사랑의 담론 기말 긴 글.‘시라노; 연애조작단’을 보고.. 『사랑의 시작과 발전』1.“사랑은 때가 되면 운명처럼 이루어지는 걸까요? 아니면 사랑에 빠지는 순간의 비밀을 사람의 힘으로 조작할 수 있는 걸까요? 는 후자를 믿는 사람들의 집단입니다. 사랑은 운명이 아니라 과학입니다. 진심은 통한다는 말, 저는 믿습니다. 다만 표현이 어려울 뿐입니다. 더 이상 혼자 어려워하지 마시고, 저희를 불러주십시오. 당신의 진심을 전해드립니다.”이 문구는 에 나오는 시라노 에이전시의 홍보문구이다. ‘시라노’라는 이름은 프랑스 극작가 에드몽 로스탕의 5막 시극인 에서 따온 것이다.시라노 드 베르즈락이라는 청년이 있었다. 검술과 문학에 모두 능했지만, 그의 코는 너무도 흉하게 튀어나와 있었다. 같은 귀족 청년 부대에 있는 크리스티앙과 시라노는 둘 다 록산느라는 여인을 사랑했고, 크리스티앙은 자신의 부족한 언변을 감추려 시라노에게 대필을 부탁했다. 시라노는 잘생기고 훤칠한 크리스티앙이라는 ‘아바타’를 통해 미칠 듯한 사랑의 말을 록산느에게 써 보낸다.사랑의 시작이라는 단어만큼 애매한 것이 세상에 또 있을까. 은 그 기준에 대해 생각해보게 한다. 사랑에 빠지는 순간의 기준은 무엇일까? 분명하게 그을 수 있는 선, 혹은 서서히 변하는 스펙트럼. 사람마다 다를 수도 있겠다. 그러나 분명히 누구에게나 특정 타인에 대한 막연한 호감이 사랑으로 변하는 전환점은 있을 것이다.사랑이라는 감정의 시작과 연애의 시작은 분명 다르다. 어떤 연인들은 쌍방의 사랑을 확인한 채로 연애를 시작하고, 또 다른 부류의 연인들은 한쪽의 사랑의 시작을 연애의 시작으로 삼는다. 연애의 시작은 서로 다른 두 사람의 외적인 상호작용으로 결정된다. 어찌 보면 ‘합의’라고 볼 수도 있겠다. ‘나는 당신을 사랑합니다. 그러니 당신과 오늘부터 특별한 관계가 되고 싶습니다. 당신도 나를 사랑해 주겠습니까?’라는 의미의 고백을 하고, 이 고백이 통하면 두 사람은 서로에게 특별한 관계가 되기를 자처한다. 그렇다면 이런 ‘합의’의 기준 빠지게 되는 것일까.어느 날 상용이라는 한 소심한 남자가 시라노 에이전시에 찾아온다. 그는 희중이라는 여자를 사랑한다며, 자신의 마음을 전달할 수 있게 도와달라고 의뢰한다. 내가 제시하는 문제는 여기서부터 시작된다. 이 남자는 교회에서 날아온 껌 하나를 통해 이동한 시선에서 발견한 잘 알지도 못하는 여자에게 ‘사랑에 빠졌다.’며 시라노 에이전시를 찾아와 도움을 청한다. 상용이 희중에 대해 아는 것이라곤 ‘아름다운 외모’ 뿐이다. 상용의 기준에 최우선은 ‘외모’였으리라.사람들은 사랑을 느낄 이성의 조건으로 많이들 외모를 제시한다. 개개인의 차이가 심하긴 하지만, 분명히 이는 대부분의 사람들에게 사랑의 시작에 굉장한 영향을 끼치는 요인일 것이다. ‘로미오와 줄리엣’의 주인공들이 서로에게 첫눈에 반했을 때에도 역시 그들의 사랑의 시작 그 최전방에는 외모가 있었으리라. 의 상용 역시 그러한 인물들 중에 하나로 보인다.요즘 사람들은 외모 이외에도 성격, 재력, 학력 등 많은 것을 재고 따진다. 처음엔 사랑이 그저 사랑이었겠지만, 시간이 흐르며 사람들은 사랑을 시작하기 전 이런저런 조건들을 따지게 되었다. 나를 둘러싼 것과 상대를 둘러싼 것, 그리고 우리를 둘러싼 것들이 늘어날수록 사랑은 복잡해진다. 사랑이 복잡해지면서 그들의 관계 역시 복잡하게 얽히고, 사람들은 이 관계를 깨지 않고 유지시키기 위해 여러 방법을 모색한다. 그래서일까. TV에서는 자칭, 타칭 수많은 연애의 고수들이 밀고 당기기에 대해 이야기하고, 숱한 연애 경험을 가진 사람들은 유능하고 잘난 사람으로 치켜세워진다. 하지만 그들을 바라보는 우리는 무언가 중요한 것을 잊어버리고 있지는 않은가.개인적으로 ‘첫눈에 반한다.’는 말은 잘 믿지 않는다. 사람의 외적인 요소에만 관련되어 순식간에 생겨나는 일련의 감정들을 나는 사랑이라 생각하지 않는다. 누군가를 서서히 알아가며 그 사람의 내적인 요소들에 점점 끌리게 되는 것, 그것이 바로 사랑이 아닐까.상용은 시라노 에이전시가 씌워주는 ‘아바타’를 통해 희중에게 접의 모습이 덧씌워져 있다. 이에 희중은 호감을 느끼고 상용과의 관계에서 마음을 열어간다. 아마도 희중은 누군가와 사랑에 빠지는 데에 있어 외적인 요소보다는 내적인 요소를 중요히 여기는 사람이었던 것이다.영화 에는 이런 사랑의 모습이 잘 나타나있다. 짝사랑 때문에 마음을 앓고 있는 춘희는 영화 내내 운명적인 사랑을 찾겠다고 발버둥치지만 결국 근처에서 수시로 얼쩡거리는 남자 철수에게 마음을 빼앗기고 만다. 가랑비에 옷깃이 젖어가듯 소리 소문 없이, 자연스럽게, 어느 순간 녹아드는 사랑을 하게 된 춘희는 마지막에 이렇게 중얼거린다. “사랑은 풍덩 빠지는 것인 줄 알았는데, 알고 보니 서서히 물드는 거였어.”나를 돌아본다. 나는 언제 그렇게 사랑해 보았던가? 나 역시도 어느 새인가부터 누군가를 순수하게 좋아하기보다는 상대의 외적인 조건만을 재기에 바빴던 것 같다. ‘이 남자는 과연 나와 어울릴 만한 조건을 갖춘 남자일까?’ 이는 비단 나의 문제만은 아니다. 주변을 둘러보면, 진심으로 받아들일 상대를 찾기보다는 남 보기에 부끄럽지 않은 그런 조건에 맞는 사람을 찾는데 급급하다. 문제는 여기서 시작된다. 사랑은 예나 지금이나 변한 것이 없는데, 사회적 관계 속에서 온갖 종류의 사족이 주렁주렁 달려 제 자리에 있는 사랑을 가린다. 소위 ‘현실’을 운운하며 깊숙한 마음의 소리를 흘리고 다가오는 사랑을 놓치곤 한다.사랑이 일련의 조건의 따짐으로 전락해버린 지금이라도, 여전히 진실한 사랑은 존재하리라. TV에 넘쳐나는 연애 고수들을 바라보며 우리가 잊어버린 것은 시라노의 뛰어난 문장력이나 크리스티앙의 훤칠한 외모가 아니라 둘의 가슴속에 똑같이 자리한 그 마음이다. 사랑이 지속되며 복잡해지는 것은 사랑을 둘러싼 것들일 뿐, 사랑의 본질이 아니다.2.“사랑? 지랄하고 자빠졌네. 남들이 대신해주는 사랑, 그게 말이 돼??”“저 혹시 시라노라는 영화 아세요? / 내용은 알아요. 프랑스에서 연극을 봤었어요. / 저는 누가 추천해줘서 최근에야 봤어요. 대부분 시라노에게 감정이입을 해서 볼을까요. 근데 중요한건 시라노만큼 그 부하도 여주인공을 사랑했다는 겁니다. 그만큼 간절했으니까 그런 말도 안되는 부탁을 했던 거죠. 그만큼 사랑했으니까...”극중 상용의 고백에서도 인용되듯이, 을 보며 대부분의 사람들은 시라노에게 감정이입할 것이다. 추한 외모로 인해 사랑하는 사람의 앞에 자신의 이름으로 당당하게 서지 못해서 다른 사람을 통해 표현할 수밖에 없었던 그 슬프고도 아름다운 마음 때문에. 하지만 크리스티앙의 마음은 어떠했을까. 자신의 마음을 스스로는 표현할 수 없어서, 상사의 글을 빌려 자신의 마음을 표현할 수밖에 없었던 크리스티앙의 마음은. 다른 이의 손을 빌어 사랑을 전하며 지금 사랑하는 여인에게 전하고 있는 마음이 진짜 자기 것인지 혼란스럽지는 않았을까. 과연 록산느에게 전달된 마음은 시라노의 것이었을까, 크리스티앙의 것이었을까.“나한테 했던 달콤한 말이랑 행동.. 그게 다 짜고 치는 고스톱이었단 얘긴가요? / 저희는 다만 표현을 가다듬어줬을 뿐입니다. 그분의 마음은 진심이었을 겁니다. / 진심이 그렇게 쉽게 변하나요?”커피 전문점의 그녀가 조기축구회의 소심남에게 실연당한 후 그 남자에게 만큼이나, 시라노 에이전시에게 화를 내고 눈물을 보인 까닭은 자신의 사랑은 정말 진실된 것이었는지, 남자의 마음이 혹여 거짓은 아니었을지 의심하게 만들 수밖에 없었던 시라노 에이전시에 대한 원망은 아니었을까. 이별한 뒤에도 그녀는 그가 진심이었다 믿고 싶었겠지만, 시라노 에이전시의 존재는 사랑에 대한 순수한 믿음을 방해하게 만든다. 시라노 에이전시는 ‘연애’ 조작단이지, ‘사랑’ 조작단이 아니었으니.“사랑합니다. 이건 제 말입니다. 그러니까.. 날 것 그대로의 제 마음이에요. 뭐 꾸미고 자시고 할 것도 없이 제 마음은 이 한 마디 뿐 입니다.”영화에서 조기축구회의 소심남은 사랑에 실패하지만 상용은 성공한다. 둘의 차이는 무엇일까. 소심남은 철저히 시라노 에이전시의 코치를 믿고 따르며 혼신의 힘을 다해 연기하지만, 상용은 그러지 않는다. 시라노 에이전시를 끊임없 제외하고 ‘날 것 그대로’인 자신만의 언어로 희중에게 자신의 마음을 표현한다.희중은 상용에게서 병훈의 모습을 발견하고 관심을 가지기 시작한다. 만약에 상용이 자신에게 부여된 아바타를 순순히 받아들이고, 이를 통해 희중의 마음을 사로잡아 바로 연인관계로 발전했다면 어땠을까? 병훈의 모습이 덧씌워진 ‘아바타’는 온데간데없이 사라지고 본래 상용의 모습만이 희중을 마주할 것이다. 그렇다면 희중은 많은 연인들처럼 ‘너 변했어...’라는 대사를 남기며 그를 떠나지 않았을까? 상용이 희중과 연인으로 발전하며 영화가 끝날 수 있었던 것은, 상용이 시라노 에이전시가 제시하는 아바타를 순순히 받아들이지만은 않았기 때문이다. 지난날의 실수로 사랑하는 이에게 상처를 주었던 병훈의 마지막 고해에 이어 상용이 희중에게 자신만의 언어로 사랑을 고백할 때, 시라노의 그늘에 가리워져 있던 크리스티앙의 사랑이 비로소 록산느를 마주한다. 그가 보여준 그의 ‘날 것 그대로’의 모습들이, 병훈의 아바타가 아닌 상용 자신의 진실된 마음을 전달할 수 있었고 이것이 희중의 마음을 움직였던 것이다.3.“그래서 그 펀드매니저 아저씨가 자길 못 믿고 다그쳤을때 홧김에 헤어지자고 한 거구나. / 그럴지도 모르죠.”우리는 로맨틱 코미디 영화를 보면서 주인공에게 쉽게 감정이입을 한다. 영화 속 주인공과 나의 모습이 닮은 구석이 많기 때문이다. 이번 학기의 내 모습과 많이 닮아 있어서였을까. 나는 영화를 보는 내내 희중에게서 눈을 뗄 수가 없었다.영화에서는 희중의 옛 사랑과 새 사랑이 교차된다. 희중은 옛 사랑이 남기고 간 아픔의 그늘 때문에 다가오는 새 사랑에 지레 겁먹고 뒷걸음질 친다. 처음에는 병훈과 많이 닮아있는 상용의 모습에 끌리지만 결국 그런 상용의 모습은 희중에게 쓰라린 사랑의 상처를 떠오르게 하고 아직 치유되지 않은 희중은 이에 힘들어한다.흔히들 말한다. 사람은 사람으로 잊는거라고. 사람은 누구나 사랑하며 상처받는다. 연애가 끝난 후 이 모든 것들은 트라우마가 되어 새 사랑을 어렵게 만든다. 그래서하다.
《사랑을 통한 자아성찰》“이브가 아담 속에 있을 땐 천국이었어. 그와 분리되자 천국은 사라졌지. 그와 하나가 되면 천국은 또 나타나.” 흙으로 만들어진 인간에 신이 영혼의 숨결을 불어넣자 아담이 생겨났다. 그리고 그의 갈빗대가 분리되어 이브가 되었다. 그때부터였다. 하나는 둘이 되고, 그들의 천국은 작은 사악한 도시가 되었다. 헤드윅은 아담의 안으로 다시 들어가기 위해 발버둥치는 이브와도 같다. 완전한 자신이 되기 위해 자신의 불완전함을 꼭 채워줄 반쪽을 찾는 것, 이것이 바로 헤드윅의 사랑이자 삶의 모습이다.헤드윅의 메인 테마인 ‘The Origin of Love’의 가사는 플라톤의 향연 중 아리스토파네스의 이야기를 바탕으로 한다. 태초에 세상은 남성과 여성, 그리고 중성의 세 가지 성이 존재했었지만 인간의 오만불손으로 양성은 단성이 되고, 그 이후로 단성은 잃어버린 반쪽을 찾아 헤매게 된다. 헤드윅은 ‘The Origin of Love'를 통해 향연을 해석하며 자신의 ‘반쪽’을 찾아야 하는 이유를 노래한다. 자신은 불완전한 존재로 다시 완전한 존재가 되기 위해 사랑(반쪽)을 찾는다는 것이다.영화에선 헤드윅의 사랑으로 세 남자가 등장한다. 과연 그들은 헤드윅의 반쪽 이었을까?루터 ? Sugar Daddy : 루터는 한셀의 첫 번째 남자이다. 베를린 장벽 옆에 누워 일광욕을 즐기던 한셀에게 미군이었던 루터는 구미곰 젤리와 함께 자유를 속삭인다. 매일같이 오븐 속에 누워 락 음악을 들으며 자유를 갈망하던 한센은 ‘Sugar Daddy' 루터의 달콤한 유혹에 넘어간다. 한셀은 루터와의 결혼을 통해 자유와 음악을 얻었지만 그 대가로 남성을 포기해야 했고, 이는 한셀에게 실패한 성전환수술의 흔적인 'Angry inch'와 '헤드윅'이라는 이름을 안겨준다. 미국에 도착한 후 루터는 이내 다른 미소년에게 가버리고, 컴컴한 트레일러 박스 속, 베를린 장벽이 무너졌단 뉴스와 함께 헤드윅은 버려졌다. 'Angry inch'와 함께.토미 ? Wicked Little Town : 루터가 떠난 후 헤드윅은 몸을 팔며 연명하지만 이마저도 못하게 되자 기지 근처에 살던 ‘스펙’ 장군의 막내아들을 돌보게 된다. 여기서 장군의 둘째아들이었던 토미를 만나게 되고 미군의 한국인 부인들과 결성한 밴드의 공연에서, 헤드윅은 토미에게 이 작고 사악한 도시(Wicked Little Town)을 떠나자며, 손을 내밀어 자신을 따라오라 말한다."예수는 엿 같은 그의 아버지로부터 우릴 구한거야, 어떤 엿 같은 신이 아담을 만들어서 이브를 만들고 못 먹게 하는 벌을 주냐구?! 그건 신이 아니라 독재자야! 아담은 따랐지만. 하지만 이브는… 이브는 호기심에… 사과를 깨물고는 선과 악을 깨우치고 아담에게도 깨우쳐 주려고 사과를 준거야. 그게 사랑이고, 그게 선이야. 서로 깨우쳤잖아. 헤드윅. 내게 그 사과를 줘."토미는 이브가 아담에게 사과를 준 행위를 사랑이라 말하며 헤드윅에게 그런 사랑을 갈구한다. 헤드윅은 토미에게 ‘사랑’과 ‘음악’이라는 사과를 건네주지만, 아담은 사과를 건네준 이브의 ‘Angry inch'를 알게 되고, 도망치듯 이브를 버린다. 헤드윅은 “날 사랑한다면 이것도 사랑해줘!”라고 소리치지만 그는 다시 돌아오지 않는다.이츠학 : 이츠학은 헤드윅에게 항상 무시당하는 남편이자 Angry inch 밴드의 백보컬이다. 영화에서는 이츠학과의 만남이 생략되어 있다. 토미가 떠난 후 밴드를 꾸려 여기저기 공연을 다니던 헤드윅은 동유럽 투어중 크로아티아의 잘나가는 드랙퀸 이츠학을 만나게 된다. 헤드윅은 이츠학에게 자기 공연의 오프닝을 맡겼으나 너무나 훌륭한 이츠학의 공연에 환호가 커지자 심기가 불편해진 헤드윅은 공연을 철수한다. 이츠학은 헤드윅에게 미국에 데려가 줄 것을 애원하고 헤드윅은 루터가 그랬듯 ‘자유엔 희생이 따르는 법’이라 말하며 이츠학에게 다시는 가발을 쓰지 않을 것을 요구한다. 민족분쟁과 인종청소가 난무하던 크로아티아에서 소수집단이었던 이츠학은 자유를 갈망하는 제 2의 한셀이었고, 때문에 이츠학은 조건을 받아들이고 헤드윅과 결혼해 미국으로 온다.이후 이츠학은 헤드윅과 함께 공연을 다니면서 항상 헤드윅의 그늘에 가려진다. 그 그늘 속에서 이츠학은 자신도 눈에 띄고 싶은 욕망에 붙잡히고 결국 렌트의 엔젤역을 따내 헤드윅을 떠날 준비를 하지만, 헤드윅은 이츠학의 여권을 갈기갈기 찢으며 그의 앞을 막아선다.“왜 사랑이 영원하지? / 몰라, 사랑은 아마 존재하지 않는 뭔가를 창조하기 때문이 아닐까?”헤드윅은 사랑이 영원한 이유가 새로운 무언가를 창조하기 때문이라 했다. 그렇다면 헤드윅이 이제껏 해온 사랑은 영원한 것일까? 그 사랑에서 무언가가 창조되었다면 그 사랑을 영원하다고 말할 수가 있지 않을까.처음 루터와의 사랑에서 한셀은 자유를 손에 넣었지만, 그와 함께 ‘헤드윅’이라는 이름과 ‘Angry inch’를 얻었다. 여성도 남성도 아닌 그 경계에 서 있는 자신을 창조한 것이다. 모든 것의 중간이 되어 아슬아슬한 외줄타기를 하며 자신의 상태에 대한 헤드윅의 불완전함은 증폭된다. 그럴수록 헤드윅은 자신의 불완전함을 채우기 위해 사랑(반쪽)을 찾고, 다시 하나가 되기 위해 노력한다.헤드윅은 토미와의 관계 속에서 사랑의 근원을 찾는다. 더 나아가 자신이 창조주인양 토미를 자신을 통해 재창조시킨다. 토미에게 ‘Gnosis’라 이름지어주고 토미의 이마에 십자가를 그어주며 신이 아담에게 생명의 숨결을 불어넣었듯 토미에게 자신의 숨을 불어넣으며 새로운 생명을 선사한다. 그와의 사랑에서 헤드윅의 창조물이란, 토미와 함께 만들어낸 노래들과 토미라는 록스타 그 자체이다.그 후 이츠학과의 사랑에서 헤드윅은 가발을 벗어던짐과 동시에 자신의 자아와 마주하게 된다. 영화의 막바지, 헤드윅은 ‘Exquisite Corpse'를 열창하며 영화 내내 자신을 감추고 있던 가발을 벗고 여장을 찢고 속옷을 벗어 토마토를 짓이겨버리며 사람들 앞에 있는 그대로의 자기 자신을 드러낸다. 그러던 중, 헤드윅은 노래하는 토미의 환상을 본다. “어떤 신도 계획할 수 없는 여자나 남자보다 더 특별한 존재 / 만물이 무너지기 시작할 때 당신은 조각들을 주워서 이 사악한 도시에 아름답고 새로운 것을 보여주지 / 아마 하늘에도 공기밖엔 없을 테고 마법따윈 없을거고 운명의 연인도 없을거야 / 그러니 당신이 찾을 건 아무것도 없어 / 당신이 겪어온 변화 때문에 늘 이방인이라 느끼고 사악한 도시에서 혼자라 느끼겠지만 / 선택의 여지가 없을 때 내 목소릴 따라와요 / 어두운 소음만이 난무하는 이 사악한 도시를 지나서 / 안녕, 작은 사악한 도시여” 토미는 헤드윅에게 더 이상의 찾을 것은 없다는 걸 알려준다. 헤드윅이 그토록 찾아 헤매던 운명의 연인이란 존재하지 않는다고. 헤드윅이 처음 주었던 사과의 깨우침을 토미가 다시 건네주듯이.
#13 Heat Engine Cycle실험목적열기관은 주어진 열을 이용해서 일을 하는 기관이다. 열기관의 열효율은 한 일을 주어진 열로 나눈 값에 100을 곱해 퍼센트로 나타내는데 이번 실험에서는 피스톤으로 된 간단한 열기관의 압력과 온도를 변화시켜가며 열기관을 운용하고, 이 때 그려지는그래프를 이해하며그래프를 분석하여 열기관의 효율을 계산한다.이론적 배경열기관은 열에너지를 뜨거운 상태의 계에서 열에너지를 얻고, 차가운 상태의 계에서 열에너지를 잃는 장치이다. 이 실험에서는, 실린더 내에 포함되어 있는 공기가 캔을 뜨거운 물에 넣음으로써 팽창되고, 피스톤 위에 얹어진 추를 들어주면서 일을 하게 된다. 마지막 과정은 캔을 차가운 물에 넣음으로써 초기의 압력과 부피로 돌아오는 것이다.1. 열기관내부의 기체가 압축-가열-팽창-발열 로 이루어지는 순환을 하며 일을 하는 기관. 고열원에서 에너지를 얻고 일을 한 나머지 열은 저열원으로 내보낸다. 열에너지의 일부만을 일로 전환할 수 있는 것이 보통이다.최대 효율:일정한 고열원과 저열원 사이에서 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 순서로 순환할 때 얻게 되는 열기관으로서의 최대 효율이며 실제 기관은 절대로 이 효율을 넘어설 수 없다. 이런 방식으로 운동하는 이론적인 열기관을 카르노(Carnot) 기관이라고 한다.실제 효율:공급된 열 중 일로 전환된 비율을 말한다.2. 열역학 제 1법칙외부에서 기체에 가해 준 열량을, 기체가 외부에 한 일을, 내부 에너지의 변화량을라 하면3. 등압과정등압과정에서는 압력이 일정하므로이다. 따라서 기체가 외부에 한 일이며, 열역학 제 1법칙에서이 때는 기체의 정압비열로, 이원자 분자의 경우이다. 공기의 경우 질소기체, 산소기체가 전체 공기의 99%를 차지하므로 공기의로 간주할 것이다.4. 등온과정등온과정에서는 온도가 일정하므로이다.또한=0이므로=0이 되어이다.5. 카르노 기관이번 실험에서는 오른쪽과 유사한그래프를 얻을 수 있을 것이다.1-2구간 : 온도를 유지한 채 압력을 늘린 구간(등온압축)2-3구간 : 압력을 유지한 채 온도를 높인 구간(정압팽창)3-4구간 : 높아진 온도를 유지한 채 압력을 줄인 구간(등온팽창)4-1구간 : 줄어든 압력을 유지하면서 온도를 낮춘 구간(정압압축)이 때 기관이 한 일는 그래프 내부의 넓이와 같다.이 때 열은 2-3구간과 3-4 구간에서 투입되므로 투입된 열이다. 이 때 공식을 통해 투입된 열의 양을 구할 수 있어 기관의 열효율을 구할 수 있다.이상적인 기관(카르노 기관)의 경우 열효율은 오직 온도에만 좌우되는데 이 때 열효율은 아래와 같이 나타내어진다.아무리 이상적인 기관이라도 열효율은 100%가 아니다. 또한 어떤 열기관도 위에서 나타난 카르노 기관의 열효율보다 높을 수는 없다.실험 과정1. 실험 장치 설치? 다음 그림과 같이 실험 장치를 설치한다.특히나 피스톤에 연결된 실이 위의 도르래를 똑바로 지나도록 도르래의 위치를 잡는다.? 질량을 반대쪽에 적당히 단다.? 한쪽에는 캔을 한쪽에는 튜브를 장착한다.? 압력센서를 A, 온도세서를 B,C, 회전 모션 센서를 1,2에 설치한다.? 뜨거운 물과 차가운 물을 비커에 넣고 실험동안 그 온도를 가능한 한 유지하도록 한다.? 온도센서를 각각 하나의 비커에 넣고 각 비커에 넣은 온도 센서가 컴퓨터 화면에 표시된 hot과 cold에 제대로 삽입되었는지를 확인한다.2. 실험과정 ( Heat Engine Cycles )가능한 한 각 과정 사이에 머무르는 간격이 적도록 하여, 실험을 행한다. 우선 차가운 물에서 실험을 시작하여 각 A,B,C,D점을 지나도록 한다. 이 때 다음의 조건을 따르도록 한다.? A→B : 200g의 추를 올린다.? B→C : 차가운 물에서 뜨거운 물로 캔을 옮긴다.? C→D : 200g의 추를 제거한다.? D→A : 뜨거운 물에서 차가운 물로 캔을 옮긴다.실험 결과(컴퓨터의 이상으로 그래프가 날아가 버려서 저조의 그래프는 보고서에 넣지 못했습니다.)1. 가한 열의 총합등온팽창 또는 등압팽창일 때 이 열기관에 열량이 가해졌으므로 등압팽창하는 A→B, 등온팽창하는 B→C일 때 열량이 가해진다. 따라서 가해 준 모든 열량을라 하면이다.이원자 분자 기체일 때 등압과정에서이므로등온과정에서는 가해준 열량과 기체가 외부에 한 일이 같으므로이다.=103845Pa,=3.73310×10-5m3,=294.25K=316.65K,=4.72859×10-5m3=101305Pa,=4.97746×10-5m3위의 자료를 이용하여 열량을 구해 보면=1.033J,=0.191J이다.따라서=1.244J이다.2. 한 일의 양기체가 외부에 한 일이므로와를 구해야 한다. 기체가 외부에 한 일는 그래프의 곡선으로 둘러싸인 부분의 넓이이다.프로그램을 이용해 구한 일의 값은=0.0252J이다.3. 열효율결국 실험에 사용한 기구의 열효율는실험 결론 및오차 분석1. 실험결론우리가 사용한 기관이 이상적인 카르노 기관이었다면, 열효율은로 구할 수 있다. 우리 실험의 경우에는 찬물의 온도가 294K, 뜨거운 물의 온도는 306.65K이었다. 이를 이용해 계산하면 열효율은 대략 4.135%가 나온다. 그 값은 우리가 구한 열효율의 2배 정도 되는 값이다.우리의 열효율과 차이가 나는 이유는 카르노 기관에서 존재하는 등온과정이 실제로는 존재할 수 없기 때문이다. 등온과정에서는에서이므로 준 열이 모두 일로 전환되었다는 것을 말한다. 하지만 그것은 열역학 제 2법칙에 위배된다.2. 오차의 원인? 실제로 모든 계는 단열계나 고립계가 아니었다. 특히, 열기관실험의 경우 단열로 열의 교환을 확실히 차단한 후 실험했어야 했으나 그렇지 못해 실험오차가 발생하였다.? 처음 식을 도출할 때 모든 기체가 이상기체라고 가정했지만 실제로는 그렇지 않다. 각 실험에서 사용된 기체들을 실제기체들로서 이상적인 이상기체에서의 방정식이나 열기관의 효율을 따라잡을 수 없다.? 처음 식을 도출할 때 모든 기체가 2원자 분자라고 가정했지만 실제로는 그렇지 않다.이상기체가 아닌 것과 마찬가지로 모든 공기분자가 이원자분자라고 가정한 것은 잘못이다.
#12 Adiabatic Gas Law실험목적와을 실험으로 보여,의 값을 구하고 단열과정으로 기체를 압축하는데 일이 얼마나 들었는지를 구한다.이론적 배경단열과정(Adiabatic process)이란 어떤 계와 그 계 주변과의 열에너지 교환이 없는 과정이다. 기체를 급격하게 압축 혹은 팽창하게 되면 계의 내부로 열에너지의 이동이 거의 없으므로 단열과정으로 볼 수 있다.단열과정에서의 열의 변화량은 0이다. ∴-(1)이상기체가 단열팽창을 하는 동안 기체가 평형상태에 있어을 적용할 수 있다고 하자. 그러면이므로으로 나타낼 수 있다.이를 (1)식에 대입하면,이므로이다.을 대입한 후 적분하면,(는 상수이다.)가 된다.따라서와 같은 식을 얻을 수 있고, 이상 기체 상태 방정식을 이용하면,도 얻을 수 있다. 여기서는로 단열과정 동안 일정하다고 가정한다. 따라서 이상 기체 상태 방정식의 세 변수 P, V, T가 단열과정 동안 모두 변하게 된다.이므로 단열과정 동안 기체에 한 일은,실험 과정1. 준비물 : 단열과정 실험장치, Data Studio2. 실험 과정① 피스톤의 처음 높이가 얼마인지 눈금을 읽는다.② 어느 높이까지 피스톤을 누를 건지 정하고 누른다.③ 여러 번(최소 5번 이상) 위의 과정을 반복한다.④ Data Studio에서 보았을 때 가장 결과가 잘 나온 데이터를 선택한다.실험 결과1.값 구하기실험을 하며 Data Studio로 그래프를 그려보면 위와 같은 개형의 그래프가 나오게 된다. (컴퓨터의 이상으로 그래프가 날아가 버려서 저희조의 그래프는 보고서에 넣지 못했습니다.)그래프를 통해의 값을 구해보면,피스톤 내릴 때 := 1.25피스톤 올릴 때 := 1.242.구하기실험 시작시간인 0초 때의 부피와 압력을 V1과 P1로 놓고, 0.7초때의 부피와 압력을 V2, P2라 놓고에 대입하였다. 이렇게 계산한 이론적 일과, 실제 그래프 아래 면적을 비교해 보면- 피스톤 내릴 때P1=112.3081kPa, V1=P2=191.4121kPa,V2=(단위 : kPa?m^3)Work(Exp)Work(Th)오차율4.03%- 피스톤 올릴 때P1=271.981kPa, V1=P2=256.8438kPa,, V2=(단위 : kPa?m^3)Work(Exp)Work(Th)오차율8.18%실험 결론 및오차 분석1. 실험 결론? 이번 실험은 이론적으로 알려져 있는 단열과정 기체 공식을 확인해 보고,의 값을 구하는 실험이었다. Power Fit 기능을 이용하여 측정한의의 평균값이 1.245로 측정되었는데, 실제 공기의 비열 1.4와 오차율이이다.? 이번 실험에서는 식을 이용하여 기체가 한 일을 구해보았다. 저 값에 압력과 부피 값들을 대입하여 이론적으로 기체가 한 일, 받은 일을 구하고, 실제로 그래프 아래의 면적과 같은 지 확인하였다. 전체적으로 오차는 그리 크지 않았다.2. 오차의 원인? 기체를 단열 압축, 단열 팽창시킬 때 실린더가 완전한 단열체가 아니기 때문에 완전한 단열변화가 일어나지 않는다. 실린더를 압축시키거나 팽창시킬 때 속도가 느릴수록 기체의 열이 외부로 나가므로 단열변화의 곡선에서 더욱 벗어나게 된다. 실린더를 최대한 빠르게 움직였지만 완전히 단열과정이 아니므로 열이 외부로 유출되었을 것이다.?를 구하는 과정에서 모든 기체가 이상기체라고 가정했지만 실제로는 그렇지 않다. 실제 기체는 서로 간에 상호작용이 있고 부피를 가지므로 이상기체가 아니기 때문에가 이상기체일 때와 다른 값을 가지게 된다. 이상기체와 같은 상태로 계산을 하기 위해서는
#11 Forced Harmonic Oscillations실험목적물체의 조화운동을 확인하고, 고유진동수 근처에서의 물체의 운동을 관찰한다.이론적 배경Harmonic motion은 해석하면 진자운동이라는 말로서 진자운동에는 Simple harmonic motion 즉, 단진자운동이 있고, 이 단진자운동에 저항과 힘 (damped와 driven)이 다르게 작용하여 네 가지 다른 진자운동이 형성될 수 있다. 진자운동에는 용수철, 감쇠상수, 물체의 질량, 힘의 진폭과 진동수 등 총 5가지의 변인이 존재할 수 있다. 이 변인들을 다르게 해줌으로서 다른 형태의 파형을 얻을 수 있는 것이다. 각각의 4가지 서로 다른 파동의 형태마다 각각 다른 특징을 가지고 있고, 서로 다른 풀이 방정식을 가지고 있다. 이에 대해서는 잠시 후 자세하게 설명할 것이다. 이번 실험에서는 oscillator와 magnet을 이용하여 힘의 진동수와 damped의 정도 즉, 저항의 정도를 다르게 하여 실험의 변화를 주었다.◎ Oscillating system이 실험에서의 Oscillating 시스템은 두 개의 용수철에 연결되어 있는 디스크로 구성되어 있다. 두 개의 용수철은 디스크를 기준으로 양쪽에 달려서 디스크가 전후로 진동 할 수 있도록 설치되어있다. 이때의 진동을 torsion pendulum이라고 하고 그 주기는 다음과 같다.는 관성모멘트를 나타내며,는 용수철의 탄성계수이다. 이 때 디스크의 반지름과 무게를 재어, 디스크의 관성모멘트를 구할 수 있다().용수철의 탄성계수는 토크의 크기, 그리고 회전하는 각도를 통해서을 이용하여 구할 수 있다.조화 진동하는 물체에 마찰력과 같은 운동을 방해하는 힘이 생기면 그 물체는 감쇠 조화 진동 운동을 하게 된다. 외부 구동력이 있을 때의 감쇠 조화 진동자의 운동방정식은 다음과 같다.,여기서 δ는 위상차로, 외부 구동력의 진동수 크기에 따라 위상차는 다음과 같이 크게 세 종류로 나눌 수 있는데,을 외부 구동력의 진동수,을 조화 진동자의 고유 진동수라 하면,①:(resulting motion은 위상차가 0이다.②:(resulting motion은 위상차가이다.)③:(resulting motion은 위상차가이다.)시간에 따른 외부 구동력의 θ, 진동자의 θ 간 관계를 나타낸 그래프를 보다보면 공명이 발생하는 지점에서의 진동수를 구할 수 있는데, 사실 이 위치에서의 진동수가 외부 구동력의 진동수와 정확히 일치하는 것은 아니다. 외부 구동력의 진동수와 고유 진동수의 관계는 다음 식과 같다.,즉, 고유 진동수보다 외부 구동력의 진동수가 조금 작을 때 공명현상이 발생한다.실험 과정1. 실험과정(1) 공명 주파수를 측정한다. DC전원을 끄고 Data-studio에서 signal generator를 off 한다. Start 버튼을 누르고, 디스크를 놓은 뒤 그것이 진동하도록 해준다. 그래프에서 smart cursor를 이용해서 주기를 측정한다.(2) DC전원을 키고 전압을 1V로 설정한다. Signal Generator에 Auto 버튼을 누른 뒤 Start버튼을 누른다. 최소 1000s(대략 18m)정도 데이터를 모은다. 끝나면 Stop버튼을 누른다.(3) 자석을 디스크에서 0.2cm정도 떨어뜨린 뒤 같은 과정을 반복한다.(4) 자석을 디스크에서 0.5cm정도 떨어뜨린 뒤 같은 과정을 반복한다.(5) 자석을 디스크에서 1.0cm정도 떨어뜨린 뒤 같은 과정을 반복한다.실험 결과1. 0.2cm위상차가임을 확인할 수 있다.2. 0.5cm위상차가임을 확인할 수 있다.3. 1.0cm위상차가임을 확인할 수 있다.실험 결론 및오차 분석1. 실험 결과 및 분석? Amplitude 비교- 자석과의 거리가 1cm일 때 진폭이 가장 크다는 것을 알 수 있다.- 자석이 저항의 역할을 하는 이유 : 도르래가 돌때, 옆에서 자기력이 가해지게 되면 그 자기력에 의해 도르래 내에 맴돌이 전류가 생긴다. 이 맴돌이 전류는 도르래가 돌아가는 데에 저항역할을 하게 된다. 따라서 감쇠 진동이 일어나게 된다.- 이론적인 식에 따라 감쇠 진동이 일어날 때 감쇠상수가 커지면 진폭이 작아지게 된다. 실제로 그래프를 볼 때에도가 커질수록 진폭은 점점 작아지는 것을 볼 수 있다. 또한 그래프의 개형이 비슷하다는 것도 알 수 있는데 이는 감쇠상수 외의 다른 요인이 변하지 않았기 때문이다.- 이 그래프에서 세 경우 모두 가장 큰 peak을 보이는 진동수는 0.432Hz-0.442Hz 사이였다. 이는 공명에 의해 가장 큰 진폭을 나타내는 지점이기 때문에 이 진동수가 자유진동수와 같다고 볼 수 있을 것이다.- damping이 커지는 경우는 자석의 거리가 가까운 경우이다. 이때 최대 진폭은 작아지고 최대 진동수는 커졌다. resonance curve가 resonant frequency와 불균형이었는데 이는 공기의 저항, 진동 장치에서 마찰 등이 영향을 주었기 때문으로 보인다. 실험 초의 높은 진동수에서는 위상차가 없고 진동수가 낮아질수록의 위상차를 가지다가위상차로 점차 변한다. 그런데 이 실험에서는까지 미처 바뀌지 않았다. 이도 공기의 저항과 마찰로 인해서로 위상이 변하기까지 실험이 이루어지지 않았기 때문으로 보인다.? Damping(1) 감쇠 조화 진동이란?- 감쇠 조화 진동(Damped harmonic oscillation)은 선형 조화 진동 (Linear harmonic oscillation)을 확장한 것이다. 선형 조화 진동이란 마찰이 없는 이상적인 계(system)에서 안정되어 있는 계를 약간 이동시킨 결과 생기는 진동으로서, 자연상에는 사실상 존재하지 않는다. 따라서 선형 조화 진동은 이상적인 형태의 진동이며, 자연계에 적용할 수 있는 진동은 바로 선형 조화 진동으로부터 파생되어 나온 감쇠 조화 진동이다. 한마디로, 감쇠 조화 진동은 마찰이 있을 때의 일반적인 경우의 진동을 뜻하며, 쉬운 예로는 용수철의 진동을 들 수 있다. (용수철은 진동운동을 하다가 언젠가는 멈춘다. → 마찰이 작용하기 때문이다.)