E = T + U
중력장 내에서 물체의 역학적 에너지는 운동에너지 더하기 포텐셜 에너지이다.
중학교 과학에 나옵니다. 물론 말을 좀 풀어서 포텐셜 에너지를 위치에너지로 부르지만요. 문과라서 모르겠네요 하는건 안통합니다.
생각해보면 당연한겁니다. 외부의 에너지 유입이 없다면 물체가 가지는 에너지 총합은 일정하겠죠.
자 그럼 물체가 떨어질 때 운동에너지를 이용해서 발전을 해봅시다.
물체가 낙하하면 위치에너지가 운동에너지로 바뀌죠. 그런데 이렇게 바뀐 운동에너지를 다른곳으로 빼돌립니다.
그럼 외부 에너지 유입이 없으니 당연히 전체 에너지가 줄어들겠죠.
설명이 어려우면 예를 들어봅시다.
돈으로 하는 설명이 쉬우니 전체 에너지를 자기가 가지고있는 재산, 운동에너지를 현금, 위치에너지를 귀금속이라 해봅시다.
귀금속을 현금으로 바꾸든, 현금을 귀금속으로 바꾸든 재산은 일정하죠. 누가 돈을 주는일이 없으니까요.
처음엔 귀금속만 가지고있다가 금은방에가서 현금으로 바꿔왔다 합시다. 그런데 그 현금을 누군가 가져갔습니다.
그럼 재산이 줄어들겠죠. 당연한겁니다.
이걸 공식으로 표현한게 열역학 제 1법칙이고, 에너지 보존법칙입니다. 누가 정해서 공식이 나온게 아니라 자연 현상을 공식화 한겁니다.
다시돌아와서 블랙홀의 강한 중력으로 발전을 해봅시다.무한히 발전하려면 외부 에너지 유입없이 자급자족 해야겠죠.
물체를 블랙홀로 떨어트려서 그 운동에너지를 뽑아왔습니다. 외부 에너지 유입이 없으니 역학적 에너지는 줄어듭니다.
그렇게 계속해서 뽑아내봅시다. 역학적 에너지가 0이 되겠죠. 물체는 더이상 운동도 하지않고 위치에너지도 0입니다.
과연 이 물체에서 중력을 이용한 발전이 계속해서 가능할까요?
위치에너지를 만들면 되는거 아닌가요? 라고 하시는 분들은 위에서 예로 설명한걸 다시 잘 보세요.
현금을 가져간 그 누군가가 당신에게 귀금속을 돌려줬습니까?
