열역학 제2법칙은 엔트로피와 어떤 관련성이 있나요?

Question

열역학 제2법칙과 엔트로피는밀접한 관계가 있고 이해를 하기위해선 알아야만 하는 핵심적인 요소들이라던데열역학 제2법칙과 엔트로피는서로 어떤 부분에서 밀접한 관련성이 있다고 하는건가요?

경건한호랑이256 · Accepted Answer

안녕하세요. 권창근 과학전문가입니다.열역학 제2법칙과 엔트로피는 밀접한 관련성이 있는데, 이를 이해하기 위해 몇 가지 중요한 요소를 알아야 합니다.열역학 제2법칙은 에너지의 불균형과 관련이 있습니다. 이 법칙은 에너지가 열적으로 어떻게 흐르는지에 대한 원리를 설명하는데, 열역학 제2법칙은 에너지가 자연스럽게 열에서 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러가는 경향을 갖는다는 것을 말합니다. 이것은 에너지가 높은 농도에서 낮은 농도로 이동하는 방향으로 흘러가는 경향을 나타내며, 이것이 열역학 제2법칙의 핵심입니다.엔트로피는 이러한 열역학 제2법칙을 설명하는 데 중요한 개념입니다. 엔트로피는 시스템의 무질서함을 나타내는 지표로, 시스템 내의 분자나 입자들의 무질서도를 나타냅니다. 엔트로피가 높을수록 시스템은 더 많은 무질서함을 가지게 되며, 이는 에너지의 분산이나 열의 이동을 나타내는 것과 관련이 있습니다.따라서, 열역학 제2법칙은 에너지의 흐름을 설명하고, 이와 관련하여 엔트로피는 시스템의 무질서함을 설명합니다. 이 두 개념은 서로 밀접하게 연관되어 있으며, 엔트로피가 증가하는 과정이 열역학 제2법칙을 따르는 에너지의 흐름을 설명하는 데 중요한 역할을 합니다.

고운푸들16 · Answer

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.열역학 제2법칙은 엔트로피와 밀접한 관련이 있습니다.엔트로피는 시스템의 무질서도 또는 에너지의 분산 정도를 나타내는 물리량으로, 주로 S로 표기됩니다. 엔트로피는 시스템의 분자나 입자들의 무질서한 움직임을 나타내며, 이는 에너지의 분산과 직결됩니다.열역학 제2법칙은 엔트로피 증가의 원리라고도 할 수 있습니다. 이 법칙은 폐쇄된 시스템에서 엔트로피는 절대로 감소하지 않으며, 시간에 따라 항상 증가한다는 것을 뜻하죠.

신기한친칠라145 · Answer

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.열역학 제2법칙은 독일의 이론 물리학자인 클라우지우스가 처음 수학적으로 표현하였고, 얼마 후 켈빈-플랑크가 설명하였다.열역학 제2법칙에 관한 클라우지우스의 기술; 열은 스스로 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 옮겨갈 수 없다.켈빈-플랑크의 기술; 계가 한 온도에서 열 저장실로부터 흡수한 열로 순환 과정을 하면서 흡수한 열과 같은 양의 일을 하는 것은 불가능하다. 즉 100%열을 흡수해서 흡수한 열을 100% 운동으로 바꾸는 것은 불가능하다.열역학 제1법칙이 과정 전과 후의 에너지를 양적(量的)으로 규제하고 있는 데 비하여, 제2법칙은 에너지가 흐르는 방향을 규제하는 성격을 띠고 있다. 즉 에너지의 흐름은 엔트로피가 증가하는 방향으로 흐른다는 것이다. 따라서 이 법칙에 따르면, 하나의 열원에서 열을 받아 이것을 일로 바꾸되 그외 어떤 외부의 변화도 일으키지 않는 열기관인 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다고 할 수 있다. 제2종 영구기관은 100%열을 받아서 100%운동에너지로 바꿀 수 있는 기관이다. 그렇지만 켈빈-플랑크의 기술에 의하면 제2종 영구기관의 제작은 불가능하다고 했다. 효율이 좋은 기관의 제작은 가능하지만 영구기관을 만드는 것은 불가능하다.한편, 물체의 상태만으로 결정되는 엔트로피라는 양을 정의하고, 이것으로 제2법칙에 대해, '열의 출입이 차단된 고립계에서는 엔트로피가 감소하는 변화가 일어나지 않고, 항상 엔트로피가 증가하는 방향으로 변하며, 결국에는 엔트로피가 극대값을 가지는 평형상태에 도달한다'고 할 수 있다. 즉, 에너지는 자유로이 형태를 변환시킬 수 있지만 그 때마다 반드시 에너지가 갖고 있었던 능력인 포텐셜(potential)이 사라진다. 일반적으로 에너지를 변환시킬 때마다 엔트로피가 발생한다. 그 결과 엔트로피의 총량은 증가하게 되며 에너지의 가치(potential)는 점점 줄어들게 된다.

너무더워 · Answer

안녕하세요.열역학 제2법칙은 가역과 비가역의 법칙으로, 고립된 계에서 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가한다는 법칙입니다.엔트로피는 시스템의 무질서도를 나타내는 것으로, 시간이 지남에 따라 무질서 한 상태로 발전한다는 것을 의미합니다.감사합니다.

똑똑한저어새12 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.열역학 제2법칙은 엔트로피라는 개념을 통해 구체적으로 설명됩니다. 즉, 엔트로피는 고립된 계에서 시간이 흐르면서 증가하는 양으로, 이는 자연적인 과정은 항상 무질서를 향해 진행된다는 것을 의미합니다.예를 들어, 뜨거운 물과 차가운 물을 섞으면 두 물의 온도는 평형 상태에 도달하기까지 서로 가까워집니다. 이 과정에서 뜨거운 물의 에너지는 일부가 차가운 물로 전달되어 온도가 낮아지고, 차가운 물의 에너지는 일부가 뜨거운 물로 전달되어 온도가 높아집니다. 이처럼 에너지는 균일하게 분산되어 전체 시스템의 엔트로피는 증가하게 됩니다.따라서 열역학 제2법칙은 엔트로피의 변화를 통해 설명될 수 있으며, 엔트로피는 열역학 제2법칙을 이해하는 데 필수적인 개념입니다.