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엔트로피에 대한 질문입니다!
Ch. 7 Entropy
작성자
bestminister
작성일
2021-08-11 14:39
조회
852
카르노 사이클에서 식 유도해서 클라우지우스 부등식이 등호가 성립되는 것을 밝히고, 비가역 사이클이 효율이 떨어짐을 이용해서 부등식의 부등호가 성립함을 밝히잖아요~
흔히 엔트로피를 무질서도라고도 하는데... 클라우지우스 부등식, 엔트로피 증가에 대한 식, 열역학 제 2법칙의 두가지 서술 내용을 아무리 봐도 엔트로피라는 개념과 무질서함을 어떻게 연결시켰는지 그 연결고리를 잘 못찾겠습니다.
통계열역학?에서 S=klnΩ으로 엔트로피를 정의하는 것을 얼핏 봤는데, 이걸 해석해야 그게 설명이 되는건가 싶기도 하고요~
다시 정리하자면 기계열역학에서 기본적으로 다루는 엔트로피의 내용은, 가역사이클에서는 엔트로피가 유지, 비가역사이클에서는 엔트로피가 증가한다고 현상적으로만 말해주고 있지, 엔트로피의 물리학적 의미에 대해서 다 담아내고 있지 못하는 것 같아서요~ 그 물리학적 의미를 어떻게 하면 더 와닿을 수 있는지가 궁금합니다~
흔히 엔트로피를 무질서도라고도 하는데... 클라우지우스 부등식, 엔트로피 증가에 대한 식, 열역학 제 2법칙의 두가지 서술 내용을 아무리 봐도 엔트로피라는 개념과 무질서함을 어떻게 연결시켰는지 그 연결고리를 잘 못찾겠습니다.
통계열역학?에서 S=klnΩ으로 엔트로피를 정의하는 것을 얼핏 봤는데, 이걸 해석해야 그게 설명이 되는건가 싶기도 하고요~
다시 정리하자면 기계열역학에서 기본적으로 다루는 엔트로피의 내용은, 가역사이클에서는 엔트로피가 유지, 비가역사이클에서는 엔트로피가 증가한다고 현상적으로만 말해주고 있지, 엔트로피의 물리학적 의미에 대해서 다 담아내고 있지 못하는 것 같아서요~ 그 물리학적 의미를 어떻게 하면 더 와닿을 수 있는지가 궁금합니다~
Thermodynamics – An Engineering Approach, Cengel & Boles, McGrawHill
Ch. 1 Introduction and Basic Concepts
Ch. 2 Energy, Energy Transfer, and General Energy Analsysis
Ch. 3 Properties of Pure Substances
Ch. 4 Energy Analysis of Closed Systems
Ch. 5 Mass and Energy Analysis of Control Volumes
Ch. 6 The Second Law of Thermodynamics
Ch. 7 Entropy
Ch. 8 Exergy
Ch. 9 Gas Power Cycles
Ch. 10 Vapor and Combined Power Cycles
Ch. 11 Refrigeration Cycles
Ch. 12 Thermodynamic Property Relations
Ch. 13 Gas Mixtures
Ch. 14 Gas-Vapor Mixtures and Air-Conditioning
Ch. 15 Chemical Reactions
Ch. 16 Chemical and Phase Equilibrium
Ch. 17 Compressible Flow
- “열역학 한방에 끝내기” 는 초등학생도 이해할 수 있게끔 쉽고 재미있게 열역학을 설명하고 있습니다.
- 공식만 외워서 문제를 푸는 방식은 올바른 역학 공부법이 아니고, 조금만 응용된 문제가 나오면 접근하기가 매우 어려워져 좋은 시험 점수(좋은 학점)을 받기가 매우 어려워집니다.
- 원리와 원칙에 충실하여 어떤 문제가 나와도 개념에 충실해서 풀 수 있어야 학업성취도, 취업 면접, 대학원 시험 등에서 좋은 결과를 기대할 수 있습니다.
물리학적 의미라는게 제가 말하려는게 맞는지 모르겠지만 적어보겠습니다. 엔트로피라는게 어쨋든 하나의 상태량입니다.(일과 열과 달름) 압력, 밀도, 온도, 부피 등 계를 정의할 수 있는 거시적 특성중 하나인 것이조. 도움이 안되었다면 죄송합니다.
ㅎㅎ아닙니다 답변 감사합니다~ 열전달량이라는게 경로함수인데, 가역사이클에 한해 온도로 나눈 것이 경로에 무관한 점함수가 되기에 하나의 상태량으로서 생각한 것이고 그것이 엔트로피라는 것이 기계열역학에서 설명하고 있는 엔트로피인데, 그 내용 안에 '무질서도'라는 연결고리가 안보여서요ㅎㅎ
저도 물리적인 의미가 궁금해서 이것저것 찾아보고 자세히 알려면 통계역학 공부하려니 양자역학 봐야하고 해서 교양적인 수준으로 멈춘 걸로 기억하네요. 대략적인 설명방식은 온도가 높으면 높을 수록 분자의 미시적인 상태를 예측하기 어려우므로 이런 혼란상태와 연관이 있다고 공대 열역학 책에서는 설명을 합니다. 사실 이것을 공부하려면 gibbs 또는 boltzmann 공부해야하는데 이것은 힘들고 과학쿠키 라는 유튜브 채널에 엔트로피 관련해서 영상을 찍은 것이 있습니다. 그걸 보고 맥스웰의 악마 라는 맥스웰이 만든 문제를 인터넷에서 한번 보시기는 것을 추천드립니다. 그리고 책으로 cengel의 열역학 8판 7단원 7-6에 직관적으로 설명해놓은 것이 있어요 그걸 한번 읽어보시는 걸 추천드립니다 제가 기억하기로는 4페이지? 정도 됐었던 기억으로 나네요
제가 열역학 책 여러 뒤져봤는데 갓준표님이 쓰시는 moran 책은 안 봤지만 sonntag 그리고 기타 잡다 열역학책에서 엔트로피는 상태량으로만 다루고 그 이상으로는 쓰는 것을 본 적이 없습니다. 기껏해봤자 엔트로피가 높으면 일로써의 quality가 떨어진다 그 이상으로 설명한 책을 본 적이 없어요
세심한 책 추천 감사합니다!
그렇군요ㅎㅎ역시 깊은 내용이 있었네요... 집 어딘가에 제레미 리프킨의 엔트로피 책이 있는데 어렸을 때 아무것도 이해 못한채 읽은 기억이 있는데 그거도 좀 참고해봐야 겠네요~
제가 열역학을 1년전에 공부할때도 , 저도 마찬가지로 엔트로피라는 개념을 정립하는 것이 열역학 커리큘럼중 가장 어렵고 와닿지 않았던 것으로 기억이 납니다.
클라우시우스 부등식을 통해, 가역 사이클일 경우 ∫ δq/T 의 값이 경로에 independent하게 항상 0으로 나오는 점을 주목했던거 같아요. 이는 마치 δq/T 가 property의 특징을 띈다고 볼 수 있는데,
권준표 교수님 열역학 강의 초반부에 아마, 상태량의 개념을 배우셨을 테고, 일과 열은 상태량이 아니란것도 배우셨을겁니다. δq/T
그래서 저는, (δq/T)rev 를 제 나름대로? 의미부여?했던 기억이 남는게
가역과정에서는 그 아무리 대단한 열인 δq(상태량이 아닌 열) 라도, 온도 T로 나누면, 경로에 independent하고 state에만 의존하는 상태량이 되버린다..? 라는것에 나름 신선한 충격을 받았던거로 기억합니다. 열이 상태량이 되버린다라.. 하면서 이를 바탕으로 암기 했던거 같네요...
저도 이부분에대한 다른분들의 추가적 답변이 궁금하네요 ㅠㅠ.
도움이 되어드리지 못해서 죄송합니다
아닙니다 좋은 정리 감사합니다!