열역학법칙정리

소개

열역학 0법칙부터 3법칙까지 정리했으며 강의자료로 쓰였습니다. 참고하세요

목차

2.1 엔트로피(Entropy)와 접근가능한 상태의 수
2.2 열역학 제 2법칙(Second Law of Thermodynamics)
2.3 내부 에너지 (Internal Energy)의 변화와 열역학 제 1 법칙
2.4 온도와 열역학 0 법칙 (Zeroth Law of Thermodynamics)
2.5 열역학 제 3법칙
2.6 열역학 변수 (Thermodynamic Variables)
2.8 열용량, 비열
2.9 자유팽창 (Free Expansion)과 Joule-Thomson 과정

본문내용

2.1 엔트로피(Entropy)와 접근가능한 상태의 수

고립계의 어떤 평형 상태의 와 E등이 다른 또 하나의 평형상태의 을 비교했을 때 이라면 이것은 물리적으로 무엇을 의미할까? 어떤 두 개의 주사위가 있다. 한 주사위는 1에서 6까지의 눈이 같은 확률로 나오는데 다른 주사위의 경우 4, 5, 6의 눈만 나오고 1, 2, 3의 눈이 나오지 않는다면, 이 두 주사위를 동시에 굴렸을 때 우리는 어느 쪽 주사위의 눈을 좀 더 잘 예측할 수 있을까? 당연히 두번째 주사위의 눈을 더 잘 예측할 수 있다. 즉 첫번째 주사위의 무질서도(disorder)가 두번째 주사위의 무질서도보다 크다고 할 수 있고, 또 우리는 두번째 주사위에 대한 정보(information)를 첫번째 주사위에 대한 정보보다 더 많이 안다고 할 수 있다. 이 예에서 볼 때 통계역학에서도 가 큰 평형상태가 가 작은 평형상태보다 더 무질서 하다고 볼 수 있다. 이러한 의미에서 평형상태의 를 무질서도와 연관시켜 처음 생각한 물리학자는 오스트리아의 물리학자 Boltzman이다. Boltzman은 열기관 등에서 열의 흐름을 설명하기 위한 개념으로 열역학에서 도입된 엔트로피 (Entropy)를 열역학계의 무질서도의 측도 (measure) 중 하나라 생각되는 와 연관지어 설명하였다. Boltzman은 엔트로피 S는 와

(2.1)

인 관계가 있다고 설명하였다. 여기서 는 Boltzman 상수라고 부르고, 그 크기는

(2.2)

이다. 여기서 K는 절대온도의 단위이다. (절대온도에 관한 통계역학적 정의는 4절을 참조해주기 바란다. ) 식 (2.1)과 같이 미시역학과 통계적 방법으로 연결지어 해석하므로써 열역학을 통계역학적 계산 방법으로 설명 가능하게 하였다는 데 있다. 그러나 우리는 거시계만이 갖는 고유한 무질서도의 측도로서 엔트로피를 식 (2.1)과 같이 정의하기로 하고 이 정의를 이용하여 거시계의 열역학을 공부하기로 하자.

참고자료

· 없음