사용자:Dolicom/과학/생활과학
일상 생활에 상식으로 알아야 과학. 일상에 숨어있다.
온도와 습도 편집
온도란 편집
이 부분의 본문은 온도입니다.온도(溫度, temperature)은 물질의 뜨겁고 찬 정도를 나타내는 물리량이다. 온도는 물리학에서 가장 기초적이고 중요한 물리량 중 하나이다. 온도는 일반적으로 다음 두 가지 방법으로 정의된다.
일반적인 정의의 온도는 온도의 경험적인 개념과, 독립적인 온도의 존재성을 보장하는 열역학 제 0법칙에 기초한다. 일반적인 정의의 온도는 온도의 기준을 통해 만들어진 온도계로 측정되는 값이다.
열역학적 정의의 온도는 19세기 중반 열기관과 열역학에서 이어지는 통계역학이 발전되면서 에너지와 엔트로피간의 이해가 높아지면서 파생되어 나왔다. 열역학적 정의의 온도는 에너지를 엔트로피로 편미분한 값으로 나타내지며, 다양한 기초적인 물리법칙과 근본적으로 관련되어있다. 열역학적 정의의 온도는 계의 평형이 이뤄지지 않으면 정의할 수 없다.
온도의 국제 단위는 켈빈(K)이다. 켈빈은 물의 삼중점의 열역학적 온도의 1/273.16으로 정의된다. 일반적인 정의에 사용되는 온도 기준에 열역학적 정의의 온도를 사용함으로써 일반적인 정의의 온도라도 물리학적인 의미, 다양한 기초적인 물리법칙과의 관련성을 만들 수 있다.
- 온도의 일반적인 정의가 갖는 성질
온도의 일반적인 정의는 그 자체로 다음을 보장한다.
첫째, 온도가 다른 물체를 열 교환이 일어날 수 있도록 접촉시켰을 때 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 자발적으로 열이 흐르게 된다.
둘째, 두 물체가 충분한 열 교환을 통해서 열 평형에 이르렀을 때 두 물체의 온도는 같게 된다.
온도의 일반적인 정의 편집
[1] 열역학 제 0법칙은 "어떤 계 A와 B가 열적 평형상태에 있고, B와 C가 열적 평형상태에 있으면, A와 C도 열평형상태에 있다."이다. 이는 앞서 말한 온도의 개념을 생각해본다면 온도, 즉 "자발적으로 에너지를 밖으로 배출하려고 하는 성질의 정도"가 외부에 접촉한 계와 상관없이 독립적인 물리량으로 존재함을 알 수 있다. 따라서, 우리는 기준이 되는 계 몇 개를 정하고 다른 계들을 그 계와 접촉시켜 열이 흐르는 방향을 봄으로써 계의 온도의 상대적인 높낮음을 알 수 있다. 이러한 상대적인 높낮음을 절대 온도( K)나 섭씨 온도( °C)와 같이 기준을 만들어 정한다면 어떠한 계의 온도는 그 기준 내에서 이론적으로 정의가 된다. 온도의 기준과 온도에 따른 부가적인 성질들(알코올의 부피증가, 흑체복사 등)을 통해서 온도계를 만들 수 있고, 온도의 일반적인 정의는 "정해진 온도의 기준에 의하여 만들어진 온도계에서 측정되는 값"이라고 할 수 있다.
단위 편집
온도의 단위로는 여러 가지가 있는데 현재 국제 표준화 기구(ISO) 에서는 국제단위계(International System of Unit, SI)로 켈빈(K)을 사용하고 있다. 켈빈(K)은 절대 온도를 측정하므로, 0K은 절대 영도(이상 기체의 부피가 0이 되는 온도)이다. 이뿐만 아니라 각자 측정방법에 따라 기준을 다르게 잡아 섭씨(℃), 화씨(°F) 라는 온도 단위도 있다. 섭씨온도는 1742년 스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스가 처음으로 제안하였으며 이는 1atm 에서의 물의 어는점을 0℃, 끓는점을 100℃로 두고 그 사이를 100등분 하여 정한 것이다. 화씨온도는 독일의 다니엘 가브리엘 파렌하이트의 이름을 딴 온도 단위이며, 이는 1atm에서 물이 어는 온도를 32 °F, 물이 끓는 온도를 212°F로 두고 이 사이의 온도를 180등분 하여 정한 것이다.
섭씨, 화씨, 켈빈, 랭킨 간의 환산 관계 편집
- 섭씨→화씨 : °F = °C × 1.8 + 32
- 섭씨→켈빈 : K = °C + 273.15
- 화씨→섭씨 : °C = (°F - 32) / 1.8
- 화씨→켈빈 : K = (°F - 32) / 1.8 + 273.15
- 화씨→랭킨 : °R = °F + 459.2
- 켈빈→섭씨 : °C = K - 273.15
- 켈빈→화씨 : °F = (K - 273.15) × 1.8 + 32
- 켈빈→랭킨 : 1 K= 1.8 °R
기상 현상 편집
기상(氣象)은 강수, 바람, 구름 등 대기 중에서 일어나는 각종 현상을 통틀어 이르는 말이다. 대기 현상과는 달리 태풍, 구름 등의 대규모 현상도 포함한다. 주어진 시간 동안의 대기의 상태를 의미하는 일기나 날씨와 같은 의미로 쓰이기도 하나, 정확한 뜻은 다르다. 최근에는 다른 행성에 대한 연구가 활발해지면서 지구 외의 천체의 대기도 기상의 범주에 포함하게 되었지만, 기상이라고 하면 보통 지구 내의 기상을 의미한다.
지구의 대기는 1000km 이상까지 존재하고 있어 어디까지를 대기로 보는가에 따라 기상의 범위가 달라지게 되지만, 일반적으로 구름, 강수 등의 대부분의 기상 현상은 대기의 가장 하층인 대류권에서 일어난다.
기상의 관측은 높이에 따라 지상에서는 우량계, 적설계, 레이다 등을 이용하며, 고층에서는 인공위성, 라디오존데 등을 이용한다.
기상 현상의 분류 편집
세계기상기구는 기상 현상을 기상 관측에 따라 4가지로 나눈다.
- 대기 중의 물 현상 : 대기 중에서 물 또는 얼음 입자들이 대기 중에서 정지, 이동, 또는 지면이나 지상의 물체에 붙어 있는 것을 의미한다. 대기 중의 물 현상에는 비, 눈, 우박, 안개, 박무, 서리, 서릿발, 용오름 등이 있다.
환경 과학 편집
햇빛 편집
햇빛은 넓은 뜻으로 태양이 제공하는 전자기 복사의 스펙트럼이다. 일광(日光)이라고도 한다. 지구에서는, 햇빛이 대기를 통해 걸러져 태양이 수평에 있을 때 낮 동안 태양 복사가 행해진다.
계산 편집
땅에 다다르는 햇빛의 양을 계산하려면 지구의 타원 궤도와 지구 대기권에 의한 햇빛의 약화 모두 고려되어야 한다.
여기서 dn=1은 1월 1일, dn=2는 1월 2일, dn=32는 2월 1일을 가리킨다.
인체에 미치는 영향 편집
인체는 햇빛(구체적으로는 자외선의 UVB 대역)으로부터 비타민 D를 생성하며 적절한 양의 영양분 섭취가 없는 상태에서 햇빛을 너무 받지 않으면 비타민 D의 결핍이 있을 수 있다. 햇빛의 부족은 계절성 정동장애(SAD)의 주 원인 가운데 하나로 여겨지기도 한다. 구체적으로 적당한 양의 햇빛 노출은 비만과 당뇨병 위험을 줄일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 호주 퍼스소재 텔레톤키즈 연구소의 쉘리 고만 박사가 이끄는 연구팀은 생쥐 실험 결과 이같은 결론을 도출했다. 일반적으로 햇빛의 자외선 노출은 피부암을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 하지만 햇빛 노출에 따른 장점들도 무시할 수 없다. 특히 햇빛은 우리 몸속 비타민 D 합성의 중요한 원천이고 비타민 D 결핍은 모든 종류의 사망률과 암 생존률과 연관이 있다는 연구결과도 있다. 고만 박사는 햇빛이 인체에 주는 장점을 발견하고자 생쥐 대상 실험을 진행했다. 연구팀은 비만과 당뇨 유발을 목표로 생쥐들에게 고지방 식품을 먹도록 했다. 그런 뒤 생쥐들에게 적당량의 자외선을 쐬게 했다. 그 결과 자외선을 쏘인 쥐들은 체중이 감소했을 뿐만 아니라 혈액속 당수치와 인슐린 저항성 등 당뇨병의 시작을 알리는 신호 역시 줄어들었다. 연구팀은 이 같은 효과는 비타민 D의 합성에 의한 것이 아니라 햇빛 노출 후 피부에서 산화질소를 발산하기 때문이라고 분석했다. 선행연구에서 산화질소는 혈압을 낮추는 효과가 있는 것으로 조사된 바 있다. 그러나 너무 많은 햇빛 노출은 피부 질병의 원인이 되기도 한다. [2]
신재생에너지 편집
태양광발전 편집
 |
| 재생 가능 에너지 |
|---|
태양광발전 (photovoltaic power generation, 太陽光發電)은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법이다. 태양광발전은 여러개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 이용한다. 재생가능 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라, 태양 전지와 태양광 어레이의 생산도 크게 늘어나고 있는 추세이다.[3][4][5]
태양광발전량은 2년마다 두 배씩 증가하였으며, 2002년 이래로 매년 평균 48%의 성장을 하였고, 에너지 기술 분야에서 가장 빠르게 성장하고 있는 분야이다. 잠정적인 자료에 의하면 2007년 말에, 전 세계의 누적 생산량은 12,400MW였다. 이 생산 능력의 약 90%는 계통연계형으로 이루어져 있다. 설치는 지상(또는 농장이나 초지) 또는 건물일체형 태양광 발전(Building Integrated Photovoltaic 또는 BIPV)으로 알려진 건물의 지붕이나 벽면이다.
태양광 전기에 대한 특혜적인 기준가격 의무구매제와 요금상계제 같은 재정적인 장려책은 호주, 독일, 이스라엘, 일본 그리고 미국을 포함한 많은 나라에서 태양광 발전 설비의 설치를 확대하도록 했다.
컴퓨터 편집
주석 편집
- ↑ Daniel V.schroeder. 《An Introduction to thermal physics page5》. Addison Wiesley Longman.
- ↑ http://media.daum.net/life/health/wellness/newsview?newsId=20141025103303077
- ↑ German PV market
- ↑ BP Solar to Expand Its Solar Cell Plants in Spain and India
- ↑ Large-Scale, Cheap Solar Electricity