박희M: 열량의 부호가 - 인것이 궁금하신건가요? 엔트로피변화량 공식의 q/t앞에 -가 붙는게 궁금하신건가요?

질문자: 열량의 부호가 궁금합니다..

박희M: 부족한 지식으로 알려드리는거라 제대로 전달될지는 잘모르겠습니다. 두 번째 문제에서 사용한 엔트로피 공식은 고립계에서의 엔트로피 증가 공식입니다. 그식은 엔트로피변화량-(과정동안의 열량/경계온도)= 총 엔트로피 생성량입니다. 이공식에서 과정동안의 열량은 시스템에 초점을 맞추어진걸로 보입니다. 과정동안의 열량은 피스톤 실린더를 계로 잡고 에너지 평형 방정식을 세워 구하시면 쉽게 구하실수있고 그것을 그대로 공식에 집어넣었다고 생각하시면 될꺼같습니다.

질문자: 말씀하신대로 시스템에 초점을 맞췄다면 첫번째사진에선 시스템이 열을 방출하는데 부호는 +인건가요?

박희M: 고립계의 엔트로피 공식이아닌 렝트로피 생성 공식입니다.

질문자: 음.. 무슨차이인가요..?

박희M: 두번째 문제 엔트로피 총생성량을 계산하는 공식에서 엔트로피 생성량 =시스템 엔트로피 변화량 -( -1401.39/293.15) 즉 엔트로피 생성량 =시스템 엔트로피 변화량 + 주변 엔트로피 변화량이 되는 것이네요.

질문자: 첫번째사진 답지풀이말고 두번째 사진처럼 푸니까 되네요.. 첫번째사진도 결국엔 -(-2257)인데 그냥 +로 놔버린것 같아요

위에서 많이 대화를 나누셨던 것으로 압니다.

Delta라는 것은 변화량을 의미할 때 쓰는데요.
열역학에서는 보통 처음에서 나중으로 변할 때의 차이를 나타냅니다.
그래서 보통 Delta가 붙으면 "나중" - "처음" 이라고 약속을 하죠.

엔트로피의 변화량 중에서도 Surrounding 입장에서의 엔트로피 변화량을 계산하는 과정에서 질문이 있었는데요.

Surrounding의 경우 처음에서 나중으로 과정이 진행될 때
포화 수증기가 응축하면서 포화 액체가 되어
방출되는 열이 대기로 흡수된다고 문제에서 언급되어 있습니다.

때문에 Surrounding(=대기)의 입장은
나중 단계에서 열을 흡수하게 되어 +부호를 갖게 됩니다.
결국 엔트로피의 변화량은 "나중"-"처음"이기 때문에 전체적으로 +의 부호를 가지게 됩니다.

두 번째의 경우는 오히려 1번과 2번의 상태량이 잘 정의되어 있기 때문에
그대로 값을 대입하면 부호가 자연스럽게 해결됩니다.

1Q2라는 것은 Delta와 마찬가지로 "나중"-"처음"과 똑같은 형태이고,
각 상태의 내부에너지 및 일량을 모두 계산해주면
음수가 나오는 것을 확인할 수 있습니다.

물론 계산을 하지 않아도 열의 변화량이 음수인 것은 쉽게 예측할 수 있습니다.
그 이유는 암모니아가 1번에서 2번으로 냉각하는 과정에서
에너지를 외부에 방출하는 과정임을 알 수 있기 때문입니다.

암모니아의 입장에서
에너지를 방출한다는 것은 음수의 에너지값을 갖는다고 예측할 수 있으며,
2번의 상태가 1번의 상태에서 에너지가 방출된 상태이기 때문에
당연히 2번 상태량이 1번 상태량보다 적은 값을 갖고 있는 것을 확인하실 수도 있습니다.

냉각하면서 부피가 감소하기 때문에
system은 일을 외부로 한다기 보다는
일을 외부에서 받는다는 것을 알 수 있고,
경계일로써 정의되는 일량 음수로 부호가 결정되는 것은 부호규약에 따라 쉽게 알 수 있습니다.

질문에 대한 답이 됐기를 바랍니다.
열역학 1법칙 및 부호규약에 대한 개념이 잘 정의되어야 이런 문제들도 막힘없이 풀 수 있을 겁니다.
공부 열심히 하시길 바랍니다.
감사합니다.

엔트로피 생성량에 대한 내용도 궁금하시다면,
아래의 링크를 통해 공부해보시길 바랍니다.

https://godjunpyo.com/엔트로피-생성량과-비가역성/