[1편] 열역학에 관한 이야기-물리학

열역학 제1법칙은 어떠한 물리적 변화에서도 그것과 관계되는 모든 물체가 지닌 에너지의 합은 불변이라는 에너지 보존법칙이다. 간단하게 "에너지는 변형은 되어도 생성되거나 소멸되지 않는다."라는 것이다. 중요한 가정은 계에서 라는 것이다. a라는 물체가 놓여있다. 에너지를 가지고 있을까? a의 온도가 상온이라면 내부 에너지를 가지고 있다. 이때 0법칙이 작용된다. 일정한 온도를 유지하게 된다.

[물리학 이야기] 열역학의 법칙

어느 정도의 에너지를 유지하게 되는가?

주변에 에너지를 전달한다. 어디까지? 1차원으로 간략화 시켜보자. 긴 터널에 물체가 놓여있다고 치면 에너지는 물체와 긴 터널의 주변 환경과 평형을 이루어야 한다. 터널은 무한히 길다면 물체로부터 무한히 길게 떨어진 터널의 어느 공간상의 에너지는 0일 거다. 온도로는 절대 영도일까? 그럼 물체가 에너지를 전달하게 된다면 무한히 길게 떨어진 공간까지 에너지 평형을 하려면 당연히 시간이 필요할 것이고 이 시간은 몇 분 혹은 몇 년이라고 할 만큼의 시간이 필요할 수도 있다. 그럼 이런 형태를 짧은 순간과 좁은 공간만을 대상으로 한다면, 처음보다 조금은 낮은 레벨의 에너지를 유지한다고 볼 수 있을 것이다. 다시 돌아가서 에너지가 없는 물체가 있다면 놔두면 여전히 에너지가 없을 테고, 물체를 수직의 긴 터널 공간에 낙하시키면 이 물체는 운동에너지를 가지게 된다. 중력이 있다면 중력이 없다면 에너지를 가지지 못한다. 그럼 원론적으로 에너지는 어디서 오는 것인지 알아보겠다.

물체가 처음부터 에너지를 가지고 있는가?

온도라고 생각하면 (온도가 높다<- 열에너지가 가해진다 <- 태양이 열을 내뿜는다.)로 생각할 수 있습니다. 태양의 열에너지는 핵융합 반응이라는 건이다. 대부분이 태양이 가진 에너지가 지구로 전달되어 여러 움직임이나 활동들이 이루어지고 있는데 그럼 태양은 어떻게 에너지를 가지는지 의문이 든다. 이건 어려운 문제이고 수많은 고민을 해봐야 하지 않을까 싶다.