리처드 파인만의 물리학 강의 질문

Question

가장 이상적인 기구는(실제로 존재하지는 않지만) 이런 여분의 무언가를 가하지 않아도 스스로 작동하는 기구이다. 우리가 일상적으로 사용하는 도구들은 거의 가역적인 성질을 갖게끔 만들 수 있다. 다시 말해서, 1kg 짜리 추를 아래로 내림으로써 3kg 추를 위로 들어올렸다면, 반대로 3kg 짜리 추를 아래로 내려서 1kg 추를 들어올릴 수도 있다는 뜻이다.
이제 물건을 들어올리는 모든 기구들을 가역적인 것(아무리 잘 만들어도 이렇게 될 수는 없다)과 비가역적인 것(실제로 사용되는 대부분의 도구들이 여기에 해당된다)으로 분류해보자.



이 문장들에서 우리가 일상적으로 사용하는 도구들은 거의 가역적인 성질을 갖게끔 만들 수 있다고 했는데 뒷 문장에서는 모든 기구들은 가역적인 것으로 될 수 없다는 말 때문에 서로 앞 뒤가 안 맞는 것 같아 이해가 안됩니다.

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

문단의 시작 부분은 이상적인 기구에 대한 개념을 설명합니다. 완벽한 기구는 추가적인 에너지 입력 없이 스스로 작동하는 기구입니다. 이는 마찰이나 열 손실 없이 완벽하게 효율적인 시스템을 의미합니다.

단은 일상 도구들이 가역적인 성질을 가질 수 있다는 점을 언급합니다. 예를 들어, 1kg 추를 이용하여 3kg 추를 들어 올리는 도구는 3kg 추를 이용하여 1kg 추를 들어 올리는 것 역시 가능합니다.

하지만 후속 문단에서는 모든 기구가 가역적인 것은 아니며, 실제로 사용되는 대부분의 도구는 비가역적이라는 점을 강조합니다. 이는 마찰, 열 손실, 엔트로피 증가 등 현실적인 제약으로 인해 완벽한 가역성을 달성하기 어렵기 때문입니다.

이후 문단에서는 물건을 들어올리는 모든 기구를 가역적 기구와 비가역적 기구로 분류합니다.

가역적 기구는 이상적인 기구에 가깝지만, 현실적으로는 마찰 등으로 인해 완벽한 가역성을

달성하지 못합니다. 비가역적 기구는 대부분의 실제 도구에 해당하며, 에너지 손실이 발생하여 완벽한 역작동이 불가능합니다.

이 문장들이 혼란스럽게 느껴지는 이유는 이상적인 기구와

현실적인 기구의 차이를 명확하게 구분하지 않기 때문입니다.

이상적인 기구는 완벽한 가역성을 가진 개념적인 존재이지만, 현실적인 기구는 마찰 등의 제약으로 인해 완벽한 가역성을 달성하지 못합니다.

모든 기구가 가역적인 것은 아니며, 대부분의 실제 도구는 비가역적입니다.

일상 도구들은 가역적인 성질을 갖도록 설계될 수 있으며, 이는 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

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