에너지란 무엇인가 by 바츨라프 스릴

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1807년 영국 왕립연구소 강의에서 토머스 영(Thomas Young, 1773~1829)은 물체의 질량과 물체 속력의 제곱을 곱한 값이라고 에너지를 정의했지만, 이 식은 부정확할 뿐 아니라 (질량을 반으로 나눠야 한다) 에너지를 단지 운동(역학) 에너지로 한정시켰다.

 

1842년 브리태니커 백과사전은 에너지를...."물체의 힘, 가치 또는 효능. 연설할 때 강조를 나타내기 위해 빗대어 사용하기도 한다."고 설명했다.

 

1847년 영국의 물리학자 제임스 줄(James Prescott Joule, 1818~1889)은 "에너지는 절대로 새로 만들어질 수도 없어질 수도 없다"는 에너지 보존의 법칙을 도출했다. 흔히 열역학 제1법칙으로 알려져 있다.

 

독일이 이론물리학자 루돌프 클라우지우스(Rudolf Clausius, 1822~1888)이 1865년에 발표한 논문에서 닫힌계(외부로부터 에너지 공급이 전혀 없는 체계)에서 무질서 정도를 측정하기 위해 '엔트로피'(변화를 뜻하는 그리스어에서 따옴)라는 용어를 만들어 냈다. 클라우지우스는 또한 "우주이 엔트로피는 가능한 한 증대하려는 경향이 있다."는 열역학 제2법칙을 확실하게 공식화했다.

현실적으로 말하면, 이것은 닫힌계에서 쓸모 있는 에너지의 이용 가능성은 오히려 감소할 수 밖에 없다는 것을 의미한다.

 

열은 에너지의 위계에서 독특한 위상을 차지한다. 다른 모든 형태의 에너지는 완벽하게 열로 전환될 수 있지만, 투입된 것 가은데 일부만이 새로운 형태가 되듯이 열은 결코 다른 형태로 온전하게 전환될 수 없다.

 

열역학적 죽음(heat death)과 무질서를 향한 보편적 경향성이라는 열역학 제2법칙은 아마도 모든 우주적 일반화 가운데 가장 위대한 진리가 되었다.

 

열역학 제2법칙은 오로지 열역학적 평형 속에 있는 닫힌계에만 적용된다. 지구 생물권은 열린계이다. 열린계는 태양에너지를 부단히 들여와서 광합성을 통해 더 큰 질서와 조직(엔트로피 감소)을 위한 토대인 새로운 식물 덩어리고 전환하는 데 사용한다.

 

1906년 발터 네른스트(Walther Nernst, 1864~1914년)의 열 정리(heat theorem)를 통해 처음으로 열역학 3법칙이 공식회되었다. 절대온도가 0(-273도) 될 때만 모든 반응 과정이 멈추게 되고 엔트로피가 더 이상 변화를 보이지 않는다는 법칙이다. 

 

1905년 아인슈타인은 질량 그 자체가 바로 에너지의 형태라고 결론지었다.

세상에서 가장 유명한 방정식(E=MC제곱)....

 

에너지에 대한 가장 평범한 정의는 "일을 할 수 있는 능력" 이지만....

일반적인 방식으로 영향을 받는 시스템(개체, 기계, 식물)에서 변화(위치의 변화, 속력의 변화, 온도의 변화, 구성의 변화)를 만드는 일련의 과정에 이 용어를 적용한다

 

에너지란 한마디로 쉽게 정의할 수 있는 실체가 아니라 자연과 인류가 만들어 낸 다양한 현상을 다루기 위해 19세기 물리학자들이 채택한 추상적이고 집합적인 개념이다.

가장 흔한 행태로는 열(에너지), 운동(운동 또는 기계에너지), 빛(전자기에너지), 연료와 식료품의 화학에너지가 있다.

 

[ 자평 ]

 

그저 뭐 그런...