°í´ë ±×¸®½ºÀÇ ¿¥ÆäµµÅ¬·¹½º(Empedocles, ±â¿øÀü 493~430³â °æ)´Â ¸¸¹°À» ¸¸µç 4´ë ¿ø¼Ò·Î ¹°, Èë, ºÒ, °ø±â¸¦ µé¾ú´Ù. ºÒ(ûý)À» ¹°ÁúÀÇ º»¼º ÁßÀÇ Çϳª·Î ÇØ¼®ÇÑ °ÍÀÌ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº »ý°¢Àº Áß¼¼ ÀÌÈıîÁö À̾îÁ® ¿¼Ò(æðáÈ: Ç÷ÎÁö½ºÅæ, phlogiston) ÀÌ·ÐÀ¸·Î ¹ßÀüÇß´Ù.
µ¶ÀÏÀÇ ÈÇÐÀÚ ½´Å»(Georg Ernst Stahl, 1660~1734)Àº ¸ñź°ú °°Àº ¹°ÁúÀº ¿¼Ò¸¦ ¸¹ÀÌ ÇÔÀ¯Çϰí ÀÖ°í, ¿¬¼ÒÇÒ ¶§ ¿¼Ò°¡ ºüÁ® ³ª¿À´Â °ÍÀ¸·Î ¿ÀÇ À̵¿À» ¼³¸íÇß´Ù. ¿¼Ò´Â ºÒ¿¡ ŸÁö ¾Ê´Â ¼ººÐÀ¸·Î À̵¿ÇÒ ¼ö´Â À־ »õ·Ó°Ô »ý¼ºµÇ°Å³ª »ç¶óÁöÁö ¾Ê´Â °ÍÀ¸·Î °£ÁֵǾú´Ù. ±×·¯³ª 1774³â ÇÁ¶û½ºÀÇ ¶óºÎ¾ÆÁö¿¡(Lavoisier)°¡ ±Ý¼ÓÀÌ ¿¬¼ÒÇßÀ» ¶§ ¹«°Ô°¡ ÁÙÁö ¾Ê°í ¿ÀÈ÷·Á Áõ°¡ÇÑ »ç½ÇÀ» ¹àÇô³¿À¸·Î½á Ç÷ÎÁö½ºÅæ ÀÌ·ÐÀº ÈûÀ» Àұ⠽ÃÀÛÇß´Ù.
¿µ±¹ÀÇ Á¦ÀÓ½º ÇÁ·¹½ºÄà ÁÙ(James Prescott Joule, 1818~1889)Àº ¾çÁ¶Àå¿¡¼ °¡µ¿µÇ´Â Áõ±â ¸ðÅ͸¦ Àü±â ¸ðÅÍ·Î ¹Ù²Ù¸é È¿À²ÀÌ ¾î¶³Áö¸¦ ¿¬±¸ÇÏ´ø Áß¿¡ 1840³â ÁÙÀÇ ¹ýÄ¢1)À» ¾Ë¾Æ³Â°í, 1845³â¿¡´Â ÀÏ¸í ¡®¹°°¥Äû ½ÇÇ衯À» ÅëÇØ ÀÏ(work)°ú ¿(heat)ÀÌ ±³È¯2) °¡´ÉÇÏ´Ù´Â »ç½Çµµ ¹àÇô³Â´Ù. ¹°°¥Äû ½ÇÇè ÀåÄ¡´Â ÁÙ¿¡ ´Þ¸° ¹«°Å¿î Ãß°¡ ³«ÇÏÇÏ¸é¼ ¹°Åë ¼ÓÀÇ ÇÁ·ÎÆç·¯¸¦ ȸÀü½ÃŰ´Â ÀåÄ¡¿´´Ù. ÇÁ·ÎÆç·¯°¡ ȸÀüÇÏ¿© ÀÏÀ» ÇÏ¸é ¹°ÀÇ ¿Âµµ°¡ »ó½ÂÇÑ´Ù. ÀÌ´Â ¿ªÇÐÀû ÀÏÀ» ÅëÇØ ¿ÀÌ »ý¼ºµÊÀ» ¹àÈù ½ÇÇèÀ̾ú°í, ¿¡³ÊÁö´Â ÀüȯÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù´Â °ÍÀ» ¾Ë·ÁÁØ ½ÇÇèÀ̱⵵ Çß´Ù. ¹°¸®Çп¡¼ ÀÏ(W)ÀÇ ´ÜÀ§·Î ¾²´Â ÁÙ(J)Àº ±×ÀÇ À̸§¿¡¼ µû¿Â °ÍÀÌ´Ù.
1) ÁÙÀÇ ¹ýÄ¢: µµÃ¼¿¡¼ ¹ß»ýÇÏ´Â ¿(Q)Àº Àü·ù(I) Å©±âÀÇ Á¦°ö, ÀúÇ×(R)ÀÇ Å©±â, Àü·ù°¡ È帥 ½Ã°£(t)¿¡ ºñ·ÊÇÑ´Ù. Q= I©÷Rt
2) 1ÁÙ(J)ÀÇ ÀÏÀº 0.24Ä®·Î¸®(cal)ÀÇ ¿·Î ÀüȯµÉ ¼ö ÀÖ´Ù.
µ¶ÀÏÀÇ ¹°¸®ÇÐÀÚ Å¬¶ó¿ìÁö¿ì½º(Rudolf Julius Emanuel Clausius, 1822~1888)´Â 1850³â ³í¹® ¡ì¿ÀÇ ¿òÁ÷ÀÌ´Â Èû, On the Moving Force of Heat¡í¿¡¼ ¿£Æ®·ÎÇÇ(Entropy) °³³äÀ» ¸¸µé°í ¡®¿ìÁÖÀÇ ÃÑ ¿£Æ®·ÎÇÇ´Â ÃÖ´ëÄ¡¸¦ ÁöÇâÇÑ´Ù.¡¯°í ±â¼úÇÏ¿´´Ù. Àý´ë ¿Âµµ TÀÎ ¿¿ªÇÐÀû °è°¡ ¥ÄQ¸¸ÅÀÇ ¿À» Èí¼öÇßÀ» ¶§ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·®Àº ¾Æ·¡ÀÇ ½Ä°ú °°´Ù.
[ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·®(¥ÄS) = ¿·®(¥ÄQ)∕Àý´ë ¿Âµµ(T) ]
±×°¡ ¿£Æ®·ÎÇÇ °³³äÀ» ¸¸µç °ÍÀº ¿¿¡³ÊÁöÀÇ À̵¿À» ¼³¸íÇϱâ À§Çؼ¿´´Ù. ¿¿¡³ÊÁö´Â °í¿ÂÀÇ °è¿¡¼ Àú¿ÂÀÇ °è·Î¸¸ À̵¿ÇÑ´Ù. ±×´Â ÀÌ·¯ÇÑ Çö»óÀ» ¡®°í¸³°èÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ´Â °¨¼ÒÇÏÁö ¾ÊÀ¸¸ç Áõ°¡ÇÏ´Â ¹æÇâÀ¸·Î ÀϾÙ.¡¯°í ¼³¸íÇÏ¿´´Ù. °í¸³°è(͵ءͧ, Isolated system)¶õ ¿ÜºÎ¿ÍÀÇ »óÈ£ÀÛ¿ëÀÌ ¾ø´Â, ¹°ÁúÀ̳ª ¿¡³ÊÁö¸¦ ±³È¯ÇÏÁö ¾Ê´Â °è¸¦ ¸»ÇÑ´Ù.
°í¿ÂÀÎ A°èÀÇ Ãʱ⠿µµ´Â T©ûÀ̰í, Àú¿ÂÀÎ B°èÀÇ Ãʱ⠿µµ´Â T©üÀÌ´Ù. A°è¿¡¼ B°è·Î Q ¸¸ÅÀÇ ¿ÀÌ À̵¿Çß´Ù¸é Àüü °í¸³°è(A+B)ÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È´Â ¾î¶»°Ô µÉ±î?
A°è´Â Q ¸¸ÅÀÇ ¿À» ÀÒ¾úÀ¸¹Ç·Î A°èÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·® ¥ÄSA = -Q∕T©û ÀÌ´Ù.
B°è´Â Q ¸¸ÅÀÇ ¿À» ¾ò¾úÀ¸¹Ç·Î B°èÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·® ¥ÄSB = Q∕T©ü ÀÌ´Ù.
Àüü °è(A+B)ÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·®Àº A°è¿Í B°èÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È·®À» ´õÇÏ¸é µÈ´Ù.
¥ÄSÀüü = ¥ÄSA + ¥ÄSB = -Q∕T©û + Q∕T©ü = Q (1∕T©ü − 1∕T©û)
±×·±µ¥ Ãʱ⠿µµ´Â T©û > T©ü À̾úÀ¸¹Ç·Î, ÀÌ ¥ÄSÀüü = Q (1/T©ü − 1∕T©û) > 0ÀÌ µÈ´Ù. Áï, ¿£Æ®·ÎÇǰ¡ Áõ°¡ÇÑ °ÍÀÌ´Ù.
¿£Æ®·ÎÇÇ´Â °í¿ÂÀÇ °è¿¡¼ Àú¿ÂÀÇ °è·Î ¿ÀÌ À̵¿ÇÏ´Â Çö»óÀ» ¼³¸íÇϱâ À§ÇÑ ÀÏÁ¾ÀÇ ÀåÄ¡¶ó°í ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ¸¸¾à ¿Âµµ°¡ ³·Àº B°è¿¡¼ ¿Âµµ°¡ ³ôÀº A°è·Î ¿ÀÌ À̵¿ÇÏ´Â ÀÏÀÌ »ý±ä´Ù¸é Àüü °èÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ´Â °¨¼ÒÇÑ´Ù. ÀÚ¿¬ÀûÀ¸·Î ±×¿Í °°Àº ÀÏÀÌ »ý±æ ¼ö´Â ¾ø´Ù´Â °ÍÀÌ ¡®¿£Æ®·ÎÇÇ Áõ°¡ÀÇ ¹ýÄ¢¡¯ÀÌ´Ù.
¿£Æ®·ÎÇÇ´Â ¡®¹«Áú¼µµ(¶Ç´Â ºÐ»êµµ)¡¯¶ó´Â Àǹ̷εµ Åë¿ëµÈ´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº Àǹ̰¡ »ý±ä °ÍÀº ·çÆ®ºñÈ÷ º¼Ã÷¸¸ÀÌ Åë°èÈ®·üÀ» ÀÌ¿ëÇÑ »õ·Î¿î ¹æ¹ýÀ¸·Î ¿£Æ®·ÎÇǸ¦ Á¤ÀÇÇÑ µ¥¼ ºñ·ÔµÇ¾ú´Ù. ±×´Â ¿¿ªÇаèÀÇ ºÐÀÚµéÀÌ Áú¼ ÀÖ´Â ¹è¿¿¡¼ºÎÅÍ ½ÃÀÛÇÏ¿© Á¡Á¡ ¹«Áú¼ÇÑ ¹è¿·Î ºÐ»êµÇ¸é¼ ¿ÀÇ ÆòÇüÀÌ ÀÌ·ç¾îÁø´Ù°í »ý°¢Çß´Ù.
·çÆ®ºñÈ÷ º¼Ã÷¸¸ÀÇ »ý¾Ö
·çÆ®ºñÈ÷ º¼Ã÷¸¸Àº ¿À½ºÆ®¸®¾Æ ºó(Wien)¿¡¼ »ï³²¸ÅÀÇ Àå³²À¸·Î ž´Ù. ±×ÀÇ ¾Æ¹öÁö Á¶Áö(Ludwig George Boltzmann)´Â ¿À½ºÆ®¸®¾Æ Á¦±¹ÀÇ °ø¹«¿øÀ̾ú°í, ¾î¸Ó´Ï īŸ¸®³ª(Katharina Pauernfeind)´Â ºÎÀ¯ÇÑ »óÀÎ Áý¾È Ãâ½ÅÀ̾ú´Ù. ºÎºÎ´Â º¼Ã÷¸¸ÀÌ ¾î·ÈÀ» ¶§ ÇǾƳ븦 ¹è¿ì°Ô Çß´Ù.
±×¿¡°Ô ÇǾƳ븦 °¡¸£Ä£ »ç¶÷Àº ¾ÈÅæ ºÎ¸£Å©³Ê(Joseph Anton Bruckner, 1824~1896)·Î ´ç½Ã¿¡´Â ÀþÀº À½¾Ç°¡¿´Áö¸¸, Èʳ¯ ¸¹Àº Á¾±³À½¾Ç°ú ±³Çâ°îÀ» ÀÛ°îÇÑ °ÅÀåÀÌ µÇ¾ú´Ù. º¼Ã÷¸¸Àº ¼öÁØ ³ôÀº ÇÇ¾Æ³ë °ú¿Ü¸¦ ¹ÞÀ¸¸ç À½¾ÇÀû °¨¼ö¼ºÀ» Ű¿ü°í, ÃʵÀ° ±âÃʵµ °¡Á¤±³»ç¿¡°Ô ¹è¿ü´Ù.
¾Æ¹öÁö°¡ Àü±Ù ¹ß·ÉÀ» ¹ÞÀ» ¶§¸¶´Ù ºó(Wien), À£½º(Wels), ¸°Ã÷(Linz) µî ¿©·¯ µµ½Ã·Î ÀÌ»çÇß°í, 11¼¼¿¡ ¸°Ã÷ ¾ÆÄ«µ¥¹Ì ±è³ªÁö¿ò(Akademisches Gymnasium)¿¡ ÀÔÇÐÇß´Ù. ±×·±µ¥ ±×°¡ 15¼¼°¡ µÇ¾úÀ» ¶§ ¾Æ¹öÁö°¡ °áÇÙÀ¸·Î ÃßÁ¤µÇ´Â º´À¸·Î »ç¸ÁÇß´Ù. À̵ëÇØ¿¡´Â 14¼¼¿´´ø µ¿»ý ¾Ëº£¸£Åäµµ ¾Æ¹öÁö¿Í °°Àº º´À¸·Î ¼¼»óÀ» ¶°³µ´Ù. °¡Á·ÀÇ Á×À½Àº ³²Àº °¡Á·¿¡°Ô Ä¿´Ù¶õ ½½ÇÄÀ» ÁÖ¾úÁö¸¸, ¿Ü°¡°¡ ºÎÀÚ¿´À¸¹Ç·Î °æÁ¦ÀûÀÎ ¾î·Á¿òÀº ¾ø¾ú´Ù.
1863³â 10¿ù ºó ´ëÇп¡ ÀÔÇÐÇÏ¿© ¼öÇаú ¹°¸®ÇÐÀ» °øºÎÇÑ º¼Ã÷¸¸Àº 1867³â 23¼¼ ¶§ ¹Ú»ç ÇÐÀ§¸¦ ¹Þ°í ½½·Îº£´Ï¾Æ Ãâ½Å ¿äÁ¦ÇÁ ½´ÅׯÇ(Josef Stefan, 1835~1893) ±³¼öÀÇ Á¶¼ö°¡ µÇ¾ú´Ù. ½´ÅׯÇÀº º¼Ã÷¸¸¿¡°Ô ¸Æ½ºÀ£(James Clerk Maxwell, 1831~1879)ÀÇ ±âü ¿îµ¿ ¼Óµµ¿¡ °üÇÑ ¿µ¾î ³í¹®À» °øºÎÇϵµ·Ï ±ÇÇß°í, º¼Ã÷¸¸Àº ±×¿¡ °üÇÑ ¿¬±¸¸¦ 1868³â ºó °úÇпø ȸº¸¿¡ ¹ßÇ¥Çß´Ù. ±âü ºÐÀÚµéÀÇ ¿îµ¿ ¼Óµµ´Â ¸Æ½ºÀ£ÀÌ ¹ßÇ¥ÇÑ ÀÌ·ÐÀÌ ±âº»ÀûÀ¸·Î ¿Ç´Ù´Â ³»¿ëÀÇ ³í¹®À̾ú´Ù. ´Ù¸¸ ¸Æ½ºÀ£ÀÇ ¼ö½Ä¿¡ ÀÛÀº ¿À·ù°¡ ÀÖ´Â °ÍÀ» ¹ß°ßÇϰí À̸¦ ¼öÁ¤Çß´Ù. ÀÌ·Î½á ±âü ºÐÀÚµéÀÇ ¿îµ¿ ¼Óµµ ºÐÆ÷¿¡ °üÇÑ ±×·¡ÇÁ¿¡´Â ¡®¸Æ½ºÀ£-º¼Ã÷¸¸ ºÐÆ÷ °î¼±¡¯À̶ó´Â À̸§ÀÌ ºÙ°Ô µÇ¾ú´Ù.
¸Æ½ºÀ£-º¼Ã÷¸¸ ºÐÆ÷ °î¼±Àº ¿Âµµ 298.15K(25¡É)ÀÇ °ø±â Áß¿¡¼ ¾Æ¸£°ï(Ar)Àº ÃÊ¼Ó 350¹ÌÅÍ, ³×¿Â(Ne)Àº ÃÊ¼Ó 500¹ÌÅÍ, Çï·ý(He)Àº ÃÊ¼Ó 1000¹ÌÅÍ ÀÌ»óÀÇ Æò±Õ ¼Óµµ·Î ¿òÁ÷À̰í ÀÖ´Ù´Â °ÍÀ» º¸¿©ÁØ´Ù. ÀÌ´Â °ø±â ÀÔÀÚÀÇ Áú·®ÀÌ ¹«°Å¿ï¼ö·Ï Æò±Õ ¼Ó·ÂÀÌ ´À¸° »óÅ¿¡ ÁýÁߵǾî ÀÖ°í, °¡º¿î ±âüÀϼö·Ï Æò±Õ ¼Ó·ÂÀÌ ºü¸£°í ´Ù¾çÇÑ ¼Óµµ·Î ³Ð°Ô ºÐÆ÷µÇ¾î ÀÖÀ½À» º¸¿©ÁØ´Ù.
¸Æ½ºÀ£-º¼Ã÷¸¸ ºÐÆ÷¿¡ ´ëÇØ¼ ºñÆÇÀûÀ̾ú´ø ÇÑ °úÇÐÀÚ´Â °ø±â ºÐÀÚ°¡ ±×ó·³ ºü¸¥ ¼Óµµ·Î ¿òÁ÷Àδٸé Çâ¼ö ³¿»õ°¡ ¾îÂî ±×¸® ´À¸®°Ô ÆÛÁú ¼ö ÀÖ³Ä°í ¹Ý¹ÚÇß´Ù. ±×·¯³ª ÀÌ´Â °ø±â ºÐÀÚ°¡ Á÷¼±À¸·Î ¿òÁ÷ÀÏ °ÍÀ̶ó°í ´Ü¼øÈ÷ »ý°¢ÇÑ µ¥¼ ºñ·ÔµÈ Áú¹®À̾ú´Ù. °ø±â ÀÔÀÚµéÀÇ Æò±Õ ¼Ó·ÂÀº ¸Å¿ì ºü¸£Áö¸¸, ÀÔÀÚ³¢¸® ÃÊ´ç ¼öõ ¸¸ ¹ø ÀÌ»ó Ãæµ¹ÇÏ¸é¼ ¹«ÀÛÀ§ ¹æÇâÀ¸·Î ÁøÇàÇϱ⠶§¹®¿¡ ³¿»õ°¡ È®»êµÇ·Á¸é ½Ã°£ÀÌ ²Ï °É¸°´Ù.
º¼Ã÷¸¸Àº ¿ÀÌ ¿øÀÚ³ª ºÐÀÚµéÀÇ ¿îµ¿°ú Áøµ¿¿¡ ÀÇÇØ¼ »ý±ä´Ù°í º¸¾Ò´Ù. Áï ¡®¿Âµµ¡¯¸¦ ¡®ÀÔÀÚµéÀÇ ¿îµ¿ ¿¡³ÊÁöÀÇ ÃÑÇÕ¡¯°ú °°Àº °³³äÀ¸·Î »ý°¢Çß´Ù. ±×·¯³ª °ø±â¿Í °°Àº ÀÛÀº ÀÔÀÚµéÀÇ ¿îµ¿ ¼Óµµ¸¦ °³º°ÀûÀ¸·Î °è»êÇÒ ¼ö´Â ¾øÀ¸¹Ç·Î È®·ü°ú Åë°è¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© À̸¦ ³ªÅ¸³»°íÀÚ Çß´Ù. ±×´Â ±âüÀÇ »óŸ¦ ºñµÑ±â ÁýÀÇ ¿ø¸®(pigeonhole's principles)·Î Ç¥ÇöÇß´Ù.
ºñµÑ±â ÁýÀÇ ¿ø¸®¿¡ µû¸£¸é, ±âüÀÇ »óŰ¡ ¹Ù²î´Â °ÍÀº ºñµÑ±âµéÀÌ ´Ù¸¥ ÁýÀ¸·Î ¿Å°Ü°¡´Â °Í¿¡ ÇØ´çÇÑ´Ù. °ø±â ÀÔÀÚµéÀº ¾ÆÁÖ ¸¹Àº ºñµÑ±â ¶¼¿Í °°´Ù. ¹«¼öÈ÷ ¸¹Àº ¼öÀÇ ºñµÑ±â°¡ ¹«¼öÈ÷ ¸¹Àº ºñµÑ±â Áý ±¸¸Û ¼ÓÀ¸·Î µé¾î°¡´Â °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â ¹«Ã´ ¸¹Áö¸¸ È®·üÀûÀ¸·Î °¡Àå ³ôÀº °ÍÀº ¾î¶² °æ¿ìÀϱî? ¸ðµç ºñµÑ±â°¡ ÇÑ ±¸¸Û ¼ÓÀ¸·Î µé¾î°¥ È®·üÀº °ÅÀÇ Á¦·Î¿¡ °¡±õ´Ù. À̶§ °¡Àå ³ôÀº È®·üÀº ¸ðµç ºñµÑ±âµéÀÌ Àú¸¶´Ù ´Ù¸¥ ±¸¸ÛÀ¸·Î µé¾î°¡´Â °æ¿ìÀÌ´Ù. ¸¶Âù°¡Áö·Î °ø±â ÀÔÀÚÀÇ ¼Óµµ°¡ ´Ù¾çÇÑ(¿Âµµ°¡ ´Ù¾çÇÑ) »óÅ¿¡ ³õÀÏ ¼ö ÀÖÁö¸¸ È®·üÀû·Î´Â ÇÑ °¡Áö »óÅ¿¡ ³õÀÌ°Ô µÇ¸ç, º¼Ã÷¸¸Àº ÀÌ ÇÑ °¡Áö »óŸ¦ ¡®¿ÆòÇü »óÅ¡¯¶ó°í Á¤ÀÇÇß´Ù.
¿ÆòÇü »óŶõ µÎ °è(system) »çÀÌ¿¡ ¿ ±³È¯ÀÌ µ¿ÀÏÇÏ¿© ¿ÂµµÀÇ º¯È°¡ ¾ø´Â »óŸ¦ ÀǹÌÇÑ´Ù. ¶ß°Å¿î °ø±â°¡ µé¾î ÀÖ´Â Åë°ú Â÷°¡¿î °ø±â°¡ µé¾î ÀÖ´Â Åë¿¡ ±¸¸ÛÀ» ¶Õ¾î ¿¬°áÇÏ¸é °á±¹¿¡´Â µÑÀÇ ¿Âµµ°¡ °°¾ÆÁø´Ù. ¿Ö °°¾ÆÁö´Â °ÍÀΰ¡? Áú¼Á¤¿¬ÇÏ°Ô ¶ß°Å¿î °ø±â ÀÔÀڵ鳢¸® ±×³É ¸ð¿© ÀÖ°í, Â÷°¡¿î °ø±â ÀÔÀڵ鳢¸® ±×´ë·Î ¸ð¿© ÀÖÀ¸¸é ¾È µÇ´Â°¡? ÇÑ °ÉÀ½ ´õ ³ª¾Æ°¡, ¶ß°Å¿î °ø±â ÀÔÀÚµé Áß¿¡ ´õ·¯ ¼¯¿© ÀÖ´Â ¿Âµµ°¡ ³·Àº ÀÔÀÚ°¡ Â÷°¡¿î ÅëÀ¸·Î °¡°í, µ¿½Ã¿¡ Â÷°¡¿î Åë¿¡ ´õ·¯ ¼¯¿© ÀÖ´Â ¶ß°Å¿î ÀÔÀÚ°¡ ¶ß°Å¿î ÅëÀ¸·Î À̵¿ÇÏ¸é ¾È µÇ´Â°¡? ÀÌ·± ÀÏÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù¸é ¶ß°Å¿î °ø±â´Â ´õ ¶ß°Å¿öÁú °ÍÀ̰í Â÷°¡¿î °ø±â´Â ´õ Â÷°¡¿öÁú ¼öµµ ÀÖ´Ù.
ÀÌ¿Í °°Àº »ç°í½ÇÇèÀÌ ¡®¸Æ½ºÀ£ÀÇ µµ±úºñ¡¯ÀÌ´Ù. ¡®ÅëÀ» ¿¬°áÇÏ´Â ±¸¸ÛÀ» µµ±úºñ°¡ °ü¸®Çϰí ÀÖ¾î¼ ÀÔÀÚµéÀ» À̸® °¡¶ó Àú¸® °¡¶ó ÇÑ´Ù¸é °¡´ÉÇÒ ¼öµµ ÀÖÁö ¾Ê´À³Ä?¡¯¶ó°í ¸Æ½ºÀ£ÀÌ ´øÁø ȵδ °úÇÐÀÚµéÀ» °ñÄ¡ ¾ÆÇÁ°Ô Çß´Ù. ±×·± ÀÏÀÌ ¹ß»ýÇÒ È®·üÀÌ ¼öÇÐÀûÀ¸·Î 0ÀÌ ¾Æ´Ï¹Ç·Î ºÒ°¡´ÉÇÏ´Ù°í ´ÜÁ¤ÇÒ ¼ö ¾ø°í, ¿£Æ®·ÎÇÇ °³³äÀ¸·Î º¸¸é °¡´ÉÇÑ Àϵµ ¾Æ´Ï¾ú±â ¶§¹®ÀÌ´Ù.
¸Æ½ºÀ£ÀÇ µµ±úºñ´Â ÀÏÁ¾ÀÇ ¿ª¼³·Î º¼ ¼ö ÀÖ´Ù. µµ±úºñ°¡ ÀÖ¾î¾ß °¡´ÉÇÏ´Ï, ½ÇÁ¦·Î ±×·± ÀÏÀº ÀϾÁö ¾Ê´Â´Ù. µû¶ó¼ È®·üÅë°è ¼öÇÐÀ¸·Î ¿ ÀÌ·ÐÀ» Àü°³Çصµ ¹®Á¦µÉ °ÍÀÌ ¾ø´Ù´Â ºñÀ¯ÀÎ °ÍÀÌ´Ù. ¸Æ½ºÀ£Àº ¿µ±¹ ÄÉÀӺ긮Áö¿¡ ÀÖ¾úÀ¸¹Ç·Î ¿À½ºÆ®¸®¾Æ ºó¿¡ ÀÖ´Â º¼Ã÷¸¸À» ¸¸³ª±â´Â ¾î·Á¿üÁö¸¸, ±×µéÀº ¼½ÅÀ» ÅëÇØ ÀǰßÀ» ±³È¯Çß´Ù.
È®·ü°ú Åë°è
¿Âµµ°¡ ³·Àº °ø±â ¼Ó¿¡ µé¾î ÀÖ´Â ºÐÀÚ¸¦ ÆíÀÇ»ó C¶ó°í Çϰí, ¿Âµµ°¡ ³ôÀº °ø±â ¼Ó¿¡ µé¾î ÀÖ´Â ºÐÀÚ¸¦ H¶ó°í ÇÏÀÚ. ¿ÞÂÊ ¹æ¿¡ 4°³ÀÇ CºÐÀÚ°¡, ¿À¸¥ÂÊ ¹æ¿¡´Â 4°³ÀÇ HºÐÀÚ°¡ ÀÖ´Ù. µÎ ¹æ »çÀÌ¿¡ Åë·Î¸¦ ¸¸µç ÈÄ ½Ã°£ÀÌ È帣¸é ¾î¶»°Ô µÉ±î?
[¹è¿1] °ø±â ºÐÀÚ´Â Á¦¸Ú´ë·Î ¿îµ¿Çϰí Àֱ⠶§¹®¿¡ ¾î´À ¹æÀ̳ª µé¾î°¥ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×·±µ¥µµ óÀ½°ú °°ÀÌ ¿ÞÂÊ ¹æ¿¡ 4C°¡ ±×´ë·Î ÀÖ°í, ¿À¸¥ÂÊ ¹æ¿¡ 4H°¡ ±×´ë·Î ÀÖ´Â °Íó·³ ¹è¿µÉ ¼öµµ ÀÖ´Ù. ±× ¹æ¹ýÀº µü ÇÑ °¡Áö»ÓÀ̹ǷΠ¡®°æ¿ìÀÇ ¼ö(¹è¿ ¹æ¹ýÀÇ ¼ö, »óÅÂÀÇ ¼ö)¡¯´Â 1ÀÌ´Ù.
[¹è¿2] ¿ÞÂÊ ¹æ¿¡ ÀÖ´ø 4°³ÀÇ C Áß¿¡¼ 1°³°¡ ¼±ÅÃµÇ¾î ¿À¸¥ÂÊ ¹æÀ¸·Î À̵¿Çϰí, ¿À¸¥ÂÊ ¹æ¿¡ ÀÖ´ø 4°³ÀÇ H Áß¿¡¼ 1°³°¡ ¼±ÅÃµÇ¾î ¿ÞÂÊ ¹æÀ¸·Î À̵¿ÇÏ´Â ¹æ¹ýÀÇ ¼ö´Â ¸î °¡Áö°¡ µÉ±î? ¿ÞÂÊ ¹æÀÇ 4°³ Áß¿¡¼ 1°³¸¦ ¼±ÅÃÇÏ´Â ¹æ¹ýÀº 4°¡ÁöÀ̰í, ¿À¸¥ÂÊ ¹æÀÇ 4°³ Áß¿¡¼ 1°³¸¦ ¼±ÅÃÇÏ´Â ¹æ¹ýµµ 4°¡ÁöÀ̹ǷΠ°æ¿ìÀÇ ¼ö´Â 4 ¡¿ 4 = 16ÀÌ´Ù. À̵¿ÇÑ °á°ú·Î ¿ÞÂÊ ¹æ¿¡ 3C+H, ¿À¸¥ÂÊ ¹æ¿¡ C+3HÀÇ ºÐÀÚ Á¶ÇÕÀÌ ¸¸µé¾îÁø´Ù.
[¹è¿3] ¿ÞÂÊ ¹æÀ̳ª ¿À¸¥ÂÊ ¹æÀ̳ª 2C+2H°¡ µÇ´Â ¹æ¹ýÀÇ ¼ö´Â ¾Õ¼ÀÇ °æ¿ìº¸´Ù ´õ ´Ã¾î³´Ù. ¿ÞÂÊ ¹æ 4C¿¡¼ 2°³¸¦ ¼±ÅÃÇÏ´Â ¹æ¹ýÀÌ 6°¡ÁöÀ̰í, ¿À¸¥ÂÊ ¹æ 4H¿¡¼ 2°³¸¦ ¼±ÅÃÇÏ´Â ¹æ¹ýµµ 6°¡ÁöÀ̹ǷΠ¹è¿ °¡´ÉÇÑ °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â 6 ¡¿ 6 = 36ÀÌ µÈ´Ù.
[¹è¿4] ¿ÞÂÊ ¹æÀÇ ºÐÀÚ Á¶ÇÕÀÌ 3H+C, ¿À¸¥ÂÊ ¹æÀÇ ºÐÀÚ Á¶ÇÕÀÌ H+3C°¡ µÇ´Â °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â [¹è¿2]ÀÇ °æ¿ì¿Í ¸¶Âù°¡Áö ¿ø¸®·Î 16ÀÌ µÈ´Ù.
[¹è¿5] ¿ÞÂÊ ¹æÀÇ ºÐÀÚ Á¶ÇÕÀÌ 4H, ¿À¸¥ÂÊ ¹æÀÇ ºÐÀÚ Á¶ÇÕÀÌ 4C°¡ µÇ´Â °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â [¹è¿1]ÀÇ °æ¿ì¿Í ¸¶Âù°¡Áö ¿ø¸®·Î 1ÀÌ µÈ´Ù.
°á°ú¸¦ Á¤¸®ÇÏ¸é ´ÙÀ½°ú °°À¸¹Ç·Î, ¹è¿ÀÌ °¡´ÉÇÑ ¸ðµç °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â 70ÀÌ µÈ´Ù.
À§ÀÇ ¿©·¯ ¹è¿ Áß °¡Àå ³ôÀº È®·üÀ» º¸ÀÌ´Â °ÍÀº ¹è¿3À¸·Î, È®·üÀº 36∕70ÀÌ´Ù. CºÐÀÚ 4°³¿Í HºÐÀÚ 4°³¶ó´Â ¾ÆÁÖ ÀÛÀº °è¸¦ ¿¹·Î µé¾úÀ» »ÓÀε¥µµ, ºÐÀÚ°¡ °ñ°í·ç ºÐ»êµÇ´Â [¹è¿3]ÀÇ È®·üÀÌ 1∕2º¸´Ù ´õ Å« °ªÀÌ ³ª¿Ô´Ù.
ºÐÀÚÀÇ ¼ö°¡ ´Ã¾î³ª´Â °æ¿ì¿¡´Â È®·üÀÇ °ÝÂ÷°¡ ÈξÀ Ä¿Áö°Ô µÈ´Ù. [¹è¿1]Àº ºÐÀÚÀÇ ¼ö°¡ Áõ°¡Çصµ °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â Áõ°¡ÇÏÁö ¾Ê°í Ç×»ó 1ÀÌÁö¸¸, [¹è¿3]Àº °æ¿ìÀÇ ¼ö°¡ ¾î¸¶¾î¸¶ÇÏ°Ô Ä¿Áö±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ÀÔÀÚÀÇ ¼ö°¡ Áõ°¡ÇÏ¸é ¾Õ¼ÀÇ ¹æ¹ýó·³ ÀÏÀÏÀÌ ±×¸²À» ±×·Á¼ ÆÄ¾ÇÇÏ´Â °ÍÀº ºÒ°¡´ÉÇÏ´Ù. ¼öÇÐÀº ÀÌ·± °æ¿ì¸¦ Ç®±â¿¡ Æí¸®ÇÑ µµ±¸ÀÌ´Ù. ¸ðµç °æ¿ìÀÇ ¼ö°¡ ¾ó¸¶ÀÎÁö¸¦ ÆÄ¾ÇÇÏ´Â ¼öÇÐ °ø½ÄÀº ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
[ W = N!∕NC!NH! ]
(W: ¹è¿ °¡´ÉÇÑ ¸ðµç °æ¿ìÀÇ ¼ö, N: ÃÑ ºÐÀÚÀÇ ¼ö, NC: CÀÇ ÀÔÀÚ ¼ö, NH: HÀÇ ÀÔÀÚ ¼ö)
!Àº ¼öÇÐÀÇ ÆÑÅ丮¾ó(factorial; °è½Â, Â÷·Ê°ö) ±âÈ£ÀÌ´Ù. ÆÑÅ丮¾ó ¿¬»êÀÇ ¿¹¸¦ µé¸é, 4!=4¡¿3¡¿2¡¿1=24ÀÌ´Ù.
¾Õ¼ÀÇ »ç·Ê C=4, H=4ÀÎ °æ¿ì¸¦ °è»êÇϸé,
W = 8!∕4!4!=(8¡¿7¡¿6¡¿5¡¿4¡¿3¡¿2¡¿1)∕(4¡¿3¡¿2¡¿1¡¿4¡¿3¡¿2¡¿1)=70ÀÌ´Ù.
°èÀÇ Å©±â¸¦ Á¶±Ý¸¸ ´Ã·Á¼ C=10, H=10ÀÎ °æ¿ì¿¡ ¹è¿ °¡´ÉÇÑ WÀÇ ¼ö¸¦ °è»êÇØ º¸ÀÚ.
W = 20!∕10!10!=2432902008176640000∕(363880¡¿362880)=184756
ºÐÀÚ ¼ö¸¦ ¸î °³ ´õ ´Ã·ÈÀ» »ÓÀε¥ ¹è¿ °¡´ÉÇÑ ¼ö°¡ 18¸¸ °³ ÀÌ»óÀ¸·Î ¾öû³ª°Ô ´Ã¾î³µ´Ù.
¿¿ªÇÐÀû °è´Â ¹«¼öÈ÷ ¸¹Àº ºÐÀÚµéÀÇ ¸ðÀÓÀÌ´Ù. ±âü 1¸ô¿¡´Â 6¡¿10©÷©ø°³ÀÇ ºÐÀÚ°¡ µé¾îÀÖ´Ù. ±âü 1∕2¸ô°ú 1∕2¸ôÀÌ ¼¯ÀÌ´Â °æ¿ì¸¦ °¡Á¤ÇÏ¿©, À§ °ø½ÄÀ» Àû¿ëÇÏ¸é ´ÙÀ½°ú °°Àº ½ÄÀÌ µÈ´Ù.
W= (6¡¿10©÷©ø)!∕{(3¡¿10©÷©ø)! (3¡¿10©÷©ø)!}¡¦¡¦(¥¡)
ÀÌ·¸°Ô ¾î¸¶¾î¸¶ÇÏ°Ô Å« ¼ö´Â Á÷Á¢ °è»êÀÌ ºÒ°¡´ÉÇϹǷÎ, º¼Ã÷¸¸Àº ·Î±×3)¸¦ Àû¿ëÇß´Ù.
3) ¡®·Î±×(Logarithm)¡¯´Â ¼öÇÐÀÚ ¿ÀÀÏ·¯(Leonhard Euler, 1707~1783)°¡ ÀûºÐÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© Á¤ÀÇÇϰí, ÀÌÀÇ ¿ªÇÔ¼ö¸¦ ¡®Áö¼ö ÇÔ¼ö¡¯·Î Á¤ÀÇÇÏ¿´´Ù.
y=axÀ̸é, x´Â a¸¦ ¹ØÀ¸·Î ÇÏ´Â yÀÇ ·Î±×(log)¶ó°í Çϸç, logay=x·Î Ç¥½ÃÇÑ´Ù.
(1) ÀÚ¿¬·Î±×: ÀÚ¿¬ »ó¼ö e¸¦ ¹ØÀ¸·Î ÇÏ´Â ·Î±×(loge)¸¦ ¡®ÀÚ¿¬·Î±×¡¯¶ó°í ÇÑ´Ù. ÀÚ¿¬·Î±×´Â lnÀ¸·Î ÁÙ¿©¼ ¾²±âµµ ÇÑ´Ù.
(¿¹) loge y= ln y= 2 °æ¿ì y = e©÷ÀÌ´Ù.
20¼¼±â ÃʱîÁö´Â ÀÚ¿¬·Î±×¸¦ log·Î ±âÀçÇϱ⵵ Çß´Ù. º¼Ã÷¸¸ÀÇ ¹¦ºñ¿¡ »õ°ÜÁ® ÀÖ´Â log´Â ÀÚ¿¬·Î±×¸¦ ÀǹÌÇÑ´Ù.
(2) »ó¿ë·Î±×: ¹Ø a=10ÀÎ °æ¿ì¸¦ ¡®»ó¿ë·Î±×¡¯¶ó°í ÇÑ´Ù. »ó¿ë·Î±×´Â ¹ØÀ» »ý·«Çϰí log·Î ¾²°Å³ª, ÁÙ¿©¼ lg·Î Ç¥±âÇϱ⵵ ÇÑ´Ù.
(¿¹) log1010©÷ = log10©÷ = lg10©÷ = 2
·Î±×¸¦ Àû¿ëÇÏ¸é °öÇϱâ´Â ´õÇϱâ·Î, ³ª´©±â´Â »©±â ¿¬»êÀ¸·Î ¹Ù²î¾î °è»êÀÌ Æí¸®ÇØÁö°í ±Ø´ñ°ªÀ» ±¸Çϱ⵵ ¿ëÀÌÇØÁø´Ù. (¥¡)½Ä¿¡ ÀÚ¿¬ ·Î±×(ln)¸¦ ÃëÇϸé,
ln W
= ln ¡²(6¡¿10©÷©ø)!∕{(3¡¿10©÷©ø)! (3¡¿10©÷©ø)!}¡³
= ln(6¡¿10©÷©ø)!- ln(3¡¿10©÷©ø)!- ln(3¡¿10©÷©ø)!¡¦¡¦(¥¢)
À§¿Í °°Àº ½ÄÀ» °è»êÇϱ⠽±µµ·Ï ½ºÄÚÆ²·£µåÀÇ ¼öÇÐÀÚ Á¦ÀÓ½º ½ºÅиµ(James Stirling, 1692~1770)Àº ¾Æ·¡¿Í °°Àº °£ÆíÇÑ ±Ù»ç½ÄÀ» ¸¸µé¾î³Â´Ù.
½ºÅиµ ±Ù»ç½Ä: [ ln N!≈ N ln N - N ]
½ºÅиµ ±Ù»ç½ÄÀ» (¥¢)½Ä¿¡ Àû¿ëÇϸé
ln W
= ln(6¡¿10©÷©ø)!- ln(3¡¿10©÷©ø)!- ln(3¡¿10©÷©ø)!
≈ {6¡¿10©÷©ø ¡¿ ln(6¡¿10©÷©ø)- 6¡¿10©÷©ø}- 2¡¿{3¡¿10©÷©ø¡¿ln(3¡¿10©÷©ø)-3¡¿10©÷©ø}
≈ 3.22507¡¿1025 - 3.18438¡¿1025
≈ 4.15888¡¿10©÷©ø ¡¦¡¦(¥£)
(¥£)½Ä ln W ≈ 4.15888¡¿10©÷©ø À̹ǷÎ, W≈ e4¡¿10©÷©ø ¡¦¡¦(¥¤)
(¥¤)½ÄÀÇ e(ÀÚ¿¬ »ó¼ö)´Â 2.71828¡¦À̹ǷÎ, W≈ e4¡¿10©÷©ø≈ 2.718284¡¿10©÷©ø
°æ¿ìÀÇ ¼ö(W)´Â 2.718284¡¿10©÷©ø´Â ¾öû³ª°Ô Å« ¼öÀÌ´Ù. ±×·¯³ª ÀÌó·³ W°¡ Ä¿Á®µµ ¾Õ¼ »ìÆì º» [¹è¿1](H, C ºÐÀÚµéÀÌ ¼¯ÀÌÁö ¾Ê°í Áú¼ ÀÖ°Ô ÇÑ ¹æ¿¡ ¸ð¿© ÀÖ´Â »óÅÂ) °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â ¾ðÁ¦³ª 1ÀÌ´Ù. ±×·¸Áö¸¸ [¹è¿3](H, C ºÐÀÚµéÀÌ ¼·Î °ñ°í·ç ¼¯ÀÌ´Â »óÅÂ) °æ¿ìÀÇ ¼ö´Â ¾ÐµµÀûÀ¸·Î ³ô¾ÆÁø´Ù.
º¼Ã÷¸¸Àº µÎ °è°¡ Á¢ÃËÇÏ¸é °æ¿ìÀÇ ¼ö W°¡ °¡Àå Å« »óŰ¡ µÉ ¶§ ¿ÆòÇü¿¡ µµ´ÞÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î ¼³¸íÇß´Ù. Áï ºÐÀÚµéÀÌ °¡Áö°í ÀÖ´Â ¿¡³ÊÁö°¡ °ñ°í·ç ÆÛÁ® Ä¡¿ìħÀÌ ¾øÀ» ¶§ ¿ÆòÇüÀÌ µÇ´Â °ÍÀÌ´Ù. ¸¸¾à µÎ °èÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ¾î´À ÇÑ ÂÊ¿¡ Ä¡¿ìÄ¡´Â °æ¿ì¿¡´Â WÀÇ °ªÀÌ ÃÖ´ë°¡ µÇÁö ¾Ê´Â´Ù.
º¼Ã÷¸¸ÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ¿Í °ü·ÃÇÑ ¿¬±¸µéÀº óÀ½¿¡ ¡®H-Á¤¸®¡¯¶ó°í ºÒ·ÈÀ¸³ª, Á¡Â÷ ´ÙÀ½ÀÇ ½ÄÀ¸·Î Ç¥±âµÇ¾î ³Î¸® ¾Ë·ÁÁö°Ô µÇ¾ú´Ù.
[ S = kB ln W ]
(S: ¿£Æ®·ÎÇÇ, kB: º¼Ã÷¸¸ »ó¼ö, W: °æ¿ìÀÇ ¼ö)
º¼Ã÷¸¸Àº ºó ´ëÇÐÀÇ Á¶±³¼ö(1867)·Î ½ÃÀÛÇÏ¿© ±×¶óÃ÷ ´ëÇÐ(1869)-ºó ´ëÇÐ(1873)-±×¶óÃ÷ ´ëÇÐ(1890)-ºó ´ëÇÐ(1894)-¶óÀÌÇÁÄ¡È÷ ´ëÇÐ(1900)À» ÀüÀüÇÏ´Ù°¡ ºó ´ëÇÐ(1904)À¸·Î µ¹¾Æ¿Ô´Ù. ±×¸®°í Á¶¿ïÁõ, õ½Ä, ÆíµÎÅë, ¾à½Ã, ÀÎÈÄ¿° µîÀ¸·Î °íÅëÀ» ¹ÞÀ¸¸ç »ì¾Ò´Ù. ±×·¯³ª ÇлýÀ» µ¿·áó·³ ¿©±â°í Çã¹°¾øÀÌ ´ëÇßÀ¸¸ç, ŸÀÎÀ» ÇԺηΠÆò°¡ÇÏÁö ¾Ê´Â ÁøÁßÇÑ »ç¶÷À̾ú´Ù.
1873³â º¼Ã÷¸¸Àº ±×¶óÃ÷ ±³»ç¾ç¼º´ëÇÐÀÇ ÇлýÀÎ Ç¿¡Å× ¾ÆÀÌ°ÕÆ²·¯(Henriette von Aigentler, 1854~1938)¸¦ ¾Ë°Ô µÇ¾ú´Ù. ±×³à´Â ¿©¼ºÀ̶ó Á¤½Ä ÇÐÀ§¸¦ ¹ÞÀ» ¼ö ¾ø¾úÁö¸¸, Çб¸¿ÀÌ ³ô¾Ò±â¿¡ º¼Ã÷¸¸¿¡°Ô µµ¿òÀ» ûÇÏ¸ç ¹è¿òÀ» À̾´Ù. µÑÀº ¸î ³â °£ ¼½ÅÀ» ÁÖ°í¹ÞÀ¸¸ç °¡±î¿öÁ³°í, 1876³â¿¡ °áÈ¥Çß´Ù. ºÎºÎ´Â ½½ÇÏ¿¡ µþ ¼Â°ú ¾Æµé µÑÀ» µÎ¾ú´Âµ¥, ¾Æµé ÇÑ ¸íÀº 11¼¼¿¡ »ç¸ÁÇß´Ù.
º¼Ã÷¸¸Àº 1896°ú 1898³â¿¡ ¡ì±âü·Ð °ÀÇ, Vorlesungen Ü̈ber Gastheorie¡í ¥°±Ç, ¥±±ÇÀ» ÃâÆÇÇÏ¿© ±âü ¿îµ¿ ÀÌ·ÐÀ» Æ÷ÇÔÇÑ Åë°è¹°¸®ÇÐÀÇ ÀϹÝÀûÀΠü°è¸¦ ¿Ï¼ºÇß´Ù.
[ ±âü ºÐÀÚÀÇ Ãæµ¹À» ³ªÅ¸³»´Â ¸ð½Äµµ ]
Ãâó: ¡ì±âü·Ð °ÀÇ, Vorlesungen Ü̈ber Gastheorie¡í¥°±Ç. p28
±×ÀÇ ±âü·ÐÀº ¿øÀÚ¼³°ú Åë°è¿ªÇп¡ ¹ÙÅÁÀ» µÐ °ÍÀ̾î¼, ¿øÀÚ¼³À» ÀÎÁ¤ÇÏÁö ¾Ê´Â ÇÐÀÚµéÀÇ ¹Ý¹ßÀÌ ½ÉÇß´Ù. ƯÈ÷ 1894³â ºó ´ëÇÐÀÇ Ã¶Çб³¼ö°¡ µÈ ¿¡¸¥½ºÆ® ¸¶Èå(Ernst Mach, 1838~1916)´Â º¼Ã÷¸¸¿¡°Ô ¸Å¿ì Àû´ëÀûÀ̾ú´Ù. ¸¶Èå´Â ¹°¸®ÇÐÀÚ¿´Áö¸¸ °úÇÐöÇÐÀڷμ ´õ Ȱµ¿ÀûÀÎ »ç¶÷À̾ú´Ù. ±×´Â ´ºÅÏÀÇ ¹°¸® ¹ýÄ¢À» ¼øÈ¯ ³í¸®¿¡ Áö³ªÁö ¾Ê´Â °ü³äÀ̶ó°í ºñÆÇÇß°í, °üÂû °¡´ÉÇϰí Àνİú ½ÇÁõÀÌ °¡´ÉÇÑ °Í¸¸À» °úÇÐÀÇ ´ë»óÀ¸·Î »ï¾Æ¾ß ÇÑ´Ù°í ÁÖÀåÇß´Ù. °úÇÐÀÇ ±³Áֿ͵µ °°Àº ´ºÅϸ¶Àú ±ð¾Æ³»¸®´Â ¸¶ÈåÀÇ ±â°³¿¡ °¨ÅºÇÑ ÃßÁ¾ÀÚµéÀº º¼Ã÷¸¸ÀÇ ¿¿ªÇÐ ÀÌ·ÐÀ» ¹«½ÃÇÏ°í ºñ³ÇÏ´Â ÀÏ¿¡ ÇÕ¼¼Çß´Ù.
1901³â º¼Ã÷¸¸Àº ¿ì¿ïÁõÀÌ ´õ ½ÉÇØÁ®¼ Ä¡·á¸¦ ¹Þ¾Æ¾ß Çß´Ù. 1904³â°ú 1905³â¿¡´Â ÇмúȸÀÇ·Î ¹Ì±¹À» ´Ù³à¿À±âµµ Çß´Ù. ±×·¯³ª ±×´Â ³¡³» ¿ì¿ïÁõÀ» ±Øº¹ÇÏÁö ¸øÇß´Ù. º¼Ã÷¸¸Àº 1906³â 9¿ù 5ÀÏ ÀÌÅ»¸®¾ÆÀÇ ÇØº¯¿¡¼ °¡Á·°ú ¿©¸§ÈÞ°¡¸¦ º¸³»´ø µµÁß¿¡ ½½¸ç½Ã È£ÅÚ¹æÀ¸·Î µ¹¾Æ¿Í âƲ¿¡ ¸ñÀ» ¸Å°í ÀÚ»ìÇß´Ù.
±×ÀÇ ¹¦ºñ »ó´Ü¿¡´Â º¼Ã÷¸¸ ¹æÁ¤½Ä S = k log W°¡ »õ°ÜÁ® ÀÖ´Ù. ¿À´Ã³¯ log´Â ¹ØÀÌ 10ÀÎ »ó¿ë·Î±×¸¦ ÀǹÌÇÏÁö¸¸, º¼Ã÷¸¸ ¹¦ºñÀÇ log´Â ÀÚ¿¬ ·Î±×(ln)¸¦ ÀǹÌÇÑ´Ù.
¸·½º ÇöûÅ©ÀÇ ¾çÀÚ
µÎ °èÀÇ ºÐÀÚ°¡ °ñ°í·ç ÆÛÁø´Ù°í ÇØµµ °¢ ºÐÀÚ°¡ °¡Áø ¿¡³ÊÁö´Â ´Ù¸¦ ¼ö ÀÖ´Ù. º¼Ã÷¸¸Àº ºÐÀÚÀÇ ¿¡³ÊÁö¸¦ 1, 2, 3, 4ó·³ ¼¿ ¼ö ÀÖ´Â ÇüÅ·Π°¡Á¤ÇÏ¿´°í, Áö¼ö e¿Í °ü·ÃµÇ´Â ƯÁ¤ÇÑ °ª¿¡ ÁýÁߵȴٴ »ç½Çµµ ¾Ë¾Æ³Â´Ù. ÀÌ¿Í °°Àº ¾÷ÀûÀº µ¶ÀÏÀÇ ¸·½º ÇöûÅ©(Max Karl Ernst Ludwig Planck, 1858~1947)¿¡°Ô ¿µ°¨À» ÁÖ¾î ¿¡³ÊÁö ¾çÀÚ °³³äÀÌ Åº»ýÇÏ´Â µ¥ ±â¿©Çß´Ù.
¾çÀÚ(Quantum)´Â ¸·½º ÇöûÅ©°¡ ÈæÃ¼ º¹»ç ¿¡³ÊÁö ºÐÆ÷ °î¼±À» ¼³¸íÇϱâ À§ÇØ º¼Ã÷¸¸ÀÇ Åë°è ¿ªÇÐÀ» ÀÌ¿ëÇÑ °Í¿¡¼ ºñ·ÔµÇ¾ú´Ù. ÈæÃ¼(ýÙô÷, blackbody)¶õ, ¸ðµç º¹»ç ¿¡³ÊÁö¸¦ ¹Ý»çÇÏÁö ¾Ê°í Èí¼öÇÏ´Â ÀÌ»óÀûÀÎ ¹°Ã¼¸¦ ÀÏÄ´´Ù.
¹°Ã¼°¡ ³»´Â ºûÀº µÎ °¡Áö·Î ±¸ºÐÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. Çϳª´Â ¿ÜºÎÀÇ ºûÀÌ ¹°Ã¼ÀÇ Ç¥¸é¿¡ Ãæµ¹ÇÑ ÈÄ ¹Ý»çµÇ´Â ºûÀ̰í, ´Ù¸¥ Çϳª´Â ¹°Ã¼°¡ °¡¿µÈ »óÅ¿¡¼ ½º½º·Î ¹æÃâÇÏ´Â ºûÀÌ´Ù. ±×·¯¹Ç·Î ¹°Ã¼°¡ ¿Âµµ¿¡ µû¶ó¼ ¾î¶² º¹»çÆÄ°¡ ¹æÃâµÇ´ÂÁö¸¦ ¿¬±¸ÇÏ·Á¸é ºûÀÌ ¹Ý»çµÇÁö ¾Ê´Â ÀåÄ¡¸¦ ¸¸µé¾î¾ß ÇÑ´Ù. º® ¼Ó¿¡ µÕ±Ù °ø°£À» ¸¸µé°í ¿ÜºÎ¿Í ÅëÇÏ´Â ¹Ù´Ã±¸¸Û¸¸ÇÑ Æ´À» ³»¸é ÈæÃ¼¿Í À¯»çÇÑ ÀåÄ¡°¡ µÈ´Ù. ¿ÜºÎÀÇ ºûÀÌ ¹Ù´Ã±¸¸ÛÀ» ÅëÇØ µé¾î°¡´õ¶óµµ ¹Ý»çµÇ¾î µÇµ¹¾Æ ³ª¿Ã °¡´É¼ºÀº °ÅÀÇ ¾ø±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ¹Ý¸é¿¡ ÀåÄ¡°¡ ¶ß°Ì°Ô °¡¿µÇ¾î ¹Ù´Ã±¸¸ÛÀ¸·Î ºûÀÌ ³ª¿À´Â °æ¿ì¿¡, ±× ºûÀº °¡¿µÈ ÈæÃ¼ ÀÚü°¡ ¹æÃâÇÏ´Â ºûÀ¸·Î °£ÁÖÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
°úÇÐÀÚµéÀº ¿ë±¤·Î º®¿¡ ±¸¸ÛÀ» ¶Õ¾î ÈæÃ¼ ÀåÄ¡¸¦ ¸¸µé°í ½ÇÇèÇß´Ù. ±×·¡¼ ÈæÃ¼ÀÇ ¿Âµµ°¡ 550¡É Á¤µµÀÏ ¶§ °ËºÓÀº ºûÀÌ, 700¡ÉÀÏ ¶§ Àû»öÀÇ ºûÀÌ ¹æÃâµÇ¸ç, ¿Âµµ°¡ ´õ ¿Ã¶ó°¡¸é ¿À·»Áö»ö¿¡¼ ³ë¶õ»öÀ¸·Î º¯ÇÏ´Ù°¡ ¸Å¿ì ³ôÀº ¿Âµµ¿¡¼´Â Èò»öÀÇ ºûÀÌ ¹æÃâµÇ´Â »ç½ÇÀ» °üÂûÇß´Ù. ¾Æ·¡ÀÇ ±×¸²Àº ÈæÃ¼ÀÇ ¿Âµµ¿Í ÆÄÀå¿¡ µû¸¥ ¿¡³ÊÁö ¹Ðµµ(¼¼±â)¸¦ ³ªÅ¸³½´Ù.
[ 3500K, 4000K, 4500K, 5000K ÈæÃ¼°¡ °¢°¢ ¹æÃâÇÏ´Â ¿¡³ÊÁö¿Í ÆÄÀåÀÇ °ü°è ]
500nm(³ª³ë¹ÌÅÍ) ÆÄÀåÀº ³ë¶õ»ö ±¤¼±ÀÇ ÆÄÀåÀÌ´Ù. »ç¶÷ÀÇ ´«Àº ´ë·« 380~700nm »çÀÌÀÇ ÆÄÀåÀ» °¨ÁöÇÒ ¼ö Àִµ¥, ÀÌ ÆÄÀå ¿µ¿ªÀÇ ±¤¼±À» ¡®°¡½Ã±¤¼±¡¯À̶ó°í ÇÑ´Ù.
ÈæÃ¼ÀÇ ¿Âµµ¿¡ µû¸¥ º¹»ç ¿¡³ÊÁö ÆÄÀå°ú ¿¡³ÊÁö ¹Ðµµ(¼¼±â)ÀÇ °ü°è´Â Á¾ ¸ð¾çÀÇ ±×·¡ÇÁ·Î ³ªÅ¸³µ´Ù. ÀÌ´Â °íÀüÀûÀÎ ÆÄµ¿ ÀÌ·ÐÀ¸·Î´Â ¼³¸íµÇÁö ¾Ê´Â °ÍÀ̾ú´Ù. °íÀü À̷п¡¼´Â ¿¡³ÊÁö°¡ ¸ðµç ÆÄÀå¿¡ ºÐ¹èµÇ¾î °ñ°í·ç ³ªÅ¸³ª¾ß Çϸç, ÈæÃ¼ÀÇ ¿Âµµ°¡ ¿Ã¶ó°¡¸é Àڿܼ± ¿µ¿ªÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ±âÇϱ޼öÀûÀ¸·Î Áõ°¡ÇØ¾ß ÇÑ´Ù. ±×·¯³ª ½ÇÁ¦·Î´Â ÈæÃ¼ÀÇ ¿Âµµ°¡ ³ô¾ÆÁ®µµ Àڿܼ± ¿µ¿ªÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ º°·Î Áõ°¡ÇÏÁö ¾Ê¾Ò´Ù. ½ÇÁ¦¿Í ÀÌ·ÐÀÌ ¸ÂÁö ¾Ê¾ÒÀ¸¹Ç·Î, °úÇÐÀÚµéÀº À̸¦ ¡®Àڿܼ± ÆÄꡝÀ̶ó°í ºÒ·¶´Ù.
¸·½º ÇöûÅ©´Â ÈæÃ¼ÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ ÀÏÁ¤ÇÑ ¾çÀ» °¡Áø µ¢¾î¸® ÇüÅ·Π¹æÃâµÈ´Ù°í °¡Á¤ÇÏ¿© ÀÌ ¹®Á¦¸¦ ÇØ°áÇß´Ù. ±×´Â Áøµ¿¼ö(ºûÀÇ ¼Ó·ÂÀ» ÆÄÀåÀ¸·Î ³ª´« °ª)°¡ ¥í(´º)ÀÎ º¹»çÆÄÀÇ ¿¡³ÊÁö´Â ºÒ¿¬¼ÓÀûÀ̸ç, ±× Å©±â´Â ƯÁ¤ÇÑ °ªÀÇ Á¤¼ö¹èÀÎ °ÍÀ¸·Î °¡Á¤ÇÏ¿´´Ù.
E=nh¥í
(n: Á¤¼ö 1, 2, 3,¡¦, h: ÇöûÅ© »ó¼ö, ¥í: Áøµ¿¼ö)
ÈæÃ¼ÀÇ ¿¡³ÊÁö°¡ Á¤¼ö¹è Å©±â¸¦ °¡Áø ¾çÀÚ(Quantum)ÀÇ ÇüÅ·ΠÈí¼öµÇ°í ¹æÃâµÈ´Ù°í °¡Á¤Çϸé, Áøµ¿¼ö°¡ Å« Àڿܼ± ¿µ¿ªÀÇ ¿¡³ÊÁö ¾çÀÚ´Â ¸¸µé¾îÁú È®·üÀÌ Àû¾îÁø´Ù.
Àû¿Ü¼± ¾çÀÚ¸¦ 1¿øÀ̶ó°í Çϰí, °¡½Ã±¤¼± ¾çÀÚ¸¦ 10¿ø, Àڿܼ± ¾çÀÚ¸¦ 500¿øÀ̶ó°í °¡Á¤ÇÏÀÚ. °¡¿µÈ ÈæÃ¼°¡ 300¿øÀ̶ó´Â ¿¡³ÊÁö¸¦ °¡Áö¸é, 1¿øÂ¥¸® Àû¿Ü¼± ¾çÀÚ 200°³¿Í 10¿øÂ¥¸® °¡½Ã±¤¼± ¾çÀÚ 10°³¸¦ ¸¸µé¾î ³¾ ¼ö´Â ÀÖÁö¸¸, 500¿ø µ¿ÀüÀÎ Àڿܼ±Àº ¸¸µé¾îÁú ¼ö°¡ ¾ø´Ù. °¡¿µÈ ÈæÃ¼°¡ 5000À̶ó´Â ¿¡³ÊÁö¸¦ °¡Áø´Ù¸é Àû¿Ü¼±, °¡½Ã±¤¼±°ú °°Àº ¾çÀÚ°¡ ´Ù¼ö ¸¸µé¾îÁö°í ÀϺδ 500¿ø µ¿Àü¿¡ ÇØ´çÇÏ´Â Àڿܼ±ÀÌ ¸¸µé¾îÁú ¼öµµ ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù.
±×·±µ¥ Á¤ÀÛ ÇöûÅ©´Â ÀÚ½ÅÀÌ ¸¸µç ¾çÀÚ °³³äÀ» ¸ø¸¶¶¥ÇØ Çß´Ù. ¿¡³ÊÁö°¡ ºÒ¿¬¼ÓÀûÀ̸ç È®·üÀûÀ¸·Î ºÐÆ÷ÇÑ´Ù´Â °³³äÀ» ½º½º·Îµµ ÀÎÁ¤ÇϱⰡ ¾î·Á¿ü±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. Ç㳪 ±×°¡ ¸¸µç ¾çÀÚ °³³äÀº 20¼¼±â ¾çÀÚ¿ªÇÐ(Quantum mechanics)À» ÀÏÀ¸Å°´Â ½Ã¹ßÁ¡ÀÌ µÇ¾ú´Ù.
¶óƾ ¹®ÀÚ ¡®h¡¯·Î Ç¥ÇöµÇ´Â ÇöûÅ© »ó¼ö(Planck constant)ÀÇ °ªÀº 6.6207017¡¿10-34 J¡¤sÀÌ´Ù. Çö´ë °úÇп¡¼ ÇöûÅ© »ó¼öº¸´Ù ÀÛÀº °ªÀ¸·Î °öÇϰųª ³ª´©¾î¼ ¸¸µé¾îÁö´Â ¹°¸®·®Àº Àǹ̰¡ ¾ø´Â °ÍÀ¸·Î Á¤ÀǵǾú´Ù. ¡®Àǹ̰¡ ¾ø´Ù¡¯´Â °ÍÀº ¡®ÃøÁ¤ÇÒ ¼öµµ ¾ø°í, ¾Ë ¼öµµ ¾ø°í, »ó»óÁ¶Â÷ Çã¿ëÇÏÁö ¾Ê´Â´Ù¡¯´Â ´ÜÈ£ÇÑ ¶æÀ» ³»Æ÷Çϰí ÀÖ´Ù.