수행평가- 영구기관(永久機關) 그림 사진 조사하기

1. 영구기관(永久機關: Perpetual-motion Machine)이란?

   에너지 공급 없이 스스로 영원히 운동하며 일을 한다는 가상의 기관으로 에너지 보존 법칙에 위배되어 이론상으로 제작이 불가능하다.

 

※ 영구기관의 조건

1) 외부에서의 에너지 공급 없이 계속 일할 수 있어야 한다.

2) 외부에 일을 하면서 순환과정을 계속해야 한다.

 

[영구기관의 역사는 그리스 시대까지 거슬러 올라간다. 당시 사람들은 동력 공급 없이 영원히 일을 할 수 있는 기계를 연구 하였고, 이후 레오나르도 다빈치 등에 의해 영구기관에 대한 깊이 있는 연구가 진행 되었다. 16세기 까지는 에너지에 대한 과학적 개념이 확립되지 않아서 영구기관이 불가능함을 증명할 수 없었지만 17세기 들어서 뉴턴의 운동법칙이 발표되고 나서 영구기관이 외부에 일을 하려면 외부로부터 힘을 받아야한다는 것이 밝혀졌고 19세기 이후 줄, 헬름홀츠, 마이어 등에 의해 에너지 보존 법칙이 제안 되었고 이에 따라 영구기관은 에너지 보존 법칙에 위배되어 현실적으로 제작이 불가능한 것으로 밝혀졌다.

 

아직까지 영구기관을 발명했다는 이야기와 주장은 많으나 실제로 제작된 사례는 없으며, 일반적으로 특허 신청을 할 때 작동 가능한 장치를 제출하지 않아도 되지만 미국 특허청에서는 영구기관은 실제 작동 가능한 장치를 제출하도록 예외규정을 두고 있다고 한다.]

 

2. 영구기관 그림과 설명

 

 

 

 

 

 

 

3. 영구기관 제작이 불가능한 이유 : 에너지 보존 법칙에 위배 된다.

1) 에너지 공급 없이 계속 일을 할 수 있다는 제1종 영구기관은 열역학 제1법칙(에너지 보존 법칙)에 위배 된다.

2) 열효율 100%라는 제2종 영구기관은 열역학 제2법칙(자연 현상의 비가역적)에 위배 된다.

3) 절대온도 0도로 냉각 시키는 전제 조건을 갖는 제3종 영구기관도 절대온도 0도에 도달하려는 동안 열역학 제3법칙에 위배 된다.

 

4. 정리하면서 느낀 점(학생들 보고서 내용을 수정 없이 올립니다.)

男1 : 보고서를 작성하면서 영구기관에 대해서 많은 것을 알게 되었다. 그리고 열역학 법칙이 매우 어렵다는 것도 알았다. 하지만 아직도 영구기관을 믿고 있는 사람들이 많다는 사실과 이런 사람들을 상대로 사기(?)를 치는 사람들이 있다는 사실에 놀랐다.

 

男2: 과제를 해결하면서 물리 공부가 많이 되었다. 열역학 제1법칙과 제2법칙을 확실히 알게 되었다. 영구기관에 대해서는 영화 “설국열차”에서 기관차의 동력원으로 나오기도 했다. 만약에 영구기관을 만들게 된다면 사람들은 더 이상 일할 이유가 없어서 많은 사람들이 목적을 잃고 방황하거나 적응하지 못하고 많은 스트레스에 시달릴 것 같아서 영구기관이 만들어진다 해도 좋은 것이 아니라고 생각 된다.

 

男3: 과제를 수행하면서 영구기관의 제작은 현재 절대 불가능 하다는 것을 알 수 있었다.

하지만 나는 영구기관의 제작이 가능하다고 믿고 싶다. 어차피 물리학이란 세상의 이치를 가장 그럴싸하게 표현한 학문으로 세상의 이치 그 자체는 아니다. 다중 우주론이 밝혀져 다른 차원에서 가져온 에너지를 써서 영구기관을 만들 수 도 있을 것이고 믿고 싶은 것을 믿으며 그것을 규명해 내기위해 노력하는 물리학자가 현실에 순응하는 물리학자보다 쓸모가 있지 않을까?

 

男4: 영구기관을 조사하면서 평소에 관심이 있었던 에너지 분야까지 알아 볼 수 있어서 좋았다. 비록 영구기관을 제작할 수는 없지만 만들려는 시도 자체는 괜찮다고 생각 된다. 현재는 모두가 비웃는 연금술이 현대 화학의 기반을 다져 놓았듯이 영구기관을 만들려는 노력도 멀리 바라보면 물리학의 발전에 도움이 될 수 있을 것이라고 생각한다. 레오나르도 다빈치는 이렇게 말했다.“영구기관을 만들려는 사람들은 허황된 꿈을 좇아 쓸데없는 짓을 하고 있다.” 하지만 이모든 쓸데없는 짓들이 진화와 발전을 가져왔다.

 

男5: 물리 수업시간에 열효율이 항상 1보다 작다는 말이 정확히 무슨 뜻인지 모르고 넘어갔는데 이번 영구기관에 대한 수행평가를 하면서 무슨 말인지 확실히 알게 되었다. 영구기관의 역사를 조사할 때 과학적으로 불가능한 장치임을 알면서도 계속 도전하는 것이 마치 무리수 의 끝을 알아보려고 하는 것 같다는 생각도 들었다. 사진과 설명을 찾기 힘들었지만 영구기관에 대해 많은 것을 알게 되어서 좋았고 불가능하다는 것을 알면서도 한번 만들어보고 싶은 생각이 든다.

 

女1: 과제를 수행하면서 영구기관을 만들 수 없는 이유를 알았고 많은 사람들이 영구기관에 대해 생각하고 있다는 것을 알게 되었다. 그러나 영구기관을 만들 수 없다는 것을 알게 되었지만 조사하다보니 영구기관이 실제로 만들어 졌다는 인터넷 글도 있었다. 하지만 설명이 없어 신뢰가 가지 않는다. 조사를 하면서 영구기관을 여태까지와 다른 방법으로 시도해 보고 싶다는 생각이 들었다. 좋은 방법을 찾아 열역학에 위배 되지 않는 방법으로 영구기관을 만들어 새로운 세상을 만들고 싶다.

 

女2: 영구기관에 대해 조사하면서 선생님 말씀대로 많은 공부가 되었다. 영구기관을 찾아보면 모두 법칙에 위배되어 만들 수 없다고 한다. 영구기관이 안 만들어지는 데는 이런 이유도 있을 것 같다. 지금 영구 기관에 대해서는 딱 정해 놓고 깨고 싶어 하지 않아 보인다. 영구기관이 이론상으로는 불가능하지만 만약 만들어 진다면 엄청난 파장과 쓰임이 다양 할 것 같아 관심이 간다. 내가 죽기 전에 만들어지는 것을 보고 싶다. 나도 영구기관을 만드는데 도움을 주고 싶다.

 

女3: 영구기관에 대하여 자세히 알 수 있었던 시간이었다. 영구기관이 불가능하지만 만약 가능하게 된다면 에너지 자원이 거의 나지 않는 우리나라 경우에는 득을 볼 수 있겠지만 에너지 자원이 넘쳐나는 중동의 산유국 등에서는 매우 억울할 수 있겠단 생각이 든다. 이 우주에 영원한 것은 없다고 들었다. 영구기관 또한 자연의 법칙에는 어긋나지만 언젠가 가능한 날이 올 것 같다.