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엔트로피 질문

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로켓연구가 작성일2002-08-15 21:37

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안녕하세요.

 상자가 있습니다. 단열이 되어있습니다. (당연히 외부와 열출입이 없습니다.)
 안에 단진자가 있습니다. 진자의 질량을 m이라고 하지요. 상자안에는 공기가
있습니다.

 단진자가 움직일때 이 상자의 엔트로피는 어떻게 되나요?

 다같이 생각해봅시다.

댓글 11

보통상식님의 댓글

보통상식

  꽤 시간이 흘렀는데도 리플이 안달리니 우리 사이엔지의 사람들은 이런쪽에 관심이 없나 봅니다. 로켓연구가님의 name value에 비추어 함정이 있는 문제 같지는 않고 제 답은 직관적으로 보아 증가한다고 봅니다. 단진자의 운동(또는 위치)에너지가 단진자와 공기분자와의 충돌로 인해 (음파 및)열에너지로 변하겠지요. 그 결과 고급인 운동/위치에너지가 저급의 열에너지로 변하는 것이므로 엔트로피는 증가한다고 봅니다. 그런데 가정에 왜 단열이라고 넣으셨는지?

로켓연구가님의 댓글

로켓연구가

  보통상식님 언제나 답변 감사합니다. 열역학 책을 보니깐 밀폐계에서 비가역적 운동을 할 경우에는 그 시스템의 엔트로피가 증가한다고 나와있더군요. 단진자의 운동도 비가역적 운동이고 (멈춰있는 단진자가 저절로 움직일리는 없죠?)  단열이라고 쓴 것은 외부와의 에너지 출입이 없다는 이야기, 즉 밀폐계란 것을 가리키려고 적은 말입니다.

로켓연구가님의 댓글

로켓연구가

  그렇다면 위의 경우엔 엔트로피가 증가한다고 할 수 있겠습니까? 음, 실은 공부하면 할 수록 엔트로피의 개념이 점점 흐려져서 혹시 확실히 정의해주실 분 안계시나요?

로켓연구가님의 댓글

로켓연구가

  전에 누가 쓴 책에서, 우주의 엔트로피는 점점 증가해서 결국 무질서도가 쌓여서 필연적으로 멸망한다고 쓰여져 있는 것을 기억하는데

로켓연구가님의 댓글

로켓연구가

  만약에 이 우주가 밀폐계가 아니고 우주의 바깥의 어느 계와 에너지를 교환하는 개방시스템이라면 멸망은 면할 수 있는 것 아닌가요? 음 이 점도 궁금하네요. 관심있으신 분 답변 부탁합니다.

소요유님의 댓글

소요유

  엔트로피에 대하여는 보텅상식님과 로켓연구가님의 말씀에 다 나와있네요. 엔트로피를 이해하기 위하여 제일좋은 방법이 '제 2종 영구기관'이 불가능함을 이해하는 것이 가장 좋습니다.  엔트로피는 미시적인 입자의 운동과 거시적인 열과의 관계를 묶는, 즉 게시적인 열물리와 미시적인 통계역학을 묶는 파라메터 역할을 하게됩니다.  다시 제 2종영구기관으로 돌아가서 1종 영구기관은  에너지 보존법칙을  위반하는 기계장치이고 2종 영구기관은 엔트로피 법칙을 위반하는 기계입니다. 

소요유님의 댓글

소요유

  엔트로피를 '무질서도'라고 번역하면 오해하기 쉽습니다. 사회학에서 이해하기위하여 이렇게 번역하긴 하는데 좀 문제가 있어 보입니다.  보통상식님이 고급일과 저급일을 분류하셨듯이 엔트로피는 그 일의 성격이 어떤가를 나타내주는 물리량입니다. 즉 에너지는 일과 열로 나타날 수 있고, 이 둘의 에너지 형테는 상호 교환적 (줄의 실험)이긴 한데 모든 일은 열로 전환될 수 있지만 모든 열은 일로 바뀔 수없다는 것이 엔프로피의 법칙입니다. 

소요유님의 댓글

소요유

  따라서 어떤 계가 어느 정도의 에너지를 갖고있는데 이 에너지 중에서  일=운동혹은 운동가능성으로 바뀔 수 없는  에너지의 비율이 어느 정도인가가 바로 엔트로피입니다.  즉 엔트로피가 낮으면 계가 일을 많이 할 수 있고, 높으면 많이 할 수 없다는 말이지요. 즉 일이란 에너지 뿐만아니라 엔트로피와 관계된다는 것을 말합니다.

소요유님의 댓글

소요유

  이 문제에서 일반상식님 말씀대로 엔트로피는 증가할 겁니다. 즉 역학적인 일 (진자의 운동)이 마찰에 의하여  열에너지로 전환되고, 한편 이 열은 고립계 밖으로 빠져나가지 않기 때문에  dQ > 0,  dS=dQ/T > 0  이렇게 되겠지요. 

소요유님의 댓글

소요유

  엔트로피 법칙을 우주에 적용하면 역시 엔트로피가 증가됩니다. 그런데 엔트로피는 우주의 물리적 형태, 즉 팽창하는 우주에 의하여 지배당하는 법칙일 수 있다는 주장도 있습니다. 만약 우주가 수축한다면 엔트로피는 반대로 감소하는 것이 법칙이라는 것입니다. 이러한 견해는 사실 마흐 (마하, Mach)의 원리, 즉 국소적인 물리법칙은 거시적인 우주구조에 의하여 결정된다'는 원리에 기반을 두고 있습니다. 

신현철님의 댓글

신현철

  와~ 신기하군요.. 마흐의 원리라...^^

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