열역학 제2법칙에 대한 질문입니다
- 글쓴이
- 질그릇
- 등록일
- 2015-06-17 00:57
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제가 열역학을 배우고 실생활에 적용을 해보려는 과정에서 선배님들의 도움이 필요해서 질문드립니다.
열역학 제2법칙에서 엔트로피라는 개념이 나오고 화학공정에서 계와 주위를 포함한 전체 엔트로피변화는 항상 양수(비가역일때)라고 배웠습니다.
제가 오늘 지저분했던 책상을 치웠습니다. 그러면서 문득 든 생각이 책상을 깨끗하게 치웠다면 책상을 계(system)로 봤을 때 계의 엔트로피는 감소한 것입니다. 반면 제가 책상 위에 널려있던 잡동사니들을 책상 이외의 곳(=주위)으로 치웠기 때문에 주위의 엔트로피는 증가합니다. 이 사실만 가지고 전체 엔트로피가 과연 증가했는지 알 수 있을까요?
사실 저는 책상을 치웠을 때 과연 책상의 엔트로피가 감소한 것이 맞는지부터 잘 모르겠습니다. 청소는 화학공정이 아니기 때문에 열이 출입하는 과정이 아니고 단순히 흔히 말하는 무질서도라는 측면에서 엔트로피 변화를 유추한 것이기 때문에 이게 맞는지 잘 모르겠습니다.
책상 정리한 것 가지고 너무 심오한 고민을 하는 건가 싶기도 한데 정말 갑자기 궁금해졌고 제 생각에 분명히 오류가 있는 것 같은데 꼭 알고 싶어서 질문드립니다ㅜㅜ 고수님들의 가르침을 부탁합니다!
다른 사람들 의견
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avaritia
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심오한 고민을 하는게 아니고... 몇학년인지 모르겠으나 열역학 기초를 이해하지 않고 일상생활 현상에 피상적으로 적용하는 것 같네요.
책상 치우거나 정리하면 엔트로피 감소합니다. 왜냐면 어질러져 있는 경우의 수보다 정리되어 있는 경우의 수가 작기 때문이죠. 종이 위에 네모를 하나 그리고, 그 네모를 둘로 나누고, 공 A B C D 네 개를 배치해 보세요. 한쪽에 '정리'한 경우의 수와 흩어져 있는 경우의 수를 비교해 보세요. 책상 치우는 것도 마찬가지입니다.
다음은 책상(계)에서 물건이 치워져서 주위로 갔다고 생각해 보세요. 주위의 공간이 훨씬 크기 때문에 '치워진' 물건의 위치의 경우의 수는 훨씬 많아집니다. 그러니 주위의 엔트로피 증가가 계의 엔트로피 감소보다 크기가 큽니다.
초기초적인 설명이구요. 다음으로 계가 고온이고 주위가 저온일 때 열의 (자발적) 이동에 대한 전체엔트로피변화를 이해하도록 하시고, 그 다음으로는 계의 부피가 변하면서 열이 이동하는 경우들에 대한 엔트로피변화를 이해하도록 하세요. -
질그릇
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친절한 답변 감사드립니다.
통계역학적 엔트로피 정의대로 생각해보니 확실히 이해가 됩니다.
그렇다면 계와 주위의 온도는 같다고 가정했을 때 책상을 치우는 상황을 Qrev/T의 엔트로피 정의를 이용해서 설명할 수는 없을까요? 이 방법으로 접근해도 결과는 같아야하는데 도저히 이 방식으로는 해결하기가 힘드네요..
