:40
16. 참고자료(Reference)
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= 인터넷 익스플로러 미지원, 엣지, 파이어폭스, 크롬 지원
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