컵에 담긴 뜨거운 커피는 왜 김을 내며 차갑게 식어만 갈까. 컵 외부에도 분명 열에너지가 있는데, 알아서 뜨거운 커피로 열에너지가 모이면 식지 않은 커피를 맛볼 수 있을 텐데 말이다.
열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로만 흐른다는, 어떻게 보면 지극히 상식적인 현상을 과학적으로 처음 정리해낸 이가 바로 독일의 물리학자 루돌프 클라우지우스다. 클라우지우스는 1822년 1월 2일 독일 포메른주 쾨슬린(현 폴란드 코샬린)에서 태어났다. 베를린대에서 물리학과 수학을 배운 그는 스위스 연방공과대와 뷔르츠부르크대, 본대 등에서 교수로 일했다.
클라우지우스의 가장 큰 업적은 ‘엔트로피 법칙’이라고 불리는 열역학 제2법칙을 정립했다는 것이다. 클라우지우스는 1850년 논문을 통해 열이 높은 온도에서 낮은 온도로만 흐르는 현상을 하나의 법칙(제2법칙)으로 정하자고 제안했다. ‘에너지의 총량은 일정하다’는 열역학 제1법칙에 따르면 온도가 낮은 곳에서 높은 곳으로도 흐를 수 있어야 하는데, 열의 일방적인 이동을 새로운 법칙으로 정리한 것이다.
1865년 클라우지우스는 열역학 제2법칙을 설명하기 위해 ‘엔트로피’라는 개념을 처음 사용하며 법칙을 수식화해냈다. 엔트로피 개념은 이후 물리학뿐만 아니라 사회과학 현상을 설명하는 데도 널리 활용됐다.
정의진 기자 justjin@hankyung.com