3-1. 제1법칙: 에너지는 만들 수도 없앨 수도 없다

지금까지 우리는 온도가 무엇인지(분자들의 평균 운동 에너지!), 열이 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하는 에너지라는 것을 알아봤어. 물질의 상태가 바뀔 때 잠열이라는 숨은 에너지가 필요하다는 것도 배웠지. 이제 드디어 물리학에서 가장 강력한 법칙 중 하나를 만나볼 차례야. 이 법칙은 너무나 강력해서, 지금까지 단 한 번도 어긴 적이 없어!

영원히 달리는 기계를 만들 수 있을까?

상상해보자. 누군가 이런 기계를 발명했다고 말한다.

"이 기계는 한 번 켜면 연료도 전기도 필요 없이 영원히 돌아갑니다! 이 기계로 무한한 에너지를 뽑아낼 수 있습니다!"

솔직히 말하면, 이런 기계가 있으면 정말 좋을 것 같지 않아? 전기요금 걱정도 없고, 환경 오염도 없고, 에너지 위기 같은 건 아예 사라질 테니까.

실제로 역사 속에서 수많은 사람이 이런 기계를 만들려고 도전했어. 수백 년 동안, 천재적인 발명가부터 사기꾼까지 온갖 사람들이 "에너지를 공짜로 만들어내는 기계"를 설계하고, 특허를 출원하고, 투자자들에게 돈을 받았지.

그런데 결과는?

단 하나도 성공하지 못했어. 예외 없이, 100% 실패했어.

왜일까? 이 사람들이 모두 바보였을까? 아니야. 이 기계가 불가능한 이유는 바보여서가 아니라, 우주 자체에 깨뜨릴 수 없는 규칙이 있기 때문이야.

그 규칙이 바로 오늘 우리가 만날 열역학 제1법칙이야.