제1법칙과 제2법칙

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모든 에너지의 총량은 언제나 변하지 않고 일정할 것 인가? 예를 들어, 높은 곳에 있던 물체가 낙하할 때, 이 물체가 지녔던 위치에너지가 운동에너지나 열에너지로 전환 되면서 그 중 일부는 사라져 버리는 것이 아닐까? 이 문제에 대하여 최초의 관심을 가졌던 사람은 도일의 과학자 메이어(1814~1878)이었습니다. 그는 만약 위치에너지가 운동에너지로 전환되는 것을 측정할 수 있다면, 역학적 에너지를 얼마나 사용하면 얼마만큼의 열이 발생하는가를 실험으로 측정하는 한편, 열과 대등한 역학적 에너지도 측정하여 1842년에 다음과 같은 논문을 발표하였습니다. “어떤 에너지도 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있지만, 에너지의 총량은 언제나 변하지 않고 일정하다” 메이어의 이론에 따르면, 태양에너지는 녹색식물의 내부에서 우리들의 식품이 되는 화학에너지로 변할 수 있고, 그 화학 에너지가 동물의 몸 안에서 또 다른 에너지로 변해간다는 것입니다. 그는 ‘에너지 보존의 법칙’이 존재한다는 논문을 발표 했으나 당시에는 받아들여지지 않고, 그의 논문은 36년 뒤에야 빛을 보게 되었습니다. 그러나 1947년 영국의 과학자 줄(1818~1889)이 메이어와는 다른 방법으로 훨씬 정확하게 실험하여 열의 일당량을 측정하므로써 ‘에너지 보존의 법칙’이 성립한다는 사실을 뒷받침 하였습니다. 열의 일당량이란? 일과 열은 서로 전환될 수 있습니다. 즉, 일을 하면 열에너지가 발생하고, 열에너지는 일을 할 수 있습니다. 이렇게 일이 열로 바뀔 때 어떠한 비율로 바뀌는가를 나타낸 것이 열의 일당량입니다. 줄은 그림에서와 같이 보이는 장치로 일은 일정비율로 열로 변환한다는 것을 발견했습니다. 실험에서는 주위를 단열한 용기에 물을 넣고 익차로 교반함으로써 일어나는 수온의 상승을 측정했습니다.

참고자료

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