하늘 보면서 살자구요

물질은 기본적으로 원자단위에서 운동을 하기 때문에 확산한다. 거시적으로 크게 2가지로 나뉜다. 고농도에서 저농도로 경계면 주변에서 섞이는 Interdiffusion과 유동 모자이크 구조처럼 원자의 위치만 바뀌는 Self-diffusion이 있다. 기체와 액체의 경우 브라운 운동을 통해 확산되고 고체의 경우 vacancy diffusion과 interstitial diffusion으로 나뉜다. 공공 확산은 결점인 공공에 주변 원자가 이동하게 됨으로써 이루어지는 확산이다. 따라서 그 속도는 공공의 수, 활성화 에너지에 비례한다. 침입형 확산은 용매 원자보다 용질 원자가 매우 작아 그 사이 공간을 이동하는 확산이다. 따라서 침입형 확산이 공공 확산보다 빠르게 진행된다. 그럼 확산의 속도를 계산해보자. 확산유량..

대부분의 결정질 재료는 다결정이다. 그리고 다결정에는 무조건 결함이 있을 수 밖에 없다. 결정은 핵을 통해 자라기 시작하고, 인접 결정과 만나 결정립을 형성할 때까지 성장한다. 이렇게 생기는 결정립계가 결함으로 작용한다. 결정립계는 따라서 유동성이 존재하며, 기체나 chemical이 침투할 수 있고, 여기서 화학 반응이 잘 일어난다. 이러한 불완전성 덕분에 물질에 물성이 생긴다. 0차원 점 결함 기본적으로 vacancy와 self-interstitial에 의해 plane에 distortion이 생긴다. 이러한 점 결함은 온도에 따라 변한다. 단위 부피(잠재적 공공) 당 결함수는 다음과 같이 표현할 수 있다. $\frac{N_{V}}{N} = e^{\frac{-Q_{V}}{kT}}$, $N = \sigma..

고체 재료가 원자 단위에서 결합했을때 가장 안정하고 효율적으로 쌓이려면 결정 구조를 이루게 된다. (결정을 이룬다면) 이러한 결정 구조는 반복되는 패턴이 있기 때문에 단위정(unit cell)을 이용한다. 그리고 다음과 같이 크게 7가지 3차원 격자 결정계로 나뉜다. Simple Cubic (SC) 단일 원소의 경우 Po(폴로늄)만 이 구조를 만족한다. 배위수 = 6, 격자 내 총 원자수 = 1, $a = 2R$ 원자충진율(APF) = $\frac{1×\frac{4}{3}\pi(0.5a)^{3}}{a^{3}}$ = 0.52 Body Centered Cubic (BCC) 원자들이 대각선 방향으로 맞닿아 있다. 배위수 = 8, 격자 내 총 원자수 = 2, $4R=\sqrt{3}a$ 원자충진율(APF) = $..

원자는 다른 원자와 결합한다. 결합은 척력과 인력으로 인한 가장 안정한 상태에서 이루어진다. 원자는 기본적으로 옥텟규칙을 만족하기 위해 결합하려 한다. 1차 결합은 이온, 공유, 금속 결합이다. 이온결합은 전자를 주고 받음으로써 형성된다. 따라서 서로 쿨롱의 힘이 작용한다. 방향성이 없기 때문에 그냥 근접하기만 하면 된다. 공유결합은 말 그대로 전자를 공유해서 형성된다. 전자를 뺏지 않고 공유하려면 전기음성도가 비슷해야 한다. 일부 원소는 공유결합을 위해 혼성화 궤도가 필요하다. 혼성화 궤도는 방향성을 갖는다. 금속결합은 고체 상에서 최외각 전자가 한 원자에 구속되지 않은 상태의 결합이다. 자유전자에 의해 결합이 유지되며, 역시 방향성이 없는 결합이다. 이온결합과 공유결합을 구분하기 위해 IC(Ionic..

전류가 만드는 자기장을 분석하기 위해 앙페르의 법칙을 사용한다. $\displaystyle\oint\vec{B}·d\vec{s} = \mu_{0}I$ 이 선적분의 경로는 전도 전류가 통과하는 닫힌 곡선이다. 하지만 전류의 불연속성(축전기) 때문에 적분이 0이 되는 특정한 상황에서는 변위 전류($I_{d}$) 항을 추가해야 한다. $\Phi_{E} = \displaystyle\int\vec{E}·d\vec{a} = EA = \frac{q}{\epsilon_{0}}$이고, $E = \frac{q}{\epsilon_{0}A}$이므로 $q = \epsilon_{0}\Phi_{E}$ $I_{d} = \frac{dq}{dt} = \epsilon_{0}\frac{d\Phi_{E}}{dt}$ 이를 통해 앙페르 법칙의 ..

-교류 전원의 전압 $\Delta V = \Delta V_{max}\sin\omega t$ $\Delta V_{max}$는 전원의 최대 출력 전압 또는 전압 진폭이고, $\omega=2\pi f = \frac{2\pi}{T}$는 저원의 각진동수이다. 교류 전원과 저항으로만 이루어진 회로는 저항이 모든 전압을 다 사용해야 한다.(키르히호프 고리 법칙) $\Delta v - i_{R}R=0$ $i_{R} = \frac{\Delta v}{R} = \frac{\Delta V_{max}}{R}\sin\omega t = I_{max}\sin\omega t$ $\therefore \Delta v_{R} = i_{R}R = I_{max}R\sin\omega t$ 이를 통해 전류와 전압의 위상이 같음을 알 수 있다. (..

닫힌 회로에서 흐르는 전류에 의해 자기선속이 발생하고 자기선속은 회로에 기전력을 유도하게 된다. 하지만 이 기전력의 방향이 전류 흐름과 반대이기에 역기전력이라고 한다. 이런 현상을 자체 유도라 부르며, 이렇게 발생된 기전력 $\varepsilon_{L}$을 자체 유도 기전력이라고 한다. $\varepsilon_{L} = -L\displaystyle\frac{di}{dt}=-N\frac{d\Phi_{B}}{dt}$ $\therefore L = \displaystyle\frac{N\Phi_{B}}{i} = -\frac{\varepsilon_{L}}{di/dt}$ 단위: 헨리($H = V·s/A$) 자체 유도 계수(인덕턴스)는 전류의 변화에 대한 방해 정도의 척도이다. 코일의 자체 유도 계수는 기하학적 모양에..

패러데이 유도 법칙 자기장의 변화가 기전력을 생성한다. $\varepsilon = -\displaystyle\frac{d\Phi_{B}}{dt} = -N\frac{d\Phi_{B}}{dt}=-N\frac{d}{dt}(BA\cos\theta)$ $\vec{B}$의 크기가 시간에 따라 변화 고리가 둘러싼 넓이가 시간에 따라 변화 자기장 $\vec{B}$와 고리면에 수직인 선이 이루는 각도 $\theta$가 시간에 따라 변화 -균일한 자기장 내에서 움직이는 도선 $\sum\vec{F} = \vec{F}_{B}+\vec{F}_{E}=0$ $qE - qvB = 0$ $E = vB$ $\therefore \Delta V = El = Blv$ 해석하자면, 자기장의 힘을 받아 도선 내의 전하 분리가 생기고, 이로 인해..