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과학 꼼지락
2008. 12. 3. 09:30
그냥 평범한 용수철이 있었습니다. 그 용수철은 보통 생각하는 그런 용수철과 다를바가 하나도 없었습니다.


어느날 그 용수철이 빨간 실에 꽁꽁 묶여버렸습니다. 이 쯤되면 억지로 소설인척 하려는게 너무 티가 납니다. 저도 어쩔수 없었습니다. 그냥 계속 읽어 내려가 주십시오.ㅋ


그래도 용수철은 옴짝달싹 하지 못하게 되어버렸죠. 때문에 꽤 큰 위치에너지를 갖게 되기까지 했습니다.
용수철은 자기도 모르게 염산속으로 풍덩 빠져버리고 말았습니다. 문제를 만들기 위해서 장렬히 빠졌습니다.


  "으악~~" 

용수철은 자신의 몸이 녹아내리는 것을 느끼며, 자신의 존재를 서서히 잃어갔습니다.


결국 사라졌죠. 빨간 실만 남겨둔채로 말입니다.

그냥 용수철을 염산에 빠뜨려도 녹아 없어집니다. 그때는 빨간 실이 없을 뿐. 용수철이 사라질 것임은 확실합니다. 여기서 문제입니다.

용수철을 실에 묶어놓았을 때의 탄성위치에너지는 다 어디로 갔을까요?



snowall | 2008.12.04 00:43 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
어디로 갔을까요. ㅋㅋ
keating | 2008.12.04 01:01 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
용수철내 분자들이 위치에너지를 보다 많이 가지고 있었기 때문에 반응속도가 더욱 빠르게 일어나지 않았을까요, 궁극적으로는 염산과 반응시 열에너지로 변환되어 염산의 온도를 더 높였을 듯ㅋ
세로토닌 | 2008.12.04 02:54 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
여기에서 댓글을 쓰는 건 오랜만이군요. ^^ㅋ
아마도 한 실험실에서 책상 위에서 일어나는 산염기반응이랑 책상 아래에서 일어나는 반응이랑
온도, 기압 차이가 없는 것으로 가정하면(우리가 물체를 올릴 때 공기에 대해 일을 하는 건 아니지 않습니까)
반응 엔탈피가 일정한 것과 같은 것이 아닐까요.

위치에너지는 물체에 대하여 일을 가해서 열로 변환시키는 것이 아니라
힘에 대하여 ( 중력에 대하여, 탄성력에 대하여) 일을 하는
세로토닌 | 2008.12.04 02:55 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
(실수로 댓글 남기기를 눌렀는데 비밀번호마저 뭔지 모르겠군요 )

것이라고 알고 있습니다. 그렇다면 그 힘이 작용할 수 없는 상황이라면
(이를테면 매우 안정적이고 깨끗한 책상 위, 꽁꽁 묶어 놓은 실)
위치에너지란 아무 의미가 없겠지요.
snowall | 2008.12.04 23:19 신고 | 절대주소 | 수정/삭제
이 문제의 요점은, 에너지 보존법칙이 적용되지 않는다는 것 같아 보인다는 겁니다.
하지만 용수철이 모두 녹은 후에는 실이 풀렸죠. 만약 다시 철 분자를 모아서 용수철을 재생한다면, 용수철은 풀린 상태로 되돌아갈 겁니다. 즉, 에너지가 보존되지 않았습니다. 과연 그런 것인가...이게 요점이죠.
세로토닌 | 2008.12.05 22:03 | 절대주소 | 수정/삭제
snowall/

흠, 그런 센스라면 실이 나중에 풀리는 것에 주목해야 하겠네요. 어쨌든 용수철에 저장된 탄성에너지가 열에너지 등 반응 과정에 참여했다는 의견에는 반대합니다.

그리고 제 댓글 중에 힘이 작용할 수 없는 상황이라는 말이 틀려서 수정합니다. '물체가 운동할 수 없도록 수직항력이나 실의 장력 등이 작용하는 상황' 이 더 적당하겠네요.
snowall | 2008.12.06 01:00 신고 | 절대주소 | 수정/삭제 | 댓글
이 문제는 다음과 같이 용수철을 극단적으로 단순화 시키면 쉬울 것 같군요. (아니면 나노 기술을 쓰거나...)
철 원자 3개로 이루어진(?) 철사(?)가 있는데, 이 철사가 구부러진 각도에 따라 후크의 법칙을 만족시킨다고 가정해 봅시다.
이제, 3원자 짜리 철사를 구부린 상태와 편 상태에서 각각 염산에 넣어보면 어떤 일이 일어날까요?
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