에너지

Energy

1 정의

원래는 물리학에서 도입한, 일을 할 수 있는 능력[1] 이라는 개념이다.

에너지의 양은 일의 양과 같은 단위를 사용하여 측정하는데, 이는 그 물체가 다른 물체에게 얼마만큼의 일을 할 수 있는지를 보고 그 물체가 그 만큼의 에너지를 가졌다고 하기 때문. 정의를 그대로 적용해서 측정하는 셈이다.

학부 전공을 물리학으로 하지 않는다면 볼 일이 없으나, 라그랑지안 및 해밀토니안이라는 양이 물체의 에너지와 관련된 양이다. 라그랑지안은 퍼텐셜과 운동 에너지의 차이, 해밀토니안은 둘의 합[2]을 의미. 에너지가 스칼라이기 때문에, 계산이 벡터인 힘을 직접 사용해 물체의 운동을 구하는 것보다 쉬워지는데, 예를 들면 라그랑지안에 최소작용원리를 적용하면 힘의 작용점 분석 없이도 힘에 대한 식(운동방정식)이 얻어진다. 그렇기 때문에 개념상으로도 중요한 양들이다. 뭐 굳이 대학교 과정까지 안가고, 중고등학교 수준 정도만 되도 에너지(보존)만 적당히 이용하면 뉴턴방정식 없이도 수많은 형태에서의 운동방정식을 구할 수 있다.

1.1 에너지/일의 단위

일이나 에너지의 SI 단위는 줄#s-5 Joule 기호는 J. SI 단위로 풀어쓰면 N×m.
1 줄이 어느 정도의 에너지냐면 1 W 의 꼬마 전구를 1초동안 켜는에너지.
100 그램 정도의 물체를 1미터 가량 들어 올리는 에너지. 100 그램은 중간크기 토마토의 무게 정도.
또는 66 그램 특란 계란 하나를 1.5 미터 높이에서 떨어뜨릴 때 에너지.
일상적으로 쓰기에는 좀 작은 단위라 그 1000배인 kilo Joule (kJ) 이나 100만배인 mega Joule (MJ) 이 실용적 단위이다.
1리터의 물을 24도 정도 데우려면 1만 줄 = 10 KJ 이 필요하다.
25와트 전구형 형광등을 1시간 켜면 25 * 3600(초) = 90 KJ 이 필요하다.
인간은 청년 남자 기준으로 하루에 대략 1800 kcal = 7.5 MJ, 시간당 314 kJ 소모.
5.56mm NATO 소총탄 에너지 = 1,796 Joule, 9 mm 권총탄 = 519 Joule
보통 휘발유 1 리터 당 34.8 MJ, 1 kg 당 44.4 MJ

1 kilo joule = 1010 erg =239 calorie = 0.239 kcal = 0.94782 BTU = 0.277778 watt hour
1 mega Joule = 239 kcal = 947.8 BTU = 0.2777778 kWh

1 kcal = 4.184 kJ
1 BTU = 1.05506 kJ
1 Wh = 3600 joule = 3.6 kJ
1 kWh = 3600 kJ = 3.6 MJ
1 ton TNT = 4.184 GJ

1 Joule = 6.24×1018 eV
1 eV = 1.6022*10-19 Joule
1 GeV = 1.6022*10-10 Joule

2 일상적 사용

정의는 위와 같지만 일반인들 사이에선 혹은 서브컬쳐에선 뭔가 이상한 의미로 쓰이는 일이 많은 개념이다. 이들 사이에서 쓰이는 '에너지'란 말의 의미는, 물리학에서의 정의 그대로 '일을 할 수 있는 능력'이란 의미가 맞긴 맞는데... 물리학에서와는 달리 그 '일'이란 말을 일상생활에서 쓰이는 의미로 해석해 버리는 바람에 이렇게 된듯. 에너지가 의지를 갖고 있다고 묘사되거나[3], 에너지가 하나의 실체인 양 묘사되거나 하는 일들이 많다. 일단 나무위키에 실린 것만 봐도, 비무라, 이데 등등...

가끔 '순수한 에너지'란 개념도 서브컬쳐에서 나오는데 에너지는 빅뱅 이후로 물리적으로 특정 형태를 취해 존재해야 하며 따라서 화학, 잠재, 운동, 열 에너지 같은 형태는 존재해도 순수한 에너지 따위는 없다. TV Tropes에서도 까고 있는 사항.

모 친구들 사이에서는 멜론 에너지라고 말해주는게 정석이라 카더라메론 이아니고?

에너지는 사라지지 않는다. (물론 정말로 사라지지 않는다. 단지 바뀔 뿐이다.)

모 게임에선 마나 관련 스탯으로 나오는데, 어떤 캐릭터건 어떤 육성법이건간에 절대 찍지 않는 스탯으로 유명하다.

분산되지 않도록 해야 한다

3 관련 문서

  1. ↑ Energy의 어원인 그리스어 Ενέργεια(에네르게이아)부터가 '일을 할 수 있는 힘'이라는 뜻이다.
  2. ↑ 두개를 더한거니까, 제대로 공부하지 않고 언뜻 보면 중,고등학교 과정에서 나오는 역학적 에너지와 같다고 생각할 수 있는데, 엄밀히 따지면 의미만 같을 뿐, 역학적 에너지가 맞아도 해밀토니안이 아닐 수 있다. 해밀토니안 역시 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지의 합인건 맞는데, 반드시 식 안의 변수가 운동량과 위치, 시간으로만 이뤄지도록 나타내야 한다.(속도를 쓰면 안된다.) 즉, 예를 들어 일반물리 수준에서 가장 쉽게 볼 수 있는 [math] E = {1 \over 2} mv^2 + mgh[/math]는 식 안에 속도가 들어있으므로 그냥 역학적 에너지를 나타낸 것일 뿐 해밀토니안이 아니다. 이걸 [math] H = {p_y^2 \over 2m} + mgy [/math]같이 써야 비로소 해밀토니안이 되는 것이다. 참고로 라그랑지안의 경우에는 반대로 식 안에 운동량이 들어있으면 안되고, 순수하게 속도, 위치, 시간 성분만 들어있어야 한다.
  3. ↑ 형이상학적 존재라면 모를까
  4. ↑ I'm your energy(...)GS칼텍스