우주의 엔트로피 관련 질문드립니다!

Question

'자발적 과정은 비가역 과정이다.'

'비가역 과정은 우주의 엔트로피가 증가한다.'

라고 배웠는데

반응의 자발성 판단에선 델타G=-T×델타우주엔트로피이니

정반응이 자발적일땐 델타우주엔트로피>0 이고,

역반응이 자발적일땐 델타우주엔트로피<0 라고 하는 게 이상해서 질문 드립니다!

>>"정반응이" 자발적인 과정만 비가역 반응인건가요??

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

자발적 과정은 외부 에너지의 입력 없이

스스로 진행되는 과정입니다.

비가역 과정은 과정을 원래 상태로

되돌리는 것이 불가능하거나

매우 어려운 과정입니다.

엔트로피는 시스템의 무질서 또는

불확실성을 나타내는 지표입니다.

고립계의 엔트로피는 항상 증가하거나

일정하게 유지됩니다.

반응의 자발성은 깁스 자유 에너지 변화(ΔG)로 판단합니다.

ΔG < 0: 자발적 과정

ΔG > 0: 비자발적 과정

ΔG = -TΔS (T는 절대 온도은 ΔS는 우주 엔트로피 변화)

정반응이 자발적인 경우에는 아래와 같습니다.

ΔG < 0

ΔS > 0 (우주 엔트로피 증가)

역반응이 자발적인 경우에는 아래와 같은 특성을 보입니다.

ΔG < 0

ΔS < 0 (우주 엔트로피 감소)

ΔS는 시스템의 엔트로피 변화가 아니라

우주 엔트로피 변화를 나타냅니다.

시스템의 엔트로피는 감소할 수 있지만은

우주 엔트로피는

항상 증가하거나 일정하게 유지됩니다.

정반응과 역반응 모두 자발적일 수 있습니다.

반응 조건에 따라 자발성이 결정됩니다.

얼음이 녹는 과정에서

정반응 (얼음 → 물)은 자발적은 ΔG < 0은 ΔS > 0 (시스템 엔트로피 증가은 우주 엔트로피 증가) 입니다.

역반응 (물 → 얼음)은 비자발적은 ΔG > 0은 ΔS < 0 (시스템 엔트로피 감소은 우주 엔트로피 증가) 입니다.

물이 증발하는 과정은

정반응 (물 → 수증기)은 자발적은 ΔG < 0은 ΔS > 0 (시스템 엔트로피 증가은 우주 엔트로피 증가) 입니다.

역반응 (수증기 → 물)은 비자발적은 ΔG > 0은 ΔS < 0 (시스템 엔트로피 감소은 우주 엔트로피 증가) 입니다.

정반응이 자발적인 과정만 비가역 반응이 아닙니다.

반응의 자발성은 ΔG로 판단하면

ΔS는 우주 엔트로피 변화를 나타냅니다.

시스템의 엔트로피는 감소할 수 있지만은

우주 엔트로피는 항상 증가하거나

일정하게 유지됩니다.

엔트로피는 열역학 제2법칙과

밀접하게 관련됩니다.

엔트로피 개념은 다양한 분야에서 활용됩니다.

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