열과 엔트로피는 처음이지?

곽영직

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Publication Date	2021/01/30
Pages/Weight/Size	15022420mm
ISBN	9788963193984
Categories	청소년 > 청소년 수학/과학

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Description

세상과 우주의 변화에 대한 방향을 찾아가는 특별한 시간!

세상과 우주는 도대체 어느 방향을 향해 나아가고 있을까? 이 거대한 철학적 질문에 대한 답은 의외로 열과 열역학의 원리를 탐구하던 가운데 튀어나온 엔트로피라는 양에 의해 발견되었다. 도대체 열과 엔트로피가 무엇이기에 이 어려운 철학적 질문에 대한 답을 제공할 수 있었을까. 이 책은 열과 엔트로피의 개념을 알아보기 위해 사전을 찾아보고 책을 읽어봐도 이해가 쉽지 않은 사람들을 위해 탄생하였다.

어떤 과학의 개념을 단지 원리적으로만 접근하면 이해하기 어려울 수 있으나 그 과학 개념이 탄생하기까지의 역사적 과정을 스토리텔링, 그림 등과 함께 따라가다 보면 저절로 쉽게 이해될 수 있다. 엔트로피의 개념은 오늘날 산업혁명의 원동력이 된 열기관의 원리를 캐는 가운데 도입되었다. 엔트로피의 개념을 원리적으로 이해하려 하지 않아도 이런 흥미진진한 역사적 과정을 통하여 자연스럽게 엔트로피의 개념을 이해할 수 있게 된다. 또한, 엔트로피의 과학적 개념을 인문학적 질문으로까지 확장하여 엔트로피가 시간, 경제, 생명, 한계자원, 교육 등에서 어떤 식으로 응용 확장되어 가는지 알 수 있다.

Contents

작가의 말 · 4

1장 인류 문명과 불

평화의 상징이 된 불 · 14
인류가 불을 사용하기 시작하다 · 18 토기를 만들다 · 21
청동기 시대 · 25 철기 시대 · 27 현대 문명의 불, 전기 · 30
열역학 산책: 인류에게 불을 전해준 프로메테우스 · 33

2장 물질과 열

셀시우스와 섭씨온도계 · 38
열운동과 내부 에너지 · 41 불이란 무엇일까? · 45
온도의 측정 · 49 물질의 상태 변화와 온도 · 54
열역학 산책: 우주 공간의 온도는 어떻게 측정할까? · 61

3장 열역학의 태동

보일의 『회의적인 화학자』 · 64
열역학과 통계물리학 · 67 보일의 법칙과 샤를의 법칙 · 69
열량과 비열 · 74 열적 평형상태와 열역학 제0법칙 · 8
에너지의 전달-대류, 전도, 복사 · 81
열역학 산책: 금속 의자가 왜 나무 의자보다 더 차가울까? · 85

4장 열기관의 발달

헤론의 구 · 88 파팽의 증기기관 · 91 세이버리의 진공기관 · 93
뉴커먼의 증기기관 · 94 와트의 증기기관 · 96 증기기관차의 발달 · 101 증기선의 등장 · 104
열역학 산책: 레인힐 기관차 경주대회 · 107

5장 열소설과 운동설

물레방아와 증기기관 · 112 블랙과 라부아지에의 열소설 · 115 럼퍼드의 운동설 · 117
카르노와 열기관의 열효율 · 120 카르노 기관 · 125 열효율의 최댓값 · 128
열역학 산책: 우리말과 영어의 차이 · 133

6장 에너지 보존법칙

뉴턴역학과 에너지 · 138 에너지와 동력, 그리고 일률 · 141
마이어와 헬름홀츠의 에너지 보존 법칙 · 143
줄의 열의 일당량 실험 · 147 에너지 보존법칙 · 149 에너지 보존
법칙만으로는 설명할 수 없는 현상들 · 152
열역학 산책: 다양한 형태의 영구기관들 · 155

7장 열역학 제2법칙과 엔트로피

애국심이 강했던 클라우지우스 · 160
열역학 제1법칙과 제2법칙 · 163 엔트로피 · 169
엔트로피 증가의 법칙과 열기관의 열효율 · 175 엔트로피를 통해 본 세상 · 178
열역학 산책: 에너지를 재생하는 것이 가능할까? · 182

8장 엔트로피의 통계적 해석

원자와 분자는 실제로 존재하는가? · 186
분자 운동론적 해석 · 190 미시 상태와 거시 상태 · 193
통계적 엔트로피 · 199 통계적 엔트로피와 열역학 제2법칙 · 202
통계적 엔트로피는 실제로 측정 가능할까? · 206
상태의 변화와 자유 에너지 · 207 우주와 엔트로피 · 211
열역학 산책: 원숭이가 책을 쓰는 것이 가능할까? · 213

9장 열역학 밖으로 나간 엔트로피

과학적 엔트로피와 인문학적 엔트로피 · 218 슈뢰딩거의 『생명이란 무엇인가?』 · 221
생명체와 엔트로피 · 224 제레미 리프킨의 『엔트로피』 · 226
시간과 엔트로피 · 232 경제 발전과 기술의 진보 · 233 교육과 엔트로피 · 236
열역학 산책: “공짜 점심 같은 것은 없다.” · 239

| 부록 | 통계적 엔트로피를 왜 S=kBlogG로 정의했을까? · 242

Author

곽영직

서울대학교 물리학과를 졸업하고, 미국 켄터키대학교 대학원에서 박사학위를 받은 후 수원대학교 물리학과 교수로 재직하면서 자연대학장, 대학원장을 역임했고, 현재는 명예교수로 있다.

『인류 문명과 함께 보는 과학의 역사』, 『상대성이론은 처음이지?』, 『14살에 시작하는 처음 천문학』, 『14살에 시작하는 처음 물리학』, 『과학자의 철학 노트』 등 많은 책을 썼고, 『과학 뒤집기』, 『지구과학 어디까지 알고 있니?』, 『숫자로 끝내는 화학 100』, 『한 권으로 끝내는 과학』, 『판도라 랩 Pandora’s Lab』 등을 번역했다.