3-3. 열기관 — 열로 기차를 움직이다

지난 절에서 우리는 두 가지 강력한 법칙을 만났어. 제1법칙: "에너지는 만들 수도 없앨 수도 없다." 제2법칙: "엔트로피는 항상 증가한다." 이 두 법칙은 아름다운 이론이기도 하지만, 사실은 인류 역사를 완전히 바꿔놓은 아주 실용적인 법칙이기도 해. 이번에는 이 법칙들이 어떻게 증기기관이라는 발명품을 탄생시키고, 세상을 통째로 변화시켰는지 이야기해볼 거야.

말도 없이 달리는 마차? — 사람들의 꿈

때는 1700년대 영국. 거리에는 마차가 다녔고, 공장에서는 사람과 말이 힘을 썼어. 광산에서 석탄을 캐려면 깊은 갱도에 고이는 지하수를 퍼내야 했는데, 이 일을 하려면 수십 마리의 말이 하루 종일 펌프를 돌려야 했지.

그때 사람들은 이런 꿈을 꿨어:

"말이나 사람의 힘 대신, 불의 힘으로 기계를 움직일 수는 없을까?"

생각해보면 불은 엄청난 에너지를 품고 있잖아? 장작을 태우면 뜨거운 열이 나오고, 물을 끓이면 수증기가 뿜어져 나와 주전자 뚜껑을 들썩이게 만들지. 이 힘을 모아서 기계를 돌리면 되지 않을까?

이 꿈이 현실로 이루어지면서 산업혁명이 시작되었어. 그리고 그 핵심에 열기관(영문: heat engine)이라는 장치가 있었지.