Second Law of Thermadynamics   열역학 2법칙, 열역학 제2법칙

(2018-11-08)

엔트로피 증대 법칙

1. 열역학 제2법칙 (second law of thermadynamics)열역학적 현상이 진행하는 방향에 관한 법칙
     - (현상 관찰)
        . 은 높은 곳에서 낮은 곳으로, 은 높은 온도에서 낮은 온도로 전달
        . 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 기체 팽창은 하지만, 그 반대 현상은 없음
        . 시간은 흘러만가고, 되돌아갈 수 없음

  ㅇ 에너지의 질에 관한 법칙 : 의 변환법칙
     -  보다 질이 낮은 에너지
        . 열에너지로 바로 전환되나, 열에너지로 바로 전환되지 못함
        . 열 에너지열기관을 통해 로 전환되면서 완전히 로 변환되지 못함
           .. 즉, 을 흡수하고, 이를 전부 로 변환시키는 그러한 과정은 없음

  ㅇ 엔트로피의 증대법칙이라고도함 (엔트로피의 법칙)
     - 고립계자발적 변화 과정에서 계의 엔트로피가 증대됨
        . 열역학 제2법칙으로부터 새로운 상태량엔트로피가 정의됨
     - 에너지와 달리 엔트로피는 보존되는 량(量)이 아님

     * 효율이 1인 열기관은 존재하지 않음
        . 즉, 우주의 엔트로피/무질서도를 증가시키는데 필요한 에너지를 빼고,
        . 그 나머지 만을 로 바꿀 수 있음 


2. 열역학 제2법칙 등가적인 표현들

  ㅇ 클라시우스(Clausius) 표현
     - 주변에 아무런 영향을 남기지않고, 열을 저온에서 고온으로 이동시키는 것은 불가능

  ㅇ 캘빈 플랑크(Kelvin Planck) 표현
     - 주변에 아무런 영향을 남기지않고, 을 모두 로 바꾸는 것은 불가능
        . 어떤 계에서 일정량의 열을 추출하여, 모두 로 바꿀 수 있는 열역학적 과정은 없음

  ㅇ 엔트로피에 의한 표현
     - 엔트로피가 항상 증가하는 방향으로 만 진행


3. 열역학 제2법칙 응용

  ㅇ 이론적인 최대 을 계산 (열기관 최대 효율)
     - 이론적인 최대 을 얻지 못하게되는 요인에 대한 정량적 평가 등
        . 에서 추출 가능한 의 한계를 설정할 수 있게 됨
  ㅇ 주어진 조건 하에 냉동기의 최대 성능계수
  ㅇ 어떤 과정(자발적 과정 등)이 일어날 수 있는가
  ㅇ 절대온도로부터 눈금의 정의 등


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