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느린 두뇌에서 빠른 X까지, 아산화질소 뒤에 숨은 과학

May 19, 2023May 19, 2023

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이번 주말, 전 세계 관객들은 Fast X에서 Fast Saga의 화려한 모험으로 돌아갈 것입니다. 시리즈의 10번째 작품은 Louis Leterrier 감독과 주연 Vin Diesel(Dominic Toretto), Michelle Rodriguez(Letty Ortiz), 프랜차이즈 신인 Jason Momoa (영화의 악당 Dante)와 Brie Larson (Tess)이 출연하는 나머지 대가족. 이는 방정식의 Furious 부분을 처리하지만 여전히 Fast를 설명해야 합니다. 이를 위해서는 Fast Saga의 또 다른 주요 요소인 아산화질소가 필요합니다.

아산화질소는 화학적 특성이 N2O인 기체 질소의 산화물입니다. 이는 그 자체로는 불연성이며 연소 엔진에 사용된다는 점을 고려하면 놀랄 수 있지만(자세한 내용은 잠시 후에 설명하겠습니다) 특히 오존층과 반응하기를 좋아합니다.

질소는 지구 대기에서 가장 풍부한 원소입니다. 그것은 당신이 들이쉬는 모든 호흡의 78% 이상을 차지합니다. 산소는 호흡의 별일 수 있지만 그 비중은 21% 미만입니다. 나머지 1%는 대부분 아르곤, CO2 및 기타 미량 가스입니다. 요점은: 주변에 많은 양의 질소가 떠다니고 있다는 것입니다.

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대기의 질소는 토양과 식물의 뿌리혹에 있는 질소 고정 박테리아에 의해 흡수됩니다. 그들은 약간의 수소를 추가하여 질소를 암모니아로 전환합니다. 그런 다음 질화 미생물은 암모니아를 흡수하여 아질산염(NO2) 또는 질산염(NO3)으로 전환합니다. 식물은 질소 화합물을 좋아하기 때문에 이는 좋은 소식입니다. 질소는 우리가 달, 화성 또는 다른 곳에서 식물을 재배하기 시작할 때 흙에 추가해야 하는 주요 요소 중 하나입니다.

식물은 토양에서 질산염을 수집하여 이를 사용하여 일부 구조를 만듭니다. 이것이 바로 잎채소가 식이성 질산염의 좋은 공급원인 이유입니다. 그런 다음 그 식물은 먹히거나 죽고 분해되며, 어느 쪽이든 결국 미생물이 다시 일을 시작하는 흙으로 돌아가 질산염을 다시 질소 가스로 전환합니다. 이는 산소가 얻기 더 어렵고 혐기성 미생물이 번성하는 토양 깊은 곳이나 물속 깊은 곳에서 발생합니다. 질산염과 질소 가스 사이의 경로를 따라 화합물은 아산화질소를 포함한 여러 중간 가스를 통과합니다.

질소는 호흡을 위한 가압된 자리 표시자 이상의 역할을 할 수 있지만 생태계의 자연 기반 시설의 중요한 부분입니다. 자연 자원은 전 세계 아산화질소의 약 60%를 생산하며, 이 아산화질소의 1파운드는 동일한 양의 CO2에 비해 265배의 온난화 효과를 가지며, 박테리아에 의해 다시 흡수되기 전까지 평균 121년 동안 대기 중에 머뭅니다. 나머지 40%는 상업적 생산을 포함한 인간 활동의 결과입니다.

아산화질소의 의도적인 생산은 생물학적으로 촉진되는 과정이 아닌 전적으로 화학적 과정입니다. 생산은 흰색 결정성 염인 질산암모늄으로 시작됩니다. 화학에서 염은 순전하 없이 양전하와 음전하를 띤 이온을 포함하는 모든 화합물입니다. 식탁용 소금이 일반적인 예이지만 물과 80% - 93% 농도로 혼합되는 유일한 소금과는 거리가 멀습니다. 그런 다음 질산암모늄 용액을 섭씨 250도로 가열하면 질산암모늄이 반응적으로 분해되어 수증기와 아산화질소로 분해됩니다.

연소 엔진은 연료원을 공기와 혼합하고 그 혼합물에 불을 붙여 작동합니다. 출퇴근하거나 극장으로 운전할 때마다 세심하게 통제된 폭발의 힘을 받고 있습니다. 연료 혼합물이 가압되고 스파크가 발생합니다. 혼합물이 빠르게 연소되면서 엔진의 피스톤을 움직이는 강렬한 열과 압력이 생성됩니다. 이 피스톤은 기어 등에 작용하는 크랭크샤프트를 회전시켜 차량을 도로 아래로 이동시킵니다.