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다이버들을 위한 기본 물리와 화학 1)
james (218.♡.115.134)
08-06-06 00:00
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다이버들을 위한 기본 물리와 화학 1)
화학과 물리의 기초는 물질과 에너지이며, 여러분이 우주론자로 우주와 시간이 시작된 순간을 연구하거나 스쿠버 다이버로 압력을 세배로 증가시켰을 때 기체 부피의 변화를 알아내려고 하던지 간에 이것은 진리이자 사실입니다.
물질
물질은 우주상의 모든 물체를 만들어내는 것을 가리키며 핵반응의 결과를 제외하고(물질을 에너지로 바꾸는), 물질은 만들어지거나 파괴될 수 없습니다. 그러나 하나의 형태에서 다른 형태로 바뀔 수는 있으며, 물질의 형태는 다른 특성을 가지는 다른 형태를 만들기 위해 합해질 수 있고, 물질의 형태는 새로운 형태를 만들기 위해 나누어질 수 있습니다. 하나의 상태에서 다른 상태로 변화할 수 있고, 그러나 물질의 양은 이러한 과정들을 통해 절대로 변하지 않으며, 새로 창조되지도 않고 파괴되지도 않습니다.
물질의 형태들.
모든 물질은 원소라고 불리는 특정한 형태로 분해될 수 있으며, 정의를 보면 원소란 화학 절차를 통해 더 간단한 물질로 분해될 수 없는 것을 가리키며, 원소는 특정 물질의 가장 기본적인 형태가 됩니다.
물질과 형태 사이의 차이점을 이해하는 것은 다이빙에서 물질의 행동을 이해하는데 기초가 되며, 예를 들어 이것이 왜 헬륨이 다른 물질과 반응하지 않아서 심해 테크니컬 다이빙에 적합한 기체가 되는 이유가 됩니다. 물을 예로 들어보면 물은 산소와 수소로 분해할 수 있기 때문에 원소는 아니며, 그러나 산소와 수소는 어떤 화학적 절차로도 이를 더 간단한 물질로 분해할 수 없기 때문에 원소가 됩니다. 가장 기초적인 레벨로서 모든 물질들은 생명이 있던지 없던지 다양한 비율과 혼합체로 된 원소들로 구성되어 있습니다.
현재까지 물리학자들과 화학자들은 100개를 조금 넘는 다른 원소들을 발견해왔음에 동의하고 있고, 이 중 90은 자연적으로 발생하고 나머지는 핵 실험으로 생성되며, 새로운 원소의 탄생은 과학자들이 자연 원소를 핵실험을 통해 변화하거나 분해할 때 일어납니다. 이렇게 될 때 변화된 원소는 화학 절차로 더 간단하게 분해될 수 없게 되고 원래의 특성을 더 이상 가지지 않게 되며 그래서 새로운 원소가 다시 태어나게 되는 것입니다. 핵 절차는 물질을 에너지로 바꾸게 되는데 이것이 원자력의 원칙이며, 알버트 아인쉬타인(Albert Einstein)의 유명한 공식을 들은 적이 있을 것입니다.
E = mc
그의 공식에서 E는 에너지를 가리키고 m은 물체를, 그리고 c는 빛의 속도 제곱이며, 빛의 속도 제곱은 아주 큰 숫자가 되기 때문에 아인쉬타인의 공식은 아주 적은 양의 물질이 아주 큰 에너지를 만들어냄을 보여주고 있고 이것이 핵에너지의 기초가 되는 원칙입니다. 원자로가 잠수함을 공격할 수 있는 힘이거나 태양이 지구상에 생명을 가지게 하는 힘이거나. 원소는 원자로 이루어지며, 원자(그리스어 Atomos, 보이지 않는다는 뜻에서 유래함)는 원소의 가장 작은 부분으로 여전히 그 원소의 특정적인 특성을 보이는 것을 말합니다.
천재의 마음 속
알버트 아인쉬타인이 어떻게 이 E = mc를 알아냈을까? 구체적인 이야기는 다양할 수 있지만 아인쉬타인은 그 당시 존재하는 가설들이 대답할 수 없는 질문들을 묻기 시작했다. “당신이 빛의 속도로 여행을 할 때 뒤를 돌아본다면 무엇을 볼 수 있을까?” “빛의 속도로 여행을 하는 동안 거울 속을 들여다 본다면 무엇인가가 보일까?“ 그는 이러한 질문들을 곰곰이 생각하며 10년 이상을 보냈다. 그리고는 수학자 제임스 C. 맥스웰(James C. Maxwell)의 연구를 기초로 아인쉬타인은 이 유명한 공식을 가설화시켰다(어떤 이들은 맥스웰이 언급했다고도 말한다). 아인쉬타인은 그의 가설을 증명하기 위한 과학과 수학을 수년간에 걸쳐 개발하는데 시간을 보냈다.
원자는 아주 작아서 원자를 서로 위에 쌓아놓을 때 수백만 개의 원자들이 이 종이 한 장의 두께
만큼과 같을 것이며, 원자들은 또한 음성으로 대전된 전자와 양성으로 대전된 양성자(protons), 그
리고 전기적 대전이 전혀 없는 중성자(neutrons)를 포함한 더욱 작은 구성요소 이원자 입자(subatomic particles)로 구성되고, 양성자와 음성 전자는 서로를 끌어당겨 원소의 결속을 유지합니다. 이에 덧붙여 양성자와 전자의 전체 숫자는 항상 동등하므로(이온화된 원자를 제외하고) 원자는 전체적으로 중성을 유지합니다.
중성자와 양성자는 대략 같은 크기로 원자의 힘(atomic force)이라고 불리는 힘에 의해 원자의 (nucleus) 안에 또는 중앙에 위치하며, 양성자는 핵에 양성 대전을 제공하고 음성 대전된 비교적 작은 전자는 궤도구름(orbital cloud) 안에 움직이고, 빠른 속도로 궤도를 도는 전자들 때문에 어떤 물리학자들은 원자를 “솜털 같은 작은 공(fuzzy little ball)"이라고 묘사합니다. 궤도구름의 지름은 핵 지름보다 100,000배 크기이며, 다시 이야기하자면 수소 원자의 지름이 약 6킬로미터 정도라면 핵은 오렌지 정도 크기가 되고, 또한 전자는 핵 주변의 정해진 궤도 층 또는 각(shells)주위를 공전하며, 원소에 따라 각은 특정 숫자의 전자를 수반할 수 있습니다. 원자가 더 복잡한 물질 형태를 만들기 위해 합해지는지 살펴볼 때 이에 대해서 더 구체적으로 살펴볼 것입니다.
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http://www.scubamall.kr/bbs/board.php?bo_table=mook_07_01&wr_id=32참고문헌: Instructor Manual(PADI)
The Encyclopedia of Recreational Diving(PADI)
Diving Knowledge Workbook(PADI)
Divemaster Manual(PADI)
스쿠바몰(그린피스) 코스디렉터 강 정훈
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