열역학의 제 0, 1, 2, 3 법칙은 무엇인가요?
열역학에서는 열의 이동과 변화를 설명하고, 열과 다른 에너지 형태의 관계를 밝힙니다. 열역학의 제 0, 1, 2, 3 법칙에 대해 요약하여 알려주세요.
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.
(1) 열역학 제 0법칙 (열적 평형)
온도가 다른 물체를 접촉시키면 높은 온도를 지닌 물체의 온도는 내려가고 낮은 온도의 물체의 온도는 올라가서 결국 두 물체는 열평형 상태가 된다.
이와 같은 상태를 열역학 제 0법칙이라고 한다.
즉, 열적으로 평형을 이루려고 함이라고 할 수 있다.
(2) 열역학 제 1법칙 (= 에너지 보존법칙)
열과 일은 에너지의 한 형태로 일은 열로, 열은 일로 변환이 가능하다.
즉, 하나의 계가 가지고 있는 에너지는 형태만 바뀔 뿐 에너지의 총량은 일정하다는 것이다.
(에너지가 사라지거나 생성되지 않는다. 다만 형태가 변할 뿐이다.)
(3) 열역학 제 2법칙 (가역과 비가역의 법칙, 엔트로피 증가 법칙)
고립된 계에서는 엔트로피가 증가하는 현상만 일어나며 감소하지 않는다.
에너지의 형태 중에서, 엔트로피가 가장 높은 형태는 열의 형태이기 때문에, 모든 에너지는 궁극적으로 열이 된다.
다른 말로, 사용해버린 에너지(엔트로피가 높은 상태)를 같은 양의 엔트로피가 낮은 에너지로 다시 되돌리는 것은 불가능하다.
쉽게 말해, 석유를 에너지로 쓰고 난 후 다시 석유로 되돌리는 것이 불가능하다.
(4) 열역학 제 3법칙
절대 영도에서 엔트로피는 0이 된다.
하지만 0K 이하의 온도는 불가능한 온도다.
즉, 절대 영도에 한없이 가까워지면 엔트로피 변화량은 무한히 0에 가까워진다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
열역학의 법칙은 열의 이동과 변화에 대한 기본적인 법칙으로, 열과 다른 에너지 형태의 관계를 설명합니다. 열역학의 법칙은 크게 네 가지로 나눌 수 있습니다.
열역학 제 0 법칙은 열평형의 법칙이라고도 하며, 두 물체가 열적 평형 상태에 있을 때, 그 물체와 접촉하는 세 번째 물체도 열적 평형 상태에 있다는 법칙입니다. 즉, 두 물체의 온도가 같으면, 그 두 물체와 접촉하는 세 번째 물체의 온도도 같아진다는 것입니다.
열역학 제 1 법칙은 에너지 보존의 법칙이라고도 하며, 고립계의 에너지 총량은 일정하다는 법칙입니다. 즉, 고립계 내에서 열의 형태로 에너지가 이동하더라도, 전체 에너지 총량은 변하지 않는다는 것입니다.
열역학 제 2 법칙은 엔트로피 증가의 법칙이라고도 하며, 고립계의 엔트로피는 항상 증가한다는 법칙입니다. 엔트로피는 무질서 정도를 나타내는 양으로, 엔트로피가 증가한다는 것은 무질서가 증가한다는 것을 의미합니다. 즉, 고립계에서는 시간이 지남에 따라 무질서가 증가하고, 정돈된 상태는 점차 무질서한 상태로 변한다는 것입니다.
열역학 제 3 법칙은 절대영도에서의 엔트로피는 0이 된다는 법칙입니다. 절대영도는 온도의 최저점으로, 0K(-273.15℃)입니다. 엔트로피는 온도와 비례하는 관계에 있기 때문에, 절대영도에서는 엔트로피가 0이 된다는 것입니다.