영원히 움직이는 기계(영구 기관)는 왜 만들 수 없을까?

Why can't a perpetual motion machine work?

한 번 밀어 주면 영원히 움직이며 일까지 하는 기계는 왜 아무도 만들지 못했을까요?

무슨 일이 일어났나

에너지는 새로 생기지도 없어지지도 않으므로(EIA), 바깥에서 에너지를 받지 않고 일을 끝없이 내놓는 기계는 처음부터 성립하지 않습니다.

열을 받아 일을 하는 기관도 효율이 100 % 에 이를 수 없다는 것이 열역학에서 이끌어져 나왔고, 장치를 움직이는 에너지의 일부는 늘 흩어져 버립니다(Museo Galileo).

시뮬레이터의 카르노 기관은 3000 K · 300 K 에서 한 바퀴에 15.6 kJ 의 일을 하지만 1.73 kJ 을 차가운 쪽으로 버려 효율이 0.900 에 그칩니다.

미국 특허청은 보통 발명에는 작동 모형을 요구하지 않지만, 영구 기관 출원만은 예외로 둡니다(MPEP 608.03).

💡 생활 속 예시

  • 그네를 한 번 밀어 놓으면 점점 낮게 흔들리다 멈춥니다 — 공기와 고리의 마찰이 에너지를 조금씩 흩어 버리기 때문입니다.
  • 책상 위에서 돌린 팽이도 바닥과의 마찰로 조금씩 느려지다 결국 쓰러집니다.
  • «자석으로 끝없이 도는 바퀴» 영상을 보면, 바퀴가 정말 일을 내놓으며 계속 돈다면 그 에너지가 어디서 오는지부터 따져 보아야 합니다.

확인된 값

미국 특허청은 영구 기관 출원에만 작동 모형을 따로 요구한다 (MPEP 608.03)
model required 출처
열역학은 기관 효율이 100 % 에 이를 수 없다고 이끌어 냈다 (Museo Galileo)
100 % 출처
장치를 움직이는 에너지의 일부는 늘 흩어져 버린다
inevitably dissipated 출처
에너지는 새로 생기지도 없어지지도 않는다 (EIA)
neither created nor destroyed 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 물리학 · 힘과 에너지 [12물리01-06]
  • 한국 2022 · 역학과 에너지 · 열과 에너지

출처

이어서 보기

같은 단원 · 열역학 법칙

DATA & LICENSE

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① 시뮬레이터·그림: 직접 만듦

움직이는 실험과 그림은 이 사이트가 직접 만들었습니다. 다른 곳의 시뮬레이터나 그림을 가져오지 않습니다. 사진은 NASA·NOAA·USGS(퍼블릭 도메인)와 공공누리 제1유형 자료만, 출처와 함께 씁니다.

② 사실·숫자: 공식 기관·교재

연도·숫자·이름은 NIST·NASA·NOAA·USGS·기상청·PDG·노벨재단 같은 공식 기관과 공개 교재에서 직접 확인한 것만 우리 말로 옮기고, 쪽마다 출처 주소를 적습니다. 위키백과·나무위키·블로그는 출처로 쓰지 않습니다.

③ 교육과정

2022 개정 과학과 교육과정과 영국·호주·일본 교육과정에서 그 내용이 어디에 나오는지 함께 적습니다.

④ 실시간 자료

지진·이산화 탄소·오로라 같은 실시간 판은 기관이 낸 자료를 받은 시각과 함께 그대로 보여 주고, 우리가 예보하지 않습니다.

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