에너지

[김두천]

에너지(Energy)

☞ 뭔가 보여 드리겠습니다‘

(1) 에너지(Energy)

코메디언 이주일의 “뭔가 보여 드린당깨‘라는 말이 바로 「에너지(Energy)」의 정의라 할 수 있습니다.

여기서, 「뭔가」가 바로 이주일의 몸 속에 저장되어 있는 「에너지」이고,「보여 준다」는 것은 몸속에 가지고 있는 것을 끄집어내어서 외부(청중)에 손짓 발짓으로 웃기는 행동(일 또는 열)입니다.

에너지는 「어떤 효과를 만들 수 있는 능력(Capability to produce an effect)」 으로 정의 되는데, 어떤 효과는 물체가 갖고 있는 에너지가 외부로 전달되는 ‘일(Work)’이나 ‘열(Heat)’을 지칭하는 것입니다.

위에서 이주일이 말한 <뭔가>가 일 또는 열인 것입니다.

에너지는 물체가 놓여있는 위치에 따른 ‘위치에너지’, 운동에 의한 ‘운동에너지’ 및 물체의 온도변화에 의해 물체내부에 저장되는 ‘저장에너지’의 형태로 저장됩니다. 그 단위는 쥬울(Joule)또는 칼로리(cal)입니다.

(예) 위치에너지=무게(N) x 높이(m) [ J=N·m ]

▲ 에너지의 상태는 성질(property)로 설명되는데, 성질로는 압력, 온도 등이 있습니다. 그런데 이 성질은 경로와 무관한 물리량입니다. 예컨대 1기압 30℃의 물이 100℃까지 더워졌으면 그 더워지는 과정에는 전혀 관계없이 오직 최초상태와 최종상태에만 의해 결정되고, 그 온도변화는 100 – 30=70℃가 됩니다.

▲ 에너지와 일 또는 열의 차이

한 사람이 태권도 9단이면 이것은 그 사람이 갖고 있는 에너지입니다.

즉 누가 이 사람을 때려도 가만히 맞고만 있으면 태권도 9단의 실력이 외부(주위)로 전달된 것이 아니기 때문에 외부에서는 9단인지 5단인지 모릅니다. 아직도 에너지로 갖고만 있는데 이주일씨 말대로 “뭔가”를 보여 주지 않고 그저 갖고만 있었기 때문입니다.

그런데 참고만 있을 수 없어 주먹을 뻗어 한방 먹이면 “뭔가”를 보여 준 것, 즉 ‘일’을 한 것입니다. (힘x거리=일)

할머니가 손자 머리에 손을 대고 “아! 열이 있구나”라고 하는 것은 에너지가 손자(시스템)와 주위의 경계를 떠나 할머니(주위)에게 전달된 것으로 이것은 에너지의 한 형태인 ‘열’입니다.

(2) 에너지의 변환(사용)

⑴ 화력발전소에서 석탄(시스템, 또는 系)으로 물을 끓이면 ⇒ 에너지가 열로 변환

⑵ 이 열에너지로 터빈을 돌려 전기를 생산하면 ⇒ 열에너지가 일, 일이 다시 전기에너지 로 변환

▲ 유용(有用)에너지와 무용(無用)에너지

위의 에너지변환 과정에서 석탄이 갖고 있던 일부 에너지는 물을 끓이는데 사용되었고, 나머지는 주위(대기, 또는 하천수)로 버려지게 됩니다.

이 때 전자를 유용에너지, 후자를 무용에너지라 부르는데 이것이 환경오염의 요인입니다.

무용에너지는 에너지가 죽은 시체이므로 이미 에너지가 아니기 때문에 아너지(Anergy;안 에너지)로도 불립니다.

☞ “돌이키지 마”

노름판을 벌여놓고(석탄으로 물을 끓임) 한 판에 얼마씩 주인이 가져가기로 (에너지 중 일부를 대기가 가져가기로) 하고, 아침이 되어 노름이 끝나고 보니까 판돈(석탄의 에너지)의 일부는 노름꾼이 그 나머지 일부는 주인이 갖게 되었습니다.

이 때 노름꾼이 가져간 돈은 노름의 목적에 부합되는 것으로 유용하게 쓰였기 때문에 유용에너지에 해당하고 노름판을 벌린 주인이 가져간 돈은 노름꾼 입장(에너지 변환)에서 보면 버려진 무용에너지에 해당됩니다.

그런데 이걸 거꾸로 돌려놓을 수 있겠는가? 이건 되 돌이킬 수 없는 것입니다.

이 에너지 변환과정은 절대 되 돌이킬 수 없기 때문에 불가역(不可逆)과정이라 합니다.

돌이키지 마”

발전소 소장이 공기에 대놓고 : “ 임마야!” 돌리도“>

대기와 하천 : “모르겠는 데요(누가 자주 쓰던 말인데! )”