자연에서의 열역학적 현상 분석 및 이해

소개

겨울에 장독이 얼면 깨지는 것이라든지, 그릇에 담겨있는 물이 어는 표면은 항상 고른 평면이 되지못하고 가운데 배가 불룩 튀어나오는 현상은 얼음이 얼면서 체적이 늘어나기 때문이라는 것을 우리는 알고 있다. 또한 과학 교과과정으로 인해 스케이트를 타면 왜 미끄러지며 지쳐 나아갈 수 있는가에 대해서 우리는 많이 들어왔다. 더 나아가 물리학의 최신 이론은 과연 창조를 증거하는가, 아니면 진화론을 증거하는가의 문제는 현대인으로서 관심을 가지지 않을 수 없는데 이러한 현상들을 본 레포트에 담아 두었다.

목차

# Case 1. 겨울에 장독이 얼면 깨지는 이유

# Case 2. 스케이트를 타면 왜 미끄러지며 지쳐 나아갈 수 있는가

# Case 3. 차가운냉수의 온도변화

# Case 4. 태양의 색깔이 우리에게 노란색으로 보이는 이유

# Case 5. 창조/진화의 법칙에 비추어본 열역학

# Case 6. 제레미 리프킨의 [엔트로피] 중에서...

# Case 7. 경제활동(경매)와 관련지은 엔트로피

본문내용

“모든 자연현상은 엔트로피가 증가하는 방향으로 진행한다.”는 것이 바로 그것이다. 놀랍게도 이 법칙을 벗어난 자연현상은 지금까지 단 한 건도 없다. 높은 온도의 물체는 낮은 온도로 변하고, 맑은 물에 잉크를 떨어뜨리면 퍼져서 파란 물이 되고, 강물은 보다 낮은 곳으로 흘러내리고, 어린 아기는 시간이 지남에 따라 늙은이가 되고... 등등. 자연계에 존재하는 모든 변화는 엔트로피가 증가하는 방향으로만 진행된다. 쉬운 말로 설명하면, 가용에너지가 무용에너지로 변하는 방향으로만 진행됩니다. 그리고 엔트로피의 증가는 비가역적이라서 절대로 되돌릴 수 없습니다. 한번 섞어진 잉크와 물은 저절로 분리되지 않는다는 말이다. 만약 이런 현상과 반대로 흘러가게 만들고 싶으면 일과 열이라는 에너지를 공급해야만 한다. 에어컨을 생각하면 이해가 쉽다. 정상적이라면 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달됩니다.
그런데 에어컨은 온도가 낮은 실내의 열에너지를 온도가 높은 외부로 전달합니다. 그것이 가능한 이유는 전기로 컴프레서를 돌려서 일을 공급했기 때문입니다. 엔트로피와 관련된 흥미로운 사실 중 하나는 다윈의 진화론에 대한 것입니다. 엔트로피라는 개념으로 인해 인류의 존재에 대한 깊은 회의도 생겨났습니다. 인간이 지구의 많은 가용에너지를 무용에너지로 만들어버렸기 때문입니다. 지구의 입장에서 보자면 거의 해충 수준입니다. 따라서 누군가 무용한 에너지를 유용한 에너지로 바꾸었다면 그는 지구와 모든 생물들을 위해 공헌을 했다고 말할 수 있습니다. 지구에 대한 인류의 해악을 조금이나마 완화시킨 것이 됩니다. 길거리의 휴지를 주워 오염을 방지했다면 엔트로피가 감소한 것입니다. 단, 대가없이 휴지를 주워야하고 그 휴지를 자연에 맡겨 분해시켜야 합니다. 혹자는 집을 짓고 자동차를 만들고 도로를 개통하는 것도 엔트로피가 감소하는 행위가 아니겠는가라는 질문을 할 수도 있습니다. 감소하는 것은 맞는데 전체적인 결과는 전혀 그렇지 않습니다. 그 집을 짓기 위해 훼손된 자연환경을 감안하면 엄청난 엔트로피가 증가한 것입니다. 철근을 만들기 위해 연료를 태우고 시멘트와 골재를 얻기 위해 산을 깎아냈기 때문입니다. 그런 차원의 시각으로 보면 경매도 엔트로피를 감소시키는 행위입니다. 경매가 엔트로피를 감소시켜 인류에 공헌을 한다고 하면 좀 과장된 표현일수도 있겠지만 인류까지는 몰라도 자본시장에는 지대한 공헌을 하고 있는 것이 사실입니다. 경매에 나온 물건이 물건으로서의 가치가 거의 없다는 것을 감안하면 경매 이후 정상적인 가치를 되찾았다는 것은 엄청난 엔트로피의 감소를 의미합니다.

참고자료

· ① http://mech-world.new21.org
· ②