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Ewha W. Economics [798377] · MS 2018 · 쪽지

2019-01-22 15:58:57
조회수 3,874

(읽어줘요ㅜ) 문과생을 위한 과학 이야기 - 열역학 법칙(1)

게시글 주소: https://orbi.kr/00020947677

 시간이 많은 사람이 되면 이런 걸 써보고 싶었는데 도움이 안되면 그냥 혼자 정리하고 도움이 되면 감사하구요ㅎㅎ




문과생을 위한 과학 이야기 - 열역학 법칙 (1)


시작하기 전에, 열역학이 뭐지? 초록창에 의하면 열역학은 ‘열과 일의 관계를 다루는 학문의 분야’ 란다. 쉽게 말하면, 뜨거운 (또는 차가운) 무언가를 어떻게 써먹을까 연구하는 학문이다. ‘끓인 물로 기차를 움직이고 싶다. 어떻게 하지?’ 라던가, ‘냉장고를 만들고 싶은데 어떻게 만들지?’ 같은 걸 연구하는 학문이라고 보면 된다. 19세기 산업혁명이 시작하면서 더 빠른 기계를 만들어내고 싶어진 사람들이 석탄 기차를 만들면서 발전시킨 학문이라는 걸 알면 좀더 기억하기 편할까? 


 열역학을 연구하는 사람들이 전제로 깔고 들어가는 법칙이 네 가지가 있다. 이걸 열역학 법칙이라고 부른다. 열역학 0, 1, 2, 3법칙에 대해 알아보도록 하자. 


 열역학 0법칙은 온도에 대한 법칙이다. 

 가 열역학 0법칙이다. 그러니까 티티가 오리친구랑 목욕을 할 때 티티랑 목욕물이 온도가 같고, 오리친구랑 목욕물이 온도가 같으면 티티랑 오리친구도 온도가 같다는 말이다. 쉬우니까 넘어가자. 

 

열역학 1법칙은 에너지 보존에 대한 법칙이다. 

일단 고립계가 뭔지 알아야겠다. 고립계는 물질과 에너지가 출입하지 않는 하나의 세상을 말한다. 예를 들면 우리 우주같은 거다. 아니 근데 너무 당연한 말 아냐? 에너지가 출입하지 않는 세상 안에서 에너지가 보존되는 건 당연하잖아. 근데 그게 사실 그렇지 않다. 저 문장을 좀더 풀어 설명하면, 이다. 갑자기 어려워졌으니까 예를 들어 설명하자. 


 끝이 막힌 주사기를 하나 생각하자. 주사기 내부에 공기가 차 있다고 할 때 내부의 공기는 손잡이가 움직이더라도 탈출할 수 없다. 실제로는 그렇지 않지만 주사기 내부와 외부 사이에 열출입도 없다고 가정하자. (주사기 내부 공기의 온도가 변하더라도!) 이 때 주사기를 갑자기 확 당기면 어떻게 될까? 놀랍게도 주사기 안쪽 공기가 차가워진다. (초등학교 때 구름만들기 실험을 해본 사람들은 그걸 떠올려도 된다.) 내가 주사기를 확 당긴 걸 열역학에서는 ‘공기가 외부에 일을 했다’ 고 한다. 그리고 공기가 외부에 한 일만큼 열을 빼앗겨서 차가워졌다고 해석한다. 그러니까 빼앗긴 열이 일을 했다고 생각하는 거다. 이게 열역학적인 사고다. 열이 일로, 일이 열로 바뀔 수 있다는 생각. 




피드백이나 조언 감사히 받겠습니다 나머지 내용은 써서 또 올릴게요 :D

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