제이의 집

원자 번호 원소의 원자 번호는 각 원자의 핵에 있는 양성자 수와 같다. 예를 들면 모든 탄소 원자는 6개의 양성자를 가지고 있으며 원자 번호 6번이고, 모든 산소 원자는 8개의 양성자가 있으며 원자 번호 8번이다. 질량수 한 원자핵에 있는 양성자와 중성자의 수의 합을 질량수라고 한다. 예를 들면 양성자가 6개이고 중성자가 6개인 탄소 원자의 질량은 12다. 표기법 원자 번호는 원자/원소 기호 기준으로 왼쪽 아래첨자로 쓰고, 질량수는 왼쪽 위첨자로 쓴다. 다시 6개의 양성자와 6개의 중성자를 가지고 있는 탄소를 예로 들어보자. 직접 예시를 보는 게 가장 빠르게 이해된다. 그림으로 이해하기 아래와 같은 헬륨 원자가 있다고 치자. 헬륨이니까 원자 번호 2번, 양성자 2개에 그림에서 보듯이 중성자가 하나가 있다..

원자의 구조 원자는 전기적으로 중성이고 구 모양인 양전하를 띄는 중심핵(원자핵)과 한 개 이상의 음전하를 띤 전자로 둘러싸여 있으며, 핵의 인력에 의해 붙들린 전자들은 원자의 부피 안에서 빠르게 움직인다. 참고로 핵은 밀도가 엄청나게 높다. 따라서 핵은 원자 질량의 99.97%를 차지하면서 부피는 10조분의 1만큼을 차지한다. 그야말로 어마어마한 밀도다. 그림으로 표현하면 원자의 구조는 아래와 같이 볼 수 있다. 위의 그림은 He 원자(헬륨 원자)다. 원자핵의 구조 수소 원자 핵를 제외한 모든 원자핵은 양성자와 중성자로 구성되어 있다. 참고로 수성 원자 핵은 단 한 개의 양성자로 되어 있다. 양성자는 이름을 보면 알 수 있듯이 양전하를 가지고 있고, 중성자도 이름을 보면 알 수 있듯이 전하를 띠지 않는다..

자유 낙하 운동이란? 물체가 정지 상태로부터 출발하여 공기의 저항은 받지 않고 중력만을 받아서 낙하하는 운동을 자유 낙하 운동이라고 한다. 다시 한번 말하지만 중력만을 받아서 낙하하는 운동이다. 중 . 력 . 만 . 을 따라서 자유 낙하 운동은 처음 속도가 0, 가속도가 중력가속도인 등가속도 직선 운동이라고 말할 수 있다. 자유 낙하 운동과 관련된 식 다시 한번 강조하지만 자유 낙하 운동은 오직 중력만을 받아서 낙하하는 운동이다. 따라서 오직 중력만이 작용하는 곳에서 그림처럼 물건을 떨어뜨린다면 딱히 특별한 것이 없는 등가속도 직선 운동이다. 따라서 자유 낙하 운동은 등가속도 운동 공식을 그대로 적용시킬 수 있다. 해당 공식이 어떻게 나왔는지 알고 싶다면 아래의 글을 참조하자. 등가속도 운동, 속도, 속..

샤를의 법칙이란? 모든 법칙이 그렇지만 이 법칙을 발견한 사람이 샤를이기 때문에 샤를의 법칙이라는 이름이 붙었다. 독자들도 이름을 남기고 싶다면 법칙을 하나 만들어내자. 프랑스의 화학자 샤를은 다음과 같은 사실을 알아냈다. 압력이 일정할 때, 일정량의 기체의 부피는 기체의 종류에 관계없이 온도가 1℃올라갈 때마다 0℃때 부피의 1/273씩 증가한다. 샤를의 법칙을 식으로 표현해보자. 샤를의 법칙을 이제 그래프로 표현해보자. 그래프상 -273℃일 때 기체의 부피는 0이 되지만, 실제로 기체는 -273℃이 되기 전에 고체나 액체로 상태가 변한다. 샤를의 법칙의 예시 여러 가지 예가 있지만 몇 가지만 살펴보자. ① 찌그러진 탁구공을 끓는 물에 넣어 열을 가하면 다시 펴진다. ② 열기구 속의 공기를 가열하면 공..

힘의 평형이란? 물체에 힘이 작용하면 물체의 운동 상태가 변하거나 모양이 변하던가 해야한다. 그런데 물체에 두 개 이상의 힘이 작용하고 있는데도 물체가 정지하고 있거나 운동 상태애 변화가 없는 경우(예를 들면 등속도 운동), 물체에 작용하는 힘들은 평형을 이루고 있다고 하며 물체는 평형 상태에 있다고 한다. 여러 힘이 평형을 이룬다는 것은 힘의 합력이 0, 다시 말해서 알짜힘이 0라는 것이다. 이 상태에서 물체는 정지해있거나 등속도 운동을 하며 식으로 아래와 같이 말할 수 있다. 두 힘의 평형 동일 작용선 상에서 크기가 같고 방향이 반대인 두 힘은 평형을 이룬다. 그림과는 달리 물체의 다른 두 점에서 힘이 작용한다해도 방향이 반대이며 크기가 같다면 두 힘은 평형을 이룬다. 세 힘의 평형과 라미의 정리 세..

빗면 위에 있는 물체에는 여러 가지 힘이 작용한다. 미끄러져 내릴 수도 있고, 멈춰 있을 수도 있다. 어떤 힘들이 어떠한 방향으로 얼마만큼의 크기로 작용하는지 알아보자. 물체의 질량을 m 중력가속도를 g 빗면의 각도를 θ 로 둔다면 물체에 작용하는 중력은 mg 수직항력은 mgcosθ 빗면으로 내려오는 힘은 mgsinθ 로 나타낼 수 있으며 힘이 작용하는 방향은 윗 그림과 같다. 여기서 마찰이 있는 빗면이라고 한다면 빗면으로 내려오는 힘과 반대의 방향으로 마찰력이 작용할 것이므로 물체에 작용하는 알짜 힘은 아래와 같이 나타낼 수 있다. 그리고 빗면에서의 최대 정지 마찰계수는 빗면으로 내려오는 힘 = 마찰력일 때의 계수를 말하니까 아래와 같이 표현할 수 있다. 빗면에서의 물체의 운동에 대해 헷갈려하는 사람들..

보일의 법칙이란? 1662년 영국의 화학자 보일은 기체의 압력과 부피에 관한 실험을 통하여 한 가지 사실을 알아냈다. "일정한 온도에서 이렁량의 기체의 부피는 압력에 반비례한다" 이밖에도 공기가 소리를 전달해주는 매개체라는 등등 여러 가지 사실을 밝혀내어 화학이라는 학문의 기초를 닦은 사람이다. 각설하고 아무튼 보일의 법칙은 아래와 같은 식으로 정리할 수 있다. 일정한 온도에서의 보일의 법칙 설명 그래프로 다음과 같은 관계가 성립함을 알 수 있다. 요약하자면 일정한 온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례하고, 압력과 부피의 곱은 압력이나 부피 변화에 관계없이 일정하며, 부피의 역수는 압력에 비례한다. 보일의 법칙 예시 몇가지만 알아보도록 하겠다. 1. 자동차 타이어 및 에어백은는 압력에 따라 부피가 변하면..

개요 공학 공부를 하면 밀도와 비중이라는 단어는 많이 나온다. 처음 공학 공부를 하다보면 이 두가지의 개념이 헷깔리는 경우도 간혹 있다고 생각된다. 왜 헷깔리는지, 무슨 차이가 있는지 이번 글에서 알아보자. 밀도란? 밀도는 단위 부피당 질량을 말한다. 일반적으로 밀도는 ρ, 질량은 m, 부피는 V로 표현한다. 식으로 쓰면.... 밀도=질량/부피이므로 단위는 kg/m³, 혹은 g/cm³로 쓴다. 상황에 따라 단위를 변환해가며 쓰인다. 밀도는 뭐 모르는 사람이 없을 것이라고 생각한다. 그럼 이제 이 글의 핵심인 비중을 알아보자. 비중이란? 비중은 물질의 밀도를 표준 물질의 밀도로 나눈 값을 말한다. 비중을 측정하는 데 쓰이는 기준이 되는 물질은 고체와 액체의 경우 1기압에서 4℃에서의 물, 기체의 경우에는 ..

온도의 단위 변환 온도 단위는 우리가 익히 잘 알고 있는 섭씨(℃)부터 화씨(℉), 절대온도(K) 등 여러 가지가 있다. 이번 글에서는 각 온도 단위간의 관계식을 살펴보자. 섭씨 (℃) → 화씨 (℉) 화씨 (℉) → 섭씨 (℃) 섭씨를 화씨로 바꾸는 식에서 섭씨로 식을 정리하면 된다. 절대 온도 (K) → 섭씨 (℃) 절대 온도는 섭씨와 같은 크기의 온도눈금을 사용하기 때문에 위와 같은 간단한 더하기/빼기로 표현이 가능하다. 섭씨 (℃) → 절대 온도 (K) 모든 식이 그리 어려운 식이 아니니 쉽게 암기가 가능하니 상식으로 알아두자.

화학식을 보면 화합물 안에 들어있는 각 원소의 몰수를 알 수 있다. 여기서 몰 질량의 개념을 사용하면 몰 단위에서 각 원소의 질량 분율을 알 수 있다. 쉽게 이야기하면 그냥 전체 화합물 질량에서 이 원소의 질량이 얼마나 구성되어있는지를 백분율로 나타내는 것이다. 예를 들어 어떤 화합물 속의 원소 x의 질량 분율을 구하는 식은 그럼 물을 예로 들어보자. 물의 화학식은 H₂O다. 여기에 속하는 원소 H, O의 질량 분율을 구해보자. 화학식을 보면 물을 구성하는 원소는 H가 2개, O가 한개다. 즉 물 1몰에는 원소 H는 2몰, O는 1몰이 있는 것이다. 그럼 이제 각 원소의 질량을 구해봅시다. H O 몰 질량 1g/mol 16g/mol H₂O 를 구성하는 몰 수 2mol 1mol 질량(몰 수 x 몰 질량) ..