생활속의 물리학

목차

▣소리는 어떻게 전파될까요?

▣별빛이 깜박이는 이유는 무엇일까요?

▣개똥벌레는 어떻게 빛을 낼까요?

▣더우면 왜 땀이 날까요?

▣사과에는 왜 여러 가지 색이 있을까요?

▣귀는 왜 두 개일까요?

▣ 무거운 비행기가 어떻게 하늘을 날 수 있을까요?

▣나침반의 N극은 왜 북쪽을 향할까요?

▣레이저란?

▣ 전기는 어디서 올까요?

▣유리는 왜 투명한가?

▣ 바닷물은 왜 마실 수 없을까?

▣압력솥에 밥을 하면 빨리 되는 이유는 무엇일까?

▣ 전자레인지의 원리

▣ 철새들은 어떻게 방향을 찾을까?
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본문내용

통의 얼음과 구별하기 위하여 드라이아이스(마른얼음)라고 부른다.
이 드라이아이스는 탄산가스(이산화탄소) 덩어리에 불과하다. 대기압 하에서 탄산가스를 -79 로 냉각시키면 드라이 아이스가 되고, 이것을 -78 이상으로 데우면 바로 탄산가스가 된다. 액체 이산화탄소를 얻으려면 기체 이산화탄소에 압력을 가해야 한다. 압력을 73기압으로 가하면 31 에서 액체가 된다. 이 온도를 흔히 임계온도라 부른다. 왜냐하면 이보다 높은 온도에서는 아무리 높은 압력을 가해도 액체 이산화탄소를 얻을 수 없기 때문이다. 실험실에서는 종종 100 , 300기압에서 이산화탄소를 사용한다. 이런 조건에서 이산화탄소는 액체도, 기체도 아닌 상태에 있어 이를 초임계 유체상태라 부른다.
이산화탄소는 냄새와 맛이 없고 불에 타지 않으며 공기보다 무거워 불을 끄는 소화제로 쓰인다. 액체 이산화탄소는 기화해도 나쁜 잔유물이 없는데다 값이 싸고 화학반응에 별로 참여하지 않으며 점성도가 매우 낮고 기름, 지방, 카페인, 향료 및 기타 식물성분을 잘 용해시킨다. 따라서 이들을 용출하는 데 많이 사용하고 있다. 또 초임계 유체상태 이산화탄소는 약용식물, 꽃, 양념 등에서 유용성분을 추출하는 데 널리 사용되고 있다. 이 유체 이산화탄소와 액체 이산화탄소는 커피에서 카페인을 추출해 무카페인 커피를 만드는 데도 사용한다. 또 포테이토 칩 표면에 있는 기름을 액체 이산화탄소로 닦으면 표면의 지방 함량이 크게 줄어든다.
그런데 쇼 무대에서 볼 수 있는 안개는 이산화탄소가 아니라는 것이다. 드라이 아이스를 기화시키거나 액체 이산화탄소를 증발시키면 주위 열을 어찌나 많이 빼앗는지 공기 속에 있는 습기가 작은 물방울로 엉기거나 얼어 허옇게 안개를 만든다. 우리는 기체가 된 이산화탄소가 아니라 이런 물방울과 미세한 물얼음을 볼 따름이다.
드라이 아이스는 -78 이하에서만 존재하므로 우리가 보는 드라이 아이스 덩어리나 가루는 상상도 못하게 차가운 얼음이다. 드라이아이스가 날아간 자리가 종종 축축히 젖는데 이는 드라이아이스때문이 아니다. 드라이 아이스가 승화할 때 그 표면에 공기 중의 수분이 엉겨서 얼어붙어 있다가 드라이 아이스가 모두 승화한 뒤 이렇게 생긴 젖은 얼음(물 얼음)이 녹기 때문이다.
연료를 태울 때 생기는 이산화탄소가 온실효과를 일으켜 이 지구에 온난화 현상을 갖고 온다고 하여 항시 공해와 연결시켜 생각하고 있는데, 그 기체가 고체가 되면 드라이아이스가 되니 상태변화란 참으로 재미있는 현상이다.
<드라이아이스 취급 시 유의 사항>
피부에 직접 접촉할 경우 화상의 위험이 있으므로 반드시 장갑을 끼고 사용하여야 한다.
드라이아이스는 승화 시 기체를 발생하므로 밀폐된 용기에 보관할 때는 배출구를 낸다.
밀폐된 좁은 공간에서 취급할 경우 호흡 장애 또는 질식의 우려가 있으므로 환기를 요한다.
▣ 뱀눈은 적외선 투시카메라?
지루한 겨울도 막바지에 다다르고 있다. 봄이 기다려지는 것은 따뜻한 날씨 못지 않게 꽃과 새싹이 펼치는 자연의 다채로움 때문이기도 하다. 우리는 이런 아름다움을 느낄 수 있는 정밀한 눈을 갖고 있다. 사람의 눈은 1만7000가지 색깔을 구별할 수 있다. 하지만 그렇다고 해서 어깨를 으쓱거릴 이유는 없다. 사람이 보지 못하는 세상을 바라보는 동물들도 얼마든지 있기 때문이다.
가장 민감한 눈을 갖고 있는 동물은 높은 하늘을 날며 먹이를 잡는 육식성 새다. 매는 인간에 비해 4∼8배나 멀리 볼 수 있다. 매는 색을 감지하는 원추세포의 밀도가 인간의 다섯배에 이르기 때문에 선명한 천연색 영상을 본다. 그러나 이들도 밤이 되면 맥을 못 춘다. 매의 눈에는 어둠 속에서 희미한 빛을 감지하는 간상세포가 거의 없기 때문이다.
어두울수록 눈에 빛을 발하는 고양이는 눈동자가 사람처럼 동그랗지 않고 세로로 길쭉하다. 이런 눈은 눈동자를 가늘 게 수축시켜 빛을 모을 수 있으므로 미세한 빛으로도 뚜렷히 볼 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또 망막 뒤에는 거울 같은 반사막이 있어 망막이 흡수하지 못한 빛을 다시 흡수한다. 이때 흡수되지 못하고 반사되는 빛 때문에 고양이의 눈은 어둠 속에서 빛난다.
반면 놀라운 후각과 청각을 지닌 개는 시각이 평편없다. 또 완전한 색맹이어서 개가 보는 세상은 오래된 흑백 텔레비전이 내보내는 화면 같다. 시각장애자를 도와주는 맹도견이 신호등을 구별하는 것은 혹독하게 훈련을 받은 결과이다. 대부분의 포유류는 개처럼 색맹이다. 이는 포유류의 조상이 색깔이 중요하지 않는 밤에 활동하는 동물이었다는 사실을 암시한다.
한편 차가운 섬뜩함으로 우리를 유혹하는 뱀은 사람이 볼 수 없는 세상을 바라본다. 가시광선의 붉은색 바깥쪽에 있는 적외선을 감지하기 때문이다. 적외선은 열선이기 때문에 뱀은 먹이가 발산하는 열을 느끼고 접근하는 것이다. 적외선 투시카메라 같은 뱀의 눈에는 수영복 차림의 미녀가 알몸으로 보일지도 모른다.
경칩이 되면 개울까에 모습을 드러낼 개구리는 보통 동물의 눈과 달리 눈동자가 고정돼 있다. 이 때문에 물체가 움직이지 않으면 아무 것도 볼 수 없다. 물고기의 눈도 마찬가지이다. 그러나 시야에 파리 같은 움직이는 물체가 들어오면 즉시 알아차릴 수 있다.쓸데없이 이것저것 보느니 꼭 필요한 것만 챙기겠다는 것이다.
꽃이 피면 어디선가 날아오는 나비와 벌 같은 곤충의 눈은 어떨까? 곤충의 눈은 그 모양부터가 상당히 다르다. 곤충은 홑눈이 수천개 모인 겹눈으로 세상을 모자이크처럼 바라본다. 따라서 해상도는 떨어지지만 나름대로 장점이 있다. 모자이크 세상에서는 물체의 움직임이 더욱 과정돼 보이기 때문에 어떤 움직임도 놓치지 않기 때문이다. 파리채를 휘둘러도 번번이 파리를 놓치는 이유이다.
한편 곤충은 인간이 볼 수 없는 자외선을 볼 수 있다. 벌과 나비가 정확히 어떻게 꽃을 보는지는 알 수 없지만 감지 영역이 비슷한 자외선 카메라로 꽃을 찍어보면 놀라운 영상을 얻을 수 있다. 사람의 눈에는 한 색으로 보이는 꽃잎이 자외선으로 보면 꿀이 있는 중앙으로 갈수록 짙어진다. 식물이 수정을 위해 벌과 나비를 끌어들이는 전략인 셈이다. 결국 인간은 식물의 의도와는 무관하게 꽃의 아름다움을 감상하고 있는 셈이다

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