엔트로피는 시스템의 구성 정도를 측정하는 열역학적 매개변수입니다. 열역학은 열 전달이 다른 형태의 에너지로 변환되는 거시적 과정과 일이 생성되는 방식을 연구합니다. 기호 S 로 표시되는 엔트로피는 평형 상태에서 열역학적 거시 상태와 호환되는 미시 상태를 측정합니다. 엔트로피라는 용어는 그리스어에서 파생되었으며 변환을 의미합니다. 그 가치는 에너지 전달 과정에서 증가하며 엔트로피는 열역학 시스템의 비가역성을 설명한다고 합니다.
온도 변화가 없는 등온 과정에서 평형 상태에 있는 두 열역학적 상태(DS = S 2 – S 1 ) 사이 의 엔트로피 변화 는 두 상태 사이의 열 변화 D Q = Q 2 – Q 1을 절대 온도 T 로 나눈 값.
D S = D Q/T
엔트로피의 개념은 1850년대에 Rudolf Clausius가 열역학적 과정에서 열 에너지를 변환할 때 항상 에너지가 손실되는 이유를 설명하려고 시도한 생각에서 비롯되었습니다. 클라우지우스는 열역학 시스템의 개념을 확립하고 모든 비가역 과정에서 일정량의 에너지가 소산된다고 가정했습니다. 나중에 1890년에서 1900년 사이에 Ludwing Boltzmann은 다른 물리학자들과 함께 현재 통계 물리학 으로 알려진 것을 개발하여 다음 방정식을 사용하여 엔트로피를 시스템의 가능한 미시 상태와 연관시켜 엔트로피를 재정의했습니다.
S = kB ln ( 승 )
W는 시스템의 가능한 마이크로 상태의 수를 나타냅니다. 볼츠만 상수 kB를 곱한 자연 로그는 열역학 시스템의 엔트로피 S 값을 제공합니다 . 볼츠만 상수 값은 1.38065 × 10 −23 J/K입니다.
이전 공식은 열역학 시스템의 두 평형 상태 사이의 엔트로피 변화를 표현했으며 시스템의 엔트로피 값을 정의하지 않았습니다. 대신 이 공식은 열역학 시스템의 엔트로피에 절대값을 할당합니다. 해석이 항상 명확하지는 않지만 엔트로피는 열역학적 거시 시스템의 미시 구성 요소의 무질서를 측정한다고 말할 수 있습니다. 차례로 그 장애 또는 동요는 시스템의 온도와 관련이 있습니다.
열역학은 네 가지 원칙을 기반으로 합니다.
- 제로 원리는 두 시스템이 세 번째 시스템과 열 평형 상태에 있으면 서로 열 평형 상태에 있게 된다는 것입니다.
- 첫 번째 원리에 따르면 폐쇄계는 일과 열의 형태로 주변과 에너지를 교환하고 내부 에너지의 형태로 에너지를 축적할 수 있다.
- 두 번째 법칙은 우주의 엔트로피가 항상 증가하는 경향이 있다고 가정합니다. 클라우시우스(Clausius)가 발표한 대안 가정은 저온 물체에서 고온 물체로 열이 전달되는 유일한 결과를 갖는 과정은 불가능하다는 것을 확립합니다.
- 마지막으로 발터 네른스트(Walther Nernst)가 가정한 열역학 제3법칙은 절대 영도(켈빈 또는 랭킨 척도에서 0)에 도달할 수 없다고 말합니다.
출처
- Brissaud JB 엔트로피의 의미 . 엔트로피, 7(1), 68-96, 2005.
- Cuesta, JA 질서의 창조자로서의 엔트로피 . 스페인 물리학 저널, 20(4) 13-19, 2006.
