카오스재단

답변완료

제 2종 영구기관은 열역학 제1법칙을 만족한다고 하는데, 1법칙 Q = W + U 에서 열효율(W/Q)이 100%인 제2종 영구기관이 되려면 U=0 이어야하나요? 그런데, U(내부에너지)의 값이 0이면 어떻게 외부에 일(W)을 할 수 있나요?

답변내용

내부에너지가 0인 것이 아니라 내부에너지의 변화량이 0이라는 얘기입니다. 제2종 영구기관은 사용한 일을 새로운 에너지의 형태로 모두 회수해서 다시 동일한 일을 한다는 얘기인데요. 이는 에너지 보존법칙인 열역학 제1법칙은 만족하지만 가해진 에너지의 일부가 반드시 열에너지로 소실된다는 열역학 제2법칙에 위배됩니다. 열에너지란 회수해서 재사용할 수 없는 에너지입니다. 다시 말해 자연계에서 일을 하면 그 중 일부는 반드시 열에너지라는 형태로 낭비될 수밖에 없다는 것이죠. 열효율이 100%라는 것은 가해진 열이 모두 일로 바뀐다는 건데 이는 불가능합니다. 그 중 일부는 내부에너지 U로 갈 수 밖에 없습니다. 따라서 마지막 질문이 조금 잘못된 것 같습니다. “열기관에 열(Q)을 가했을 때 그 중 일부는 일(W)을 하고 나머지는 내부에너지(U)의 증가에 쓰인다.” 이렇게 이해하는 게 맞는 거죠.

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