현대물리학은 열은 에너지의 일종으로 자체 질량이 없고 형체가 없으며 따라서 물질이 아닙니다.
열에너지는 운동에너지로 전환되며, 운동에너지는 열에너지로도 전환됩니다.
이때 '열량'이라는 물리적 단위를 사용합니다.
열역학 제2법칙은 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로만 이동한다고 정의합니다.
다음은 현대물리학에서도 정확한 답을 내리기 어려운 질문에 대해 순환법칙의 답변을 알아 보겠습니다.
순환법칙이 설명하는 열의 정체는?
에너지는 양자화 되어 있고, 열은 에너지의 일종이므로, 열도 당연히 양자화 되어 있습니다.
그러므로 열은 자연의 기본 시스템들인 양자(量子, quantum)들의 집합입니다.
양자는 순환 과정에 따라 특성이 바뀌므로, 열을 구성하는 양자들은 수축후반기의 특성을 많이 갖고 있습니다.
수축전반기의 양자들은 척력이 감소하고 인력이 증가하여 인력이 척력보다 커지는 과정에 있으므로, 수축이
될수록 인력이 증가하기 때문에 밀도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하게 되고 따라서 물체와 매우 잘 결합
합니다.
수축후반기의 양자들은 공력-+보다 점력+-(폭발력)이 더 커지며 증가하여 척력이 증가하는 과정에 있으므로,
수축될수록 점력이 증가하기 때문에 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여는 특성이 강합니다.
팽창전반기의 양자들은 척력이 증가하고 인력이 감소하여 척력이 인력보다 커지는 과정에 있으므로,
충돌에 의해 다른 과정으로 변하지 않는 한, 물체와 결합하기 어렵습니다.
팽창후반기 양자들은 척력이 감소하여 인력이 증가하지만 아직은 척력이 더 큰 상태에 있으므로 물체와 잘
결합하지 못합니다.
이러한 특성을 볼때 열의 양자들은 수축후반기의 특성을 가지고 있다고 할 수 있습니다.
공력점은 순환 과정에서 열이 가장 낮을 때입니다. 공력점의 시스템은 공력이 가장 커진 상태이어서 공간의
크기도 가장 커지고 점력이 가장 작아진 상태이므로 폭발력이 약해 방출하거나 흡수하는 양이 매우적어 열이
가장 낮습니다.
점력점은 순환 과정에서 열이 가장 높을 때입니다.
시스템은 점력점에 근접할수록 중성자들이 증가하여 점력(폭발력)이 증가하므로 이로 인해 척력이 증가하여
진동(수축과 팽창)이 빨라지므로 열이 많이 발생하기 때문입니다.
열이 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 이유는?
열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로만 이동합니다.
그 까닭은 열이 높은 물체는 양자들이 증가하여 중성자들이 증가하여 점력과 척력이 증가한 상태이고,
열이 낮은 물체는 양자들이 감소하여 중성자들이 많이 폭발하여 양성자들이 증가하여 인력이 증가한 상태이기
때문에 열이 높은 물체의 양자들을 끌어 당기기 때문입니다.
열이 진공에서는 잘 전도되지 않는 이유는?
열은 진공에서는 잘 전도되지 않습니다. 진공속에는 물체들이 없어 열 양자들을 끌어 당기는 인력이 약하고, 진공속의 공간 양자(空間量子, space quantum)들은 수축전반기 양자들이어서 열 양자들과 충돌하면 수축되며 인력이 증가하여 서로 끌어 당겨서 열 양자들의 이동을 막기 때문입니다. 또한 열 양자들은 수축 후반기 양자들이어서 인력이 척력보다 더 큰 상태 이므로 서로 끌어당기고 있어서 중성자들의 점력에 의한 폭발에 의하지 않고는 이동하기 어렵기 때문입니다.
빛이 물체에 충돌하면 열이 발생하는 까닭은?
빛이 물체에 충돌하면 열이 발생하는 까닭은 빛의 양자들 중의 일부가 충돌에 의해 수축되면서 인력이 증가
하여 물체에 끌어당기면서 흡수되어 열 양자들로 전환되기 때문입니다.
물체가 마찰할때 생기는 마찰열이란?
마찰열은 원자들 사이의 공간 양자들이 마찰에 의해 수축되며 원자들과 결합하여 중성자들의 폭발이 증가하여
열 양자들이 방출되기 때문입니다.
화학반응시 발생하는 열의 정체는?
물체가 화학 반응할때 발생하는 열은 원자들이 충돌하여 중성자들이 폭발하여 방출하는 양자들입니다.
원자들은 양자들을 방출하고 결합하여 안전한 상태로 됩니다.
물체의 온도가 높을수록 전자기파의 에너지가 큰 이유는?
물체의 온도가 높을수록 파장이 짧고 에너지가 큰 전자기파가 나오는 까닭은 온도가 높은 물체일수록 열
양자들의 밀도가 높아 원자의 중성자들이 압축된 상태에서 폭발하기 때문입니다.
열이 금방 사라지지 않고 천천히 식는 이유는?
열은 인력이 척력보다 더 큰 수축후반기 양자들의 집합이어서 물체와 비교적 잘 결합하여 잘 떨어지지 않으
므로, 열 공급이 중단되면 그 즉시 식지 않고 천천히 식습니다.
그러나 전자는 인력보다 척력이 더 큰 팽창전반기의 양자들의 집합이어서 물체와 잘 결합하지 못하므로
전원이 끊어지면 그 즉시 방출되어 사라집니다.
열이 잘 전달되는 물체가 따로 있나?
열은 전기가 잘 통하는 물체에 잘 전달됩니다. 전기를 잘 통하는 물체의 원자들은 규칙성을 갖고 정렬이
잘되어 있어 폭발이 잘 이어져서 전자가 잘 전달되듯이 열 양자도 전달이 잘 됩니다.
그러나 전자는 - 성이 크기 때문에 물체와 잘 결합하지 않으므로 이동속도가 빠르고, 열 양자는 + 성이 크기
때문에 물체와 잘 결합은 하지만 이동속도는 느립니다.
열역학 제2법칙 '열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다'는 항상 맞을까?
자연에는 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상이 있고, 이와는 반대로 밀도가 낮은 곳에서 높은
곳으로 이동하는 현상도 있습니다.
태양이 빛을 발산하는 현상이 앞의 예이고, 블랙홀이 빛을 끌어당기는 현상이 뒤의 예입니다.
이 두 현상은 서로 대립적이지만 모든 현상은 언제나 공존합니다.
태양은 많은 양의 빛을 끊임없이 발산하며 동시에 더 많은 공간 양자들을 흡수하고 있고, 블핵홀은 흡수만
하는것이 아니라 적은 양이지만 외부로 양자들을 발산하고 있습니다.
블랙홀의 원자들은 더 많이 수축하기 위해 열을 발산하는 것입니다.
이것이 시스템속의 시스템이며 순환 작용입니다. 그러므로 인력만 있거나 또는 척력만 있거나 하는 시스템은
있을 수 없습니다.
냉장고는 냉매의 증발열을 이용합니다. 냉매의 증발열이 주위의 열을 흡수하기 때문에 주위의 온도가 내려
갑니다. 여기서 문제는 온도가 낮은곳에서 높은곳으로 이동한다는것 입니다.
그래야 주위의 온도가 낮아지기 때문입니다. 열역학 제2법칙에 어긋나는 현상입니다.
기체 상태의 냉매 원자들은 양성자들이 증가하여 인력이 커지므로 결합하여 기체가 액화됩니다.
이 액화된 냉매를 증발기 내부에 분사시키면, 증발기 내부는 공간이 넓고 압력이 낮아서 외부의 압력이 갑자기
감소하므로 액화된 냉매는 기체가 됩니다.
액화된 냉매 원자들은 냉각기에서 액화되며 열 양자들을 외부로 많이 방출하여 양성자들이 증가한 상태입니다. 그래서 기체가 되며 양성자들이 증발기 내부의 공간 양자들을 끌어당겨 결합하게 되므로, 증발기 내부는 공간
양자의 밀도가 감소하여 온도가 내려가게 됩니다.
이로 인해 냉장고 내부의 열 양자들이 증발기로 이동하게 되고 냉장고의 내부 온도가 내려갑니다.
열을 계속 가해도 온도가 계속 올라가는 것은 아니다?
물에 열을 가하면 물분자의 원자들은 열 양자들과 결합하여 중성자들이 증가하므로 폭발이 증가합니다.
이때 척력이 증가하므로 물분자의 운동은 활발해집니다. 또한 척력이 증가하면 물분자들은 압력이 약한 위쪽
으로 솟아오르고, 이렇게 외압이 감소하므로 원자들의 폭발력이 증가하여 표면에서 증발하게 됩니다.
열 양자들이 이렇게 물 속에서 축적되지 않고 증발해 버리므로, 물이 다 증발할때까지 끓는점은 더 오르지
않습니다.
숨은열 이란?
물체는 다른 상태로 바뀔 때 열을 흡수하거나 열을 방출합니다.
따라서 온도가 변하기 마련인데, 하지만 물체의 상태가 다 바뀔 때까지 온도의 변화없이 상태만 바뀌는데
사용되는 열을 숨은열(잠열)이라고 합니다.
순환법칙에 의하면 숨은열은 물체의 원자들이 갖고 있는 양자들입니다.
온도가 상승하면 원자들은 열 양자들과 결합하여 중성자들이 증가하여 척력이 증가하므로 운동이 활발해
집니다.
온도가 하강하면 원자들은 양자들을 잃게 되어 양성자들이 증가하여 인력이 증가하므로 운동이 둔해 집니다.
따라서 질량과 에너지의 상호 전환은 원자의 양자들이 외부로 방출되고 외부의 양자들이 흡수되어 원자의
양자들로 전환되는 현상입니다.
물이 냉각되어 응고점에서 고체로 되기 시작하면 모두 고체가 되기전까지 물의 온도는 더 내려가지 않습니다.
응고점에서 액체 물분자의 원자들은 냉각되어 열 양자들을 잃어 외압이 낮아지어 중성자들이 폭발하여 양성
자들로 되어 인력이 증가하여 결합하므로 얼음이 되고, 계속 냉각되어 외부에서 물 속의 열 양자들을 계속
빼앗아 가도 물분다의 중성자들이 폭발하여 많은 양자들이 물속에 방출되어 열 양자들을 보충하므로 물이
모두 얼음이 될때까지 물의 온도는 0℃에서 더 내려가지 않습니다.
물 속에서 얼음이 녹을 때도 마찬가지로, 외부에서 열을 계속 가해도 얼음이 다 녹을 때까지 물의 온도는
오르지 않습니다.
얼음이 녹는 현상은 얼음의 물분자들이 외부에서 열 양자들을 흡수하여 중성자들이 증가하여 척력이 증가하여
활동이 증가하여 얼음결정에서 분리되어 액체로 되는 것입니다.
물 속의 얼음은 대부분이 물속에 잠겨 있으므로 물속에 있는 열 양자들을 흡수하여 녹게되므로 외부에서 물에
열 양자들이 공급되는 양이 비례하여 얼음이 녹게 되므로 얼음이 모두 녹을때까지 물의 온도는 오르지않습
니다.
얼음은 부피가 물보다 커집니다.
그 까닭은 물분자의 산소 원자는 - 이온이어서 척력이 강해 냉각되어도 인력이 척력보다 약해 서로 결합하지
않고, 수소 원자 두 개는 + 이온이어서 냉각되면 인력이 증가하여 물분자들을 끌어당겨 수소 결합하여 6각형
결정을 이루게 되며, 계속 냉각되면 수소 원자들은 인력이 증가하고 산소 원자들은 척력이 더 감소하여,
물분자들은 더 근접해 결합하기에 5각형과 4각형 결정이 많이 생깁니다.
얼음 부피가 줄어들게 되면 단단히 결합하게 되어 상대적으로 천천히 녹습니다.