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과학 꼼지락
2008/05/05 23:18
대류현상.. 유명한 현상입니다. 직관적으로 이해가 가는 현상이기도 하고요. 보통 대류를 설명할 때에 '시스템'적으로 생각합니다. '뜨거운 공기는 밀도가 낮기 떄문에 위로 뜬다.'는 식으로 말이죠. 그런데 사실 기체분자 하나의 입장에서 봤을 때, 열을 얻은 분자는 다른 분자들에 비해 더 가볍지 않습니다. (운동속도가 더 빠르니까 오히려 상대론에 의해 질량이 증가했겠죠.) 하지만 사실 뜨거운 기체분자는 위로 뜹니다. 왜 인지 정말 궁금하네요. 누가 설명좀 해주세요.ㅠ

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꼼지락 | 2008/05/05 23:20 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
특히 뜨거운 공기시스템의 위쪽 경계면이 이상합니다. 뜨거운 공기의 밀도가 낮은 것이 사실이죠. 그 공기부분의 위쪽에 상대적으로 차가운 공기, 즉 밀도가 높은 공기가 있을 것 입니다. 두 공기층 사이에 있는 어중간한 공기는 밀도가 높은(기압이 큰) 위쪽에서 밀도가 낮은(기압이 작은) 쪽으로 이동할 것입니다. 바람이 부는 원리와 같이 말이죠.
근데 만약 이 현상이 실제로 발생한다면, 뜨거운 공기는 위로 뜨지 않을텐데 이상하죠?;;
대땅이 | 2008/05/06 01:35 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
대류현상에서 상대론적 효과가 고려될만큼 공기 분자의 에너지가 증가하진 않을겁니다.
세로토닌 | 2008/05/06 21:01 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
기체 분자가 뜬다기보다는, 기체 덩어리가 뜨는 것이죠.
하나의 기체 덩어리 속에도 온도가 다양한 기체 분자가 존재합니다.
샤를의 법칙에 의해서, 기체는 열을 받으면 그에 비례해서 부피가 커지고,
그러면서 밀도가 낮아져서 전체적으로 가벼워지게 됩니다.

그리고 흠, 뜨거운 공기 위의 차가운 공기들이라...
공기 기둥이라는 범위가 상당히 높은 범위라서, 그 위에 차가운 공기가 있다고 해도
현재 우리가 주목하는 뜨거운 공기만큼의 밀도를 가지기는 힘들겠지요.
꼼지락 | 2008/05/06 23:43 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
대땅이/ 예^^ 그냥 해본 소리에요ㅋㅋ
세로토닌/ 덩어리로 생각하는 방식은 충분히 이해가 갑니다. 다만 그 덩어리의 최상단과 최하단에 있는 기체분자 하나하나를 주목했을때가 문제입니다. 뜨거운 공기의 겉부분에 있는 분자들이 모두 위로 올라가는 경향이 있다는 것이 이해하기 힘든것입니다.ㅠ
snowall | 2008/05/07 08:17 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
위치에너지에 대한 고려를 해보면 분명해 집니다. 위와 아래의 구별은 위치에너지를 이용해서 구별하거든요. 따라서 무중력 상태인 우주에서는 대류가 일어나지 않습니다.
차가운 공기에 들어있는 분자들은 운동에너지를 적게 갖고 있고, 뜨거운 공기에 있는 분자들은 많이 갖고 있습니다. 그럼, 공을 위로 던졌을 때 운동에너지가 적은 것과 많은 것 중에 어느쪽이 더 높이 올라갈 수 있을까요?
결정적으로, 분자들 사이의 충돌은 운동량과 에너지가 잘 보존되는 충돌이어서 충돌하지 않는다고 봐도 크게 무리가 없을 겁니다. 분자가 아주 많이 있을 때, 운동에너지가 큰 것들은 점점 위로 올라갈 것이고 작은 것들은 점점 아래로 내려오겠죠.
꼼지락 | 2008/05/07 23:45 | 절대주소 | 수정/삭제
운동에너지가 큰 분자가 위로 올라가서 전체적으로 운동에너지가 같아지면, 대류완료! 맞나요?^^
근데 운동에너지가 큰 분자가 아래로 내려가서 운동에너지를 더 얻으면 안되는 건가요??? 왜 그 현상은 자연스럽지 못한 걸까요..?
snowall | 2008/05/07 23:59 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
운동에너지가 큰 분자는 위에 있든 아래에 있든 상관이 없지만, 운동에너지가 작은 분자는 위에 올라갈 가능성이 아예 없습니다.
따라서 온도가 높으면 위로 올라갈 가능성이 생깁니다.
꼼지락 | 2008/05/08 00:21 | 절대주소 | 수정/삭제
그래서 뜨거운 공기가 위에있는 공기를 밀어내고 올라간다는 말이 있는거였군요. 정말 감사드립니다. 완전히 이해한 것 같습니다.
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수학 꼼지락
2008/05/03 01:30
n! 즉, 1 곱하기 2 곱하기 3 곱하기 4..... 곱하기 n 은 얼마정도 될까요?
제가 중학교에 다니던 시절.. 1부터 20까지 곱하는 것에 도전한 친구가 있었습니다. 혹시 얼마나 나올지 궁금하시면 해 보세요. 손으로 계산하고, 값에대한 확신이 가는데 까지 만약 한 시간이 안걸리신다면 당신은 신입니다.
아무튼 오늘 n!에 대한 근사식을 발견했습니다.
그 식은 바로...

사용자 삽입 이미지

입니다...
n값이 100일때 등식이 성립하며 그 이상에서 충분히 근사가 될 수 있음은 입증이 가능합니다. 같은 식을 이용해 (n+1)! 의 근사값을 구해서 n! 의 근사값으로 나누었을때, 우변이 충분히 n+1 에 가까운가를 조사해 보면 되는데요. 한 번 해 보시면 충분히 가깝다는 것을 아실 수 있습니다. 숫자가 커질수록 더 정확히 성립하는 듯 합니다. 그러한 연유로, 만약 n이 100 일때 성립하는 것이 사실이라면 100! 이상의 값은 저 식을 통해 충분히 가깝게 찾아낼 수 있는 것이 사실입니다.

그런데!!
도대채 저 식은 누가 생각했을까요?
어떻게 저런 식을 생각해 낼 수 있었던 것일까요?

맞다는 것을 검증하기는 쉽지만,,, 갑자기 머릿속에 떠오르기엔 복잡한 식.
게다가 100! 이라는 무지막지하게 큰 수와 완벽하게 일치하는... 유명한 무리수들을 포함하는 우변..

세상엔 천재가 많나봅니다.



p.s. 근데 정말 궁금하네요. 저 식은 누가 어떻게 찾아냈을까요? 누구 아시는분 계시면 좀 알려주세요.

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꼼지락 | 2008/05/03 01:38 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
√2π 곱하기 e^(-100) 에다가 100^ 00 곱하기 10을 하면, 자연수가 된다는 것도 엄청나게 놀랍습니다.
두 유명 무리수들을 적당히 옷 입혀 곱해서 유한소수를 만들생각을 한 사람이 있었다는 게 놀랍기만 할 따름입니다.
대땅이 | 2008/05/03 02:49 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
Stirling's approximation이라고 합니다~ 통계물리 배울 때 많이 썼던 기억이 나네요.
http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling%27s_approximation
여기에 derivation도 나와있네요 ^^
꼼지락 | 2008/05/03 20:52 | 절대주소 | 수정/삭제
아, 감사합니다.^^
로그를 사용했기 때문에 e 가 생긴것이었군요. 무한급수전개때문에 π가 생겼고요...
정말 대단합니다!!
Wallis product 찾아낸 둘째줄에서 벌써 감격해버렸네요.
Karion | 2008/05/05 18:53 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
작년 열역학때 배운 내용이군요. 구체적인 증명은 얼마전 양자물리 시간에 들었는데, 정말 신기하죠. 보통 로그 형태로 많이 쓰고는 했었는데.. 열역학에서 엔트로피를 계산하기 위해서 분자를 10^23개씩 생각하다보니, 그 엄청난 수를 감당할 수 없어서 로그 형태로 전개를 많이 하고는 했거든요. ㅎㅎ
꼼지락 | 2008/05/05 22:38 | 절대주소 | 수정/삭제
몰단위를 사용하면 숫자가 쫌 크긴 하죠..^^ 열역학을 할 때에도 factorial 이 사용되나보네요. 신기합니다.
snowall | 2008/05/07 08:20 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
열역학은 본질적으로 통계역학이기 때문에 계승이 자연스럽게 나옵니다. 통계역학을 공부하다보면 너무 많이 잘라내서 틀리는거 아닌가 싶은데도 불구하고 그 모든 오차를 "숫자가 크니까 괜찮아"로 때운다는 느낌이 들게 되지요. 게다가 결과는 현실과 정확히 일치한다는 것이 더 놀랍습니다.
꼼지락 | 2008/05/07 23:46 | 절대주소 | 수정/삭제
아주 막 잘라내는게 통계역학인가봐요.^^
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잡다 꼼지락
2008/04/20 16:51



누군가와 관계(relationship)가 있다는 말은,
다시(re) 최신상태(late)로 되는 것이 지속되는 사이(ship)라는 말일까?



---
옛 지인들이 갑자기 멀게 느껴지는 이유는 최신상태가 업데이트 되지 않는다는 것이 이유가 되려나.

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