엔트로피

쉽게 말하면

이렇게 나타납니다

1. 예시 1
   열이 고온에서 저온으로 흐를 때
   $$\Delta S=\frac{Q}{T_{\text{저}}}-\frac{Q}{T_{\text{고}}}>0$$
   $T_{\text{고}}=400\mathrm{K}$, $T_{\text{저}}=300\mathrm{K}$이고 $Q=1200\mathrm{J}$이라면, $\Delta S=1200/300-1200/400=4-3=1J/K$. 전체 엔트로피가 늘었으므로 이 방향이 자발적입니다.
2. 예시 2
   얼음이 녹을 때
   $$\Delta S=\frac{Q_{\text{융해}}}{273\mathrm{K}}$$
   $0^{\circ }\mathrm{C}$에서 얼음이 물이 되는 동안 온도는 일정하므로 $T$를 상수로 놓고 나눌 수 있습니다. 얼음은 열을 흡수하므로 $Q>0$이고 엔트로피는 증가합니다. 격자에 붙박여 있던 분자가 자유롭게 돌아다니게 되니 배열의 가짓수가 크게 늘어난 것입니다.
3. 예시 3
   가역 단열 과정에서는 엔트로피가 변하지 않는다
   $$Q=0\Rightarrow \Delta S=0$$
   열의 출입이 없고 마찰도 없다면 엔트로피는 그대로입니다. 이런 과정을 등엔트로피 과정이라 하며, 카르노 순환의 두 구간이 여기에 해당합니다. 단, 진공으로 갑자기 팽창하는 것처럼 비가역인 단열 과정에서는 $Q=0$이어도 엔트로피가 늘어납니다.

순서대로 하면

1. 1계와 주변을 나눕니다. 제2법칙은 둘의 합에 대해 말합니다.
2. 2온도를 켈빈으로 바꿉니다. $\Delta S=Q/T$의 $T$는 절대 온도여야 합니다 — 섭씨를 넣으면 0으로 나누거나 음수로 나누는 사고가 납니다.
3. 3과정이 등온인지 확인합니다. 등온이면 $T$를 상수로 놓고 그냥 나눕니다.
4. 4비가역 과정이라면, 처음과 나중 상태를 잇는 가상의 가역 경로를 만들어 계산합니다. 엔트로피는 상태 함수이므로 답이 같습니다.
5. 5계와 주변의 $\Delta S$를 더해 부호를 확인합니다. 합이 0보다 크면 자발적, 0이면 가역, 0보다 작으면 일어나지 않는 과정입니다.

자주 하는 오해

자주 묻는 질문