2021-01-02
org.kosen.entty.User@5ed4e004
허재혁(fnvmdidwkwndfur)
- 2
올해로 한성 30기 입학하는 학생입니다.
제가 오늘 학원 반응 속도 수업에서 선생님께 한가지 질문을 드렸습니다.
필자:혹시 반응속도 식들이 성립하는 반응들이 가지는 공통적인 특징(정설로 다뤄지는 것들 중에)이 있나요?
선생님:없다.
필자:그러면 왜 반응속도 식이 저리되는지 유도한 연구결과가 있나요? 그냥 귀납적으로 증명하고 끝낸건가요?
선생님:그렇다. 거의 모든 과학적 이론들은 실험적 결과로 유도한다. F=ma도 마찬가지다.
필자:F=ma는 뉴턴이 완전탄성충돌을 가정하고 운동량 변화를 (고전적)시간 변화에 대해 미분하여 유도한 것이 아닌가요?
선생님:실험적으로 먼저 알고 이론으로 정립한거다.
제가 이 게시글에서 하고 싶은 질문은
1. 저는 지금까지 뉴턴이 선운동량 보존->충격량->F=ma 순서로 이론적으로 유도했을꺼라 생각했는데 진짜 실험으로 먼저 안건지, 그리고 이거 질문하는 김에 에너지 보존, 선운동량 보존등 다른 고전역학 법칙들과 F=ma는 뉴턴의 어떤 사고 순서로 나온건지 질문하고 싶습니다.
2.같은 차수의 반응속도를 가지는 반응이 어떤 공통된 특징을 가지는지, 반응속도 식은 어떻게 이론적으로 유도될수 있는지에 대해 연구가 시도된적이 있는지 아시는 분은 알려주시면 좋겠습니다. 관련 키워드들로 riss 찾아봤는데 제 능력으로는 찾지 못했습니다.
글쓰기가 유연하지 못한데도 감안하고 읽어주신분들 감사합니다
제가 오늘 학원 반응 속도 수업에서 선생님께 한가지 질문을 드렸습니다.
필자:혹시 반응속도 식들이 성립하는 반응들이 가지는 공통적인 특징(정설로 다뤄지는 것들 중에)이 있나요?
선생님:없다.
필자:그러면 왜 반응속도 식이 저리되는지 유도한 연구결과가 있나요? 그냥 귀납적으로 증명하고 끝낸건가요?
선생님:그렇다. 거의 모든 과학적 이론들은 실험적 결과로 유도한다. F=ma도 마찬가지다.
필자:F=ma는 뉴턴이 완전탄성충돌을 가정하고 운동량 변화를 (고전적)시간 변화에 대해 미분하여 유도한 것이 아닌가요?
선생님:실험적으로 먼저 알고 이론으로 정립한거다.
제가 이 게시글에서 하고 싶은 질문은
1. 저는 지금까지 뉴턴이 선운동량 보존->충격량->F=ma 순서로 이론적으로 유도했을꺼라 생각했는데 진짜 실험으로 먼저 안건지, 그리고 이거 질문하는 김에 에너지 보존, 선운동량 보존등 다른 고전역학 법칙들과 F=ma는 뉴턴의 어떤 사고 순서로 나온건지 질문하고 싶습니다.
2.같은 차수의 반응속도를 가지는 반응이 어떤 공통된 특징을 가지는지, 반응속도 식은 어떻게 이론적으로 유도될수 있는지에 대해 연구가 시도된적이 있는지 아시는 분은 알려주시면 좋겠습니다. 관련 키워드들로 riss 찾아봤는데 제 능력으로는 찾지 못했습니다.
글쓰기가 유연하지 못한데도 감안하고 읽어주신분들 감사합니다
- 뉴턴
- 고전역학
- 반응속도
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 2
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답변
김병관님의 답변
2021-01-04- 2
좋은 생각과 질문이네요.
자세한 답은 되기 어려울 것 같은데 wiki에 찾아본바로는 실험결과로부터 F=ma는 유도된 결과인듯 합니다.
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_classical_mechanics
>> Though the reality of this experiment is disputed, he did carry out quantitative experiments by rolling balls on an inclined plane; his correct theory of accelerated motion was apparently derived from the results of the experiments.
또한 뉴턴은 시간에 대한 물리변화량 등을 수식으로 정리하기 위하여 미적분을 개발했습니다.
Newton also developed the calculus which is necessary to perform the mathematical calculations involved in classical mechanics.
점으로 표시하는 시간미분텀이 그 예입니다. 지금까지 수학 기호들도 많이 개발되고 편리하게 변화되었지만 중세시대에는 각종 정리나 기호, 약어 등이 많이 부족하고 과학적 사실도 거의 없을 때입니다. 그런 점에서 실험으로부터 유도되는 방식이 주를 이루었던 것 같습니다. 과학이 자연을 이해하는 학문이니까요.
우리나라의 과학은 역사도 짧고 고등교육에서 과학역사를 거의 다루지 않기 때문에 거의 이공학적으로 바로 쓸만한 부분들로 교육이 진행되어 이런 질문들의 답에 대해서는 배우기 어렵습니다. 외국에는 고대 아리스토텔레스 - 중세 갈릴레오, 뉴턴 - 근세, 산업혁명 까지의 연결된 과학역사도 배웁니다. -
답변
김병관님의 답변
2021-01-04- 1
반응차수는 보통 반응 메커니즘 상 속도결정단계 식의 속도상수(농도)에 연관되어있습니다.
반응속도와 반응의 자발성은 별개의 문제이기 때문에 반응의 메커니을 알아야하고 시작물질과 생성물질의 엔탈피, 엔트로피 등의 변화를 계산하는 것만으로는 반응속도에 대한 정보를 얻기 힘듭니다. 고전적인 실험에 의한 반응속도식 유도는 2000년대 이전까지 많이 연구되었었고 그 후로는 양자역학 계산으로부터 반응 메커니즘을 규명하고 예측하는 연구가 진행되고 있는 것으로 알고 있습니다. 따라서 비슷한 합성 반응(작용기)의 반응차수가 같으면 유사한 반응조건에서 비슷한 메커니즘을 따라가지 않을까 싶습니다. 한 가지 반응 메커니즘에 대해 참고할만한 사항이 있는데, 반응 메커니즘이 실제로 해당 단계를 따라서 반응이 일어난다는 예측이고 현재까지의 실험결과로부터의 타당한 결과라는 사실입니다. 상대성이론이 나오기까지 완벽하다고 생각했던 고전역학의 틀이 깨졌듯이, 양자역학이 분자,반응,분자-분자에 대해서 까지 정밀하게 연구되면서 반응 메커니즘도 새로운 국면을 맞이할 가능성이 있다고 봅니다. 아직까지 아무도 분자가 알려져있는 반응 메커니즘을 따라서 반응이 진행되는지 '관찰'한 사람이 없기 때문이죠. (아주 작은 기본 분자만 가능했음) 반응하는데 걸리는 시간이 <~ps로 아주 짧고 크기도 <~nm로 아주 작기 때문입니다. 대략적으로나마 설명이 되었으면 좋겠네요.