열죽음
에너지는 생성시키거나 소멸시킬 수 없다. 우주의 에너지 총량은 일정하게 고정되어있다. 이것이 제1법칙인 에너지 보존의 법칙이다. 그리고 에너지가 어느 한 상태로부터다른 상태로 변환될 때에는 사용 가능한 에너지의 양이 손실된다.
에너지의 무질서한 정도가 증가하는 것이다. 이것이 열역학 제2법칙인 엔트로피 증가 법칙이다. 엔트로피는 더이상 일로 바꿀 수 없는 에너지를 말한다. 즉, 사용 불가능한 에너지의 척도이다.
빨갛게 가열된 뜨거운 쇠막대를 공기 중에 놓아두면 주위의 공기는 따뜻해지면서 쇠막대는 식어 간다. 이 에너지는 뜨거운 곳으로부터 찬 곳으로 흐르기 때문이다. 충분한 시간이 경과한 다음 쇠막대와 그 주위의 공기는 같은 온도에 이르렀음을 보게 된다. 이러한 상태를 ‘열적 평형 상태’라고 한다.
식어 버린 쇠막대는 더 이상 유용한 일을 할 수 없는 상태이다. 에너지가 분산되어 무질서해진 것이다. 이런 에너지가 사용 불가능한 에너지이다.
그렇다고 물을 다시 댐 위로 퍼 올려서 떨어뜨릴 수 없다거나 식은 쇠막대를다시 가열할 수 없다거나 하는 뜻은 아니다. 다만 그렇게 하는 경우에는 그 과정에서 새로운 원천으로부터 새로운 사용 가능한 에너지가 사용되어야만 한다.
열적 평형 상태는 엔트로피가 최대에 이른 상태로써, 일을 더 할 수 있는 에너지가 더 이상 없는 상태이다. 에너지를 더 이상 사용할 수 없게 된 때를 열죽음이라고 한다. 이는 에너지의 평형 상태로는 아무 일도 할 수 없으며, 모든 에너지가 사용 불가능한 상태로 균일하게 분산되어 엔트로피가 최대인 상태를 뜻한다.
