역학적 에너지와 열에너지는 서로 전환될 수 있다. 그런데 에너지에는 이 외에도 여러 가지 형태가 있다. 일상 생활에서 늘 이용하고 있는 전기에너지나 빛에너지, 또는 물질의 화학 변화에 의한 화학에너지 등의 여러 가지 형태가 있다. 이와 같은 여러 형태의 에너지도 서로 전환되는지 알아보자.
수력 발전소에서는 댐에 있던 물이 낙하하면서 수차를 돌려 물의 위치에너지가 수차의 운동에너지로 전환된다. 따라서, 발전기에서 생긴 전기에너지는 댐에 있던 물의 역학적 에너지가 전환된 것이다. 화력 발전소에서 석탄이나 중유를 연소시켜 전기에너지로 전환되는 과정을 살펴 보면 다음과 같다.
1) 석탄이나 중유가 연소한다 : 화학에너지 → 열에너지
2) 물을 가열하여 수증기로 만든다 : 열에너지 → 수증기의 열에너지
3) 수증기가 터빈을 회전시킨다 : 수증기의 열에너지 → 역학적 에너지
4) 발전기에서 발전한다 : 역학적 에너지 → 전기에너지
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그림 1. 에너지의 변환
이와 같이, 역학적 에너지나 화학적 에너지가 몇 단계의 전환 과정을 거쳐 전기에너지로 바뀌어 진다. [그림 1]은 여러 가지 종류의 에너지와 그 변환되는 과정을 나타낸 것이다. 지구는 태양에서 방출되는 에너지를 받고 있는데, 태양은 우리에게 필요한 열과 빛을 주며 햇빛을 받은 식물은 광합성에 의하여 태양에 에너지를 화학에너지로 바꾸어 저장한다. 태양의 복사에너지는 지표면을 가열하고 공기를 덮게 하여 대기를 순환시킨다.
또, 물을 증발시키고 증발된 물은 비, 눈이 되어 지상에 내려오므로 물의 순환을 일으킨다. 이렇게 하여 지상에 내린 물이 댐에 고이면 이 물은 위치에너지를 가지게 되므로 다시 발전에 이용되는 것이다. 그러므로 수력 발전소에서의 물의 역학적 에너지나 화력 발전소에서의 석유, 석탄 등의 화학에너지는 태양이 방출하는 복사에너지로부터 얻어진 것이다.
따라서, 우리가 이용하는 대부분의 에너지의 근원은 태양의 복사에너지임을 알 수 있다. 에너지는 한 형태에서 다른 형태로 전화되지만 전환의 과정에서 에너지가 발생하거나 소멸되지 않고, 그 합은 항상 일정하게 보존된다. 이것을 에너지 보존 법칙이라고 한다. 에너지 보존 법칙은 자연 현상을 설명함에 있어서 가장 중요한 법칙 중의 하나이다.
인류는 옛날부터 에너지를 이용하여 왔으며, 문명이 발달할수록 에너지를 많이 소비하고 있다. 현재의 소비 추세가 계속된다면 석유나 석탄 자원은 곧 고갈될 우려가 있으며, 댐의 건설도 그 한계가 있다. 그러므로 인류의 장래를 위해서는 에너지 자원을 더 효율적으로 사용하고, 원자력이나 태양에너지 등의 새로운 에너지 자원을 개발하는 일이 얼마나 절실한 것인가를 알 수 있다.
