사디 카르노
열을 100% 힘으로 바꿀 수 있을까?
그때 그곳
나폴레옹이 무너진 뒤의 프랑스였습니다. 사디 카르노는 군인이자 공학자였는데, 그를 붙든 것은 자존심 상하는 사실이었습니다. 증기기관을 프랑스가 아니라 영국이 훨씬 잘 만들고 있었거든요.
왜 이 질문이었나
당시 기관 개량은 시행착오였습니다. 여기를 넓혀보고 저기를 좁혀보고, 되면 쓰고 안 되면 버리고요. 왜 좋아지는지는 아무도 몰랐습니다.
카르노의 물음은 훨씬 근본적이었습니다. 아무리 잘 만들어도 넘을 수 없는 한계가 있는가?
알아낸 것
있었습니다. 그리고 그 답은 뜻밖이었습니다.
기관의 최대 효율은 무엇으로 만들었는지, 어떤 기체를 쓰는지, 어떤 구조인지와 아무 상관이 없습니다. 오직 뜨거운 쪽과 차가운 쪽의 온도 차이에만 달려 있습니다.
그는 물레방아에 빗댔습니다. 물이 높은 데서 낮은 데로 떨어지며 방아를 돌리듯, 열도 뜨거운 데서 찬 데로 흘러야 일을 합니다. 그러니 흘러갈 찬 곳이 반드시 있어야 하고, 그 말은 열의 일부는 반드시 버려진다는 뜻입니다.
열을 남김없이 일로 바꾸는 기관은 아무리 잘 만들어도 불가능합니다.
이전 생각
기관은 잘 만들면 얼마든지 좋아진다
증거
재료와 구조가 달라도 같은 온도 차에서 같은 한계가 나온다는 논증
그 뒤
그는 서른여섯에 콜레라로 죽었고 유품 대부분이 소각되었습니다. 거의 팔리지 않았던 그의 책은 20년 뒤 다시 발견되어 열역학 제2법칙의 씨앗이 됩니다