열린계 닫힌계 고립계는 무엇이고 누가 왜 도입하였을까요?

서론 열역학 시스템의 개념은 에너지와 물질의 이동을 이해하고 분석하는 데 있어 중요한 틀을 제공합니다. 이러한 개념들은 과학자들에 의해 도입되어 열역학 이론의 발전에 기여해 왔습니다. 열린계(open system)는 에너지와 물질이 자유롭게 교환되는 시스템으로, 클라우지우스와 톰슨 등의 연구를 통해 발전해왔습니다. 이를 통해 실제 세계의 복잡한 현상, 예를 들어 생태계나 생물 반응기 등을 보다 정확히 설명할 수 있게 되었습니다. 닫힌계(closed system)는 에너지는 교환되지만 물질은 교환되지 않는 시스템입니다. 클라우지우스는 닫힌계에서의 엔트로피 증가를 열역학 제2법칙으로 정리했으며, 톰슨은 닫힌계의 열역학적 평형 상태를 연구했습니다. 고립계(isolated system)는 에너지와 물질이 모두 ..

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• · 2024. 6. 25.
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열역학 제2법칙 카르노 기관에 대해 이해하기

서론 열기관은 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치로, 산업혁명 이후부터 현대 사회에 이르기까지 중요한 역할을 해왔습니다. 그러나 열기관의 열효율은 이론적으로 제한될 수밖에 없습니다. 이를 이해하고 극복하기 위해 프랑스의 물리학자 사디 카르노(Sadi Carnot)는 열역학 제2법칙을 바탕으로 열기관의 최대 열효율을 계산할 수 있는 이론적 모델을 제시했습니다. 이 모델이 바로 카르노 기관(Carnot engine)입니다. 카르노 기관은 열기관의 성능 한계를 보여주는 중요한 이론적 토대를 마련했습니다. 카르노는 열역학 제2법칙에 부합하면서도 열기관의 효율을 최대화할 수 있는 이상적인 사이클을 설계했습니다. 이를 통해 실제 열기관의 성능을 향상시키기 위한 이론적 기반을 제공했다는 점에서 큰 의미가 있습..

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• · 2024. 6. 24.
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마이야르 당과 단백질의 반응으로 만들어지는 마술같은 맛에 대해서

서론  마이야르 반응(Maillard reaction)은 아미노산과 환원당(주로 글루코스)이 열을 받아 결합하면서 발생하는 화학 반응입니다. 이 반응은 1912년 프랑스의 화학자 루이 카밀 마이야르(Louis-Camille Maillard)에 의해 처음 보고되었습니다. 마이야르는 당뇨병 연구 과정에서 환자의 소변에서 관찰된 글루코스와 아미노산의 반응에 대해 관심을 가지고 있었습니다. 그는 실험실에서 아미노산과 환원당을 가열하여 반응을 재현하고 관찰하였고, 이 과정에서 갈색 색소가 생성되는 것을 발견하였습니다. 이를 마이야르 반응이라고 명명하였으며, 이후 식품 과학과 기술 분야에서 중요한 연구 주제가 되었습니다. 마이야르 반응은 아미노산의 아민 그룹(NH2)과 환원당의 카보닐 그룹(C=O)이 고온에서 반응..

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• · 2024. 6. 22.
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공간시간 Space Time의 정의부터 필요성까지 완벽 이해하기

서론 공간 시간(Space Time)은 화학 반응기 설계와 운전에 있어 매우 중요한 개념입니다. 이 개념은 20세기 초반 화학 공학자들에 의해 정립되었으며, 반응물의 체류 시간을 정량적으로 나타내어 화학 공정의 최적화를 가능하게 했습니다.공간 시간은 반응기 부피와 반응물 유입 유량의 비로 정의됩니다. 이는 반응물이 반응기 내에 머무르는 평균 시간을 나타내며, 반응 전환율, 선택도, 생산성 등 반응기 성능에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 화학 공정의 설계와 운전을 최적화하기 위해서는 공간 시간을 적절히 조절하는 것이 중요합니다.이번 글에서는 공간 시간의 정의와 의미, 개념 개발의 배경, 화학 반응기 최적화에서의 활용, 그리고 대표적인 반응기 유형인 CSTR과 PFT의 공간 시간 개념 차이 등을 자세히 살펴보..

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• · 2024. 6. 21.
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피자에 치즈가 많으면 더 잘 떨어지는 이유를 통해 접착제에 대한 고찰

서론 접착제와 코팅액은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 중요한 재료입니다. 이들 재료의 열팽창 특성은 재료 간 결합력과 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 접착제와 코팅액의 열팽창 계수가 기판 재료와 다르면 온도 변화에 따른 팽창 정도의 차이로 인해 응력이 발생하여 결합력이 저하될 수 있습니다. 따라서 접착제와 코팅액의 열팽창 특성에 대한 이해는 재료 선택, 구조 설계, 공정 제어 등을 통해 결합력과 내구성을 향상시키는 데 필수적입니다. 본 보고서에서는 접착제와 코팅액에서의 열팽창 차이가 결합력에 미치는 영향을 상세히 살펴보고, 이를 바탕으로 열팽창 차이를 최소화하기 위한 방법들을 제시하고자 합니다. 또한 실생활에서 관찰할 수 있는 피자 굽는 과정의 예를 통해 열팽창 차이가 재료 간 결합력에 미치는 영향을..

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• · 2024. 6. 20.
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고분자 결정화의 이해로부터 PLA Poly Lactic Acid의 물성 이해하기

서론 고분자 재료는 무정형 영역과 결정 영역으로 구성되어 있으며, 이 두 영역의 상대적인 비율과 구조가 고분자의 물성에 큰 영향을 미칩니다. 특히 결정 영역의 존재는 고분자의 강도, 강성, 열적 안정성 등 다양한 물성에 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 결정 영역이 많을수록 고분자의 기계적 물성, 내열성, 화학 저항성 등이 향상되는 반면, 무정형 영역이 많을수록 유연성과 충격 강도 등이 증가합니다. 이는 결정 영역에서의 규칙적인 사슬 배열과 강한 사슬 간 결합력, 그리고 무정형 영역에서의 상대적으로 자유로운 사슬 움직임 때문입니다. 따라서 고분자 물성 설계의 핵심은 결정 영역과 무정형 영역의 균형을 적절히 조절하는 것입니다. 용도에 따라 요구되는 물성 특성이 다르므로, 이에 맞는 최적의 결정 영역과 무정..

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• · 2024. 6. 19.
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표면 거칠기, Ra에 대하여

서론 표면 거칠기는 제품의 품질과 성능에 매우 중요한 요소입니다. 표면 거칠기를 정량적으로 평가하기 위해 다양한 측정 지표가 사용되는데, 그중 가장 널리 활용되는 것이 산술 평균 거칠기를 나타내는 Ra값입니다. Ra값은 1920년대 초반 타일러(Taylor)에 의해 최초로 제안되었습니다. 이후 표면 품질 관리, 마찰 및 윤활 특성 예측, 가공 공정 최적화 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. Ra값은 표면의 기하학적 특성을 나타내는 대표적인 지표로, 접촉식 및 비접촉식 측정 방법, 주사 터널링 현미경(STM), 원자력 현미경(AFM) 등 다양한 측정 기술이 개발되어 왔습니다. 각 방법마다 측정 가능한 Ra값의 범위와 특징이 다릅니다. 접촉식 측정 방법은 물리적으로 표면을 스캐닝하여 Ra값을 측정하는 방..

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• · 2024. 6. 18.
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식품 선도 유지 알코올 휘산제의 구조와 원리

서론 알코올 휘산제는 식품 및 포장재 산업에서 널리 사용되는 중요한 미생물 억제 기술입니다. 이 기술은 에탄올 증기를 천천히 방출하여 식품 포장 내부의 미생물 오염을 방지하고 제품의 신선도와 유통기한을 연장시킵니다. 알코올 휘산제는 일반적으로 플라스틱이나 종이 소재의 용기에 에탄올이 함유된 물질이 담겨있는 형태로 구성됩니다. 용기에는 알코올 증기가 서서히 방출될 수 있도록 작은 구멍이나 통기구가 있습니다. 이 제품은 식품 포장재 내부에 부착되거나 삽입되어 사용됩니다. 알코올 휘산제를 설계할 때는 적정 알코올 농도, 증기 방출 속도, 크기 및 형태, 재질 등을 고려해야 합니다. 적절한 설계를 통해 미생물 억제 효과를 극대화하고 식품 포장재에 안전하게 적용할 수 있습니다. 알코올 휘산제의 미생물 억제 원리는..

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• · 2024. 6. 17.
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Log에 대해 이해하기

서론 로그(Logarithm)는 수학에서 매우 중요한 개념 중 하나입니다. 로그는 지수 함수의 역함수로 정의되며, 두 수의 비율을 나타내는 수학적 개념입니다. 이러한 로그의 정의와 성질은 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 로그의 정의에 따르면, log_a(x) = y는 a^y = x를 의미합니다. 여기서 a는 밑(base), x는 진수, y는 지수를 나타냅니다. 특수한 로그로는 자연로그(ln(x) = log_e(x), e는 자연상수 약 2.718)와 상용로그(log(x) = log_10(x))가 있습니다. 로그 함수의 그래프는 원점을 지나는 오목한 곡선 형태를 보이며, 밑이 작을수록 가파르게 증가합니다. 로그라는 용어는 그리스어 "logos"(비율)와 "arithmos"(수)의 합성어로, 로그가 두 수..

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• · 2024. 6. 15.
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아레니우스 식에 대하여

서론 스반테 아레니우스(Svante Arrhenius, 1859-1927)는 화학 분야의 선구자로 잘 알려져 있습니다. 아레니우스는 화학 반응 속도와 온도의 관계를 나타내는 수식인 '아레니우스 식'을 발표하여 화학 반응 속도 연구의 기초가 되는 핵심 이론을 정립하셨습니다. 또한 전해질 이론을 제안하여 화학 반응과 전기화학 분야에 큰 영향을 미쳤습니다. 더불어 이산화탄소 배출이 지구 온난화를 일으킬 수 있다는 사실을 최초로 제시하여 현대 기후 변화 연구의 토대를 마련하였습니다. 아레니우스의 업적은 1903년 노벨 화학상 수상으로 국제적으로 인정받았습니다. 아레니우스의 연구 성과와 학문적 기여는 화학 분야를 넘어 물리학, 생물학, 지구 과학 등 다양한 분야에 파급되었습니다. 본 글에서는 아레니우스의 생애와 ..

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• · 2024. 6. 14.
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위내시경 총 정리 금식시간 준비사항 주의사항 등

위내시경 검사  위내시경은 위장관 질환을 진단하고 치료하기 위해 위 내부를 직접 관찰하는 검사입니다. 특별한 증상이 없더라도 정기적으로 2년에 한 번씩 받는 것이 권장됩니다. 이를 통해 위암을 비롯한 다양한 위장관 질환을 조기에 발견하고 치료할 수 있습니다.1. 위내시경 검사 전 준비사항  1) 검사 전 8-12시간 금식이 필요합니다. 보통 전날 저녁 6시 이후부터 금식을 시작하며, 검사 당일 아침에는 물도 마시지 않고 공복 상태로 와야 합니다. 2) 검사 당일 가벼운 옷을 착용하는 것이 좋습니다. 검사 후 목 불편감, 가슴 통증, 복통 등의 증상이 있을 수 있기 때문입니다. 2. 위내시경 검사 방법  1) 내시경 기구를 통해 입을 통해 위 내부를 직접 관찰하는 검사입니다.  2) 검사 중 이상 소견이 ..

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• · 2024. 6. 13.
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고분자의 분자량 총 정리!! 수평균 중량평균 분자량 분포 등등

서론 고분자의 분자량에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 고분자는 수많은 단량체가 결합하여 만들어진 거대한 분자이기 때문에 매우 큰 분자량을 가지고 있습니다. 일반적으로 고분자의 분자량은 수천에서 수백만 g/mol 범위에 있습니다. 고분자의 분자량은 단량체의 종류, 결합 방식, 결합 정도 등에 따라 매우 다양하게 나타납니다. 실제 고분자 샘플에는 다양한 크기의 고분자 사슬이 존재하므로, 분자량 분포를 나타내는 것이 중요합니다. 고분자 분자량의 분포는 평균 분자량(Mn, Mw)과 다분산지수(PDI)로 표현됩니다. 이러한 지표들을 통해 고분자의 물성을 이해하고 예측할 수 있습니다. 이어서 고분자 분자량 측정 방법과 분자량에 따른 고분자 특성에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 고분자의 분자량 고분자는 수많은 단량체가 ..

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• · 2024. 6. 12.
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초등학생 선물 이거면 끝입니다.

초등학생 선물 추천!! 저학년(1,2,3학년)편 초등학생들의 선호도와 연령별 특성을 반영하여 다양한 가격대의 선물 아이디어를 제시하였습니다. 1만원대 산리오 우산부터 5만원대 안전한 3D 펜까지, 남녀 학생들의 취향을 고려한 실용적이고 재미있는 선물들을 소개하였습니다. 이를 통해 초등학생들의 연령과 성별에 맞는 맞춤형 선물 선택에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대됩니다. 1만원대: 산리오 우산  남자아이 취향 https://link.coupang.com/a/bE2uwg 산리오 아동용 시나모롤 53 별똥별입체 홀로그램 우산 LUHKU10042COUPANGwww.coupang.com "와, 시나모롤 우산이다! 우리 반 친구들이 다 갖고 싶어 할 거야. 색깔도 멋지고 크기도 딱 좋아. 학교에서 비 올 때 쓰면 ..

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• · 2024. 6. 11.
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소다회 제조 - 솔베이법에 대하여(Solvay process)

서론 솔베이법(Solvay process)은 19세기 후반 화학 산업의 발전과 함께 탄생한 혁신적인 공정으로, 오늘날에도 여전히 중요한 탄산나트륨(Na₂CO₃) 생산 방법으로 자리 잡고 있습니다. 벨기에의 화학자 어니스트 솔베이(Ernest Solvay)가 1861년에 개발한 이 공정은 기존의 르블랑법(LeBlanc process)의 경제적 비효율성과 환경 오염 문제를 극복하기 위해 도입되었습니다. 솔베이법은 염화나트륨(NaCl)과 석회석(CaCO₃)을 주원료로 사용하며, 암모니아(NH₃)를 매개체로 활용하여 탄산나트륨을 생산하는 경제적이고 환경 친화적인 방법을 제시합니다. 이 글에서는 솔베이법의 역사적 배경, 주요 반응 과정, 그리고 경제성 및 환경적 장점과 한계점에 대해 상세히 분석하고자 합니다. 이..

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• · 2024. 6. 10.
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소다회에 대해서

서론 소다회, 일명 나트륨 탄산염은 우리의 생활 곳곳에서 다양한 역할을 수행하며, 그 중요성은 시대를 거듭할수록 더욱 커지고 있습니다. 이 백색 분말 형태의 화학물질은 고대로부터 현대에 이르기까지 끊임없이 사용되어 온 역사를 가지고 있으며, 그 활용 범위는 유리 제조에서부터 세제, 식품 산업, 수처리 등 다양한 분야에 걸쳐 있습니다. 소다회의 발견은 자연에서 나트륨 탄산염을 추출하고 활용하는 방법의 발전 과정에서 이루어졌으며, 산업 혁명 이후에는 대량 생산을 위한 새로운 제조 방법이 개발되었습니다. 이 글에서는 소다회의 정의, 발전 배경, 주요 용도 및 주요 제조 방법에 대해 상세히 탐구해보고자 합니다. 이를 통해 소다회가 현대 산업 사회에서 어떻게 없어서는 안 될 중요한 물질로 자리 잡게 되었는지에 대..

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• · 2024. 6. 8.
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