열역학 제2 법칙은 무엇인가요?

Question

자연현상은 물론이고 사회현상을 이해하고 설명할 때 열역학 제2 법칙을 적용할 수 있다고 하는데요. 열역학 제2 법칙이란 무엇인지 궁금합니다.

김장현 전문가 · Accepted Answer

"열역학 제 2법칙은 자연적인 에너지의 흐름을 의미합니다.인위적인 외력이 가해지지 않는다면 - 어떠한 계의 총 엔트로피는 감소하지 않습니다.- 열효율 100%는 존재하지 않습니다. 반드시 열 손실이 있습니다.여기서 엔트로피는 자연의 에너지 흐름정도로 표현할 수 있습니다.

신광현 전문가 · Answer

안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.어느정도 수준으로 설명해야 될지 모르겠지만 제1법칙을 잘 안다는 것을 기준으로 간단히 설명하겠습니다. 열역학 제 1법칙은 열역학에서 내부에너지를 정의하고 흔히 말하는 에너지 보존의 법칙입니다.제 2법칙은 엔트로피의 법칙이라고 합니다. 흔히 질서에서 무질서로 간다는 것을 의미합니다. 쉽게 말하면 모든 에너지는 쓸모없는 열에너지로 쉽게 변환된다는 뜻입니다. 물에 잉크를 떨어뜨렸을 때 잉크가 퍼지면서 질서가 무질서로 되는데 잉크를 다시 모으는데 엄청난 에너지가 소모됩니다. 풍력발전소 같은 것으로 쓸모없는 에너지를 쓸모 있는 에너지로 만드려는 노력 하는 중에 오히려 더 큰 에너지를 소모하게 된다는 뜻입니다. 에어컨을 사용해서 당장 내가 시원해지겠지만 실외기로 나간 그 더운 바람이 지구를 더 덥게 만들고 있다 이 정도로 생각하면 됩니다. 즉 자원은 무조건 고갈될 것이며 이 열역학 제 2법칙을 사회적 측면으로 보면 방향을 제시합니다. 엔트로피는 고에서 저로 가기때문에 지금 사회가 대기업으로 편향된 시점 수도권으로 몰린 시점 이것에 벗어나 부의 재분배, 과학의 재교육농업개혁의 개혁 등이 필요하다는 뜻으로 받아들일수 있습니다. 일종의 이상향같은 내용입니다.

김두환 전문가 · Answer

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.열역학 제 2법칙은 엔트로피 증가 법칙입니다.고립된 계(외부와 어떠한 교환도 없는 공간, 열교환이나 에너지 교환, 입자의 교환이 없음)에서의 총 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가한다는 법칙입니다.여기서 엔트로피는 특정 상태를 의미하는 물리량입니다. 흔히 무질서도라고 말하죠. 고립된 계 내의 입자들은 물리법칙을 따라 움직이긴하지만 입자간 상호작용이 무시되면 무작위로 움직여 공간에 분포하게됩니다. 이러한 상태가 무질서한 상태이죠. 어찌보면 당연해보이는 현상입니다. 만약 엔트로피가 감소하는 상태라면 입자들이 공간을 떠도는 것이 아닌 한곳에 가지런히 모여 똑같이 움직이는 상태라고 생각할 수 있습니다. 이러한 것은 부자연스러우며 거의 있을 수 없죠. 또한 아주 쉬운 예시로 책상을 정리해두었다가 며칠 뒤 보면 어질러진 광경을 보실 수 있습니다. 사용하다 보면 책을 여기저기 둘 수있기 때문이죠. 이러한 경우가 무질서도가 증가한 것이고 엔트로피가 증가한 경우입니다.