Q. 열역학 제2법칙은 엔트로피와 어떤 관련성이 있나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.열역학 제2법칙은 독일의 이론 물리학자인 클라우지우스가 처음 수학적으로 표현하였고, 얼마 후 켈빈-플랑크가 설명하였다.열역학 제2법칙에 관한 클라우지우스의 기술; 열은 스스로 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 옮겨갈 수 없다.켈빈-플랑크의 기술; 계가 한 온도에서 열 저장실로부터 흡수한 열로 순환 과정을 하면서 흡수한 열과 같은 양의 일을 하는 것은 불가능하다. 즉 100%열을 흡수해서 흡수한 열을 100% 운동으로 바꾸는 것은 불가능하다.열역학 제1법칙이 과정 전과 후의 에너지를 양적(量的)으로 규제하고 있는 데 비하여, 제2법칙은 에너지가 흐르는 방향을 규제하는 성격을 띠고 있다. 즉 에너지의 흐름은 엔트로피가 증가하는 방향으로 흐른다는 것이다. 따라서 이 법칙에 따르면, 하나의 열원에서 열을 받아 이것을 일로 바꾸되 그외 어떤 외부의 변화도 일으키지 않는 열기관인 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다고 할 수 있다. 제2종 영구기관은 100%열을 받아서 100%운동에너지로 바꿀 수 있는 기관이다. 그렇지만 켈빈-플랑크의 기술에 의하면 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다고 했다. 효율이 좋은 기관의 제작은 가능하지만 영구기관을 만드는 것은 불가능하다.한편, 물체의 상태만으로 결정되는 엔트로피라는 양을 정의하고, 이것으로 제2법칙에 대해, '열의 출입이 차단된 고립계에서는 엔트로피가 감소하는 변화가 일어나지 않고, 항상 엔트로피가 증가하는 방향으로 변하며, 결국에는 엔트로피가 극대값을 가지는 평형상태에 도달한다'고 할 수 있다. 즉, 에너지는 자유로이 형태를 변환시킬 수 있지만 그 때마다 반드시 에너지가 갖고 있었던 능력인 포텐셜(potential)이 사라진다. 일반적으로 에너지를 변환시킬 때마다 엔트로피가 발생한다. 그 결과 엔트로피의 총량은 증가하게 되며 에너지의 가치(potential)는 점점 줄어들게 된다.
Q. 동물들도 수혈을 위해서 헌혈을 하나요?
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.공혈견의 의미 동물들 또한 수술이 필요하면, 사람과 같이 수혈이 필요한 경우가 많습니다.하지만 사람과 달리 자발적으로 침대에 누워 '내 피를 드리리다'할 개를 찾기는 쉽지 않잖아요? 게다가 보호자들의 경우도, 내 몸에서 내 선택으로 피를 뽑는 것이 아니라 말 못 하는 나의 동물의 피를, 나의 결정으로 뺀다는 생각 때문에 부담을 느껴 더욱 헌혈견을 찾기 어렵습니다. 이런 와중에서도 건국대 동물병원은 보호자의 동의를 받아 헌혈을 진행한 대형견들에게 건강검진, 진료비 할인 등 우대책을 제시하며 자체적으로 헌혈 프로그램을 유지해왔는데요, 대부분의 혈액은 사실 공혈견으로부터 오고 있습니다. 공혈견은 쉽게 말해, 수혈용 혈액을 공급하는 개를 말합니다. (고양이의 경우, 공혈묘라고 합니다) 자신의 반려동물에게 지속적으로 피를 뽑도록 하는 사람이 많지 않다 보니, 주로 전문 시설에서 관리하며 주기적으로 혈액을 채취하게 되며. 공혈견에게서 채취한 혈액은 다친 개의 수술 등을 위해 사용됩니다.