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[열역학 한방에 끝내기] 21강 46분 43초 / 엔트로피 생성량
Ch. 7 Entropy
작성자
Godjunpyo (관리자)
작성일
2021-03-29 01:54
조회
971
#열역학 #엔트로피 #상태량 #비가역과정
엔트로피 생성량에 대해 이해하는데 헷갈리는 부분이 있어서 질문드립니다. 이 질문을 드리기전 우선 유튜브에 제대로 끝내기 영상에서 한 한 가역과정 경로랑 비가역과정 혹은 가역과정인지 정해지지 않은 경로에서 엔트로피 변화량은 밑에 사진을 보시다시피 비가역과정에서 deltaQ/T를 적분하고 엔트로피 생성량까지 더한 것이 엔트로피 변화량이라는 것까지는 이해했습니다. 그리고 교재를 읽으며 복습하는데 위에 파일을 첨부한 것처럼 비가역경로를 따른 적분 값은 상태량이 아니며 (파란 밑줄) 또한 파일에 첨부되어있지 않지만 교재에서 엔트로피 생성량은 과정따라 달라지며 이는 상태량이 아니라고 나와있는데요. 비가역과정이라서 이런건 알겠습니다. 그런데 또 다른 위에 첨부된 파일에서 밑줄친 부분과 같이 두 상태사이에 엔트로피 변화는 가역 경로를 따라 계산되나 Tds관계식, 즉 얻어진 결과는 비가역과정에도 유효하고, 이 이유는 엔트로피가 상태량이며 계의 과정과 무관하다고 나와 있습니다. 여기서 헷갈립니다. 엔트로피 생성량은 상태량이 아니고 비가역과정을 고려하여 과정에 영향을 받는데 가역과정을 전제로한 Tds식은 엔트로피가 상태량이기 때문에 비가역과정에 모두 유효하다는 사실이 잘 이해가 안 갑니다. 엔트로피의 상태량과 엔트로피 자체의 차이를 구분하지 못 해서 생기는 이유인 것 같습니다. 질문 드리기전 갓준표사이트의 포스트, 영상, 그리고 제가 가진 교재를 곱씹어 봤는데도 이해가 잘 안되서 질문드립니다. 항상 쉽게 설명해주실려고 노력하시는 부분에서 감사드리고 그래도 열역학이 익숙하지 않아서 그런지 약간 헷갈리는 게 있다는 점 이해해주시면 고맙겠습니다.
엔트로피 생성량에 대해 이해하는데 헷갈리는 부분이 있어서 질문드립니다. 이 질문을 드리기전 우선 유튜브에 제대로 끝내기 영상에서 한 한 가역과정 경로랑 비가역과정 혹은 가역과정인지 정해지지 않은 경로에서 엔트로피 변화량은 밑에 사진을 보시다시피 비가역과정에서 deltaQ/T를 적분하고 엔트로피 생성량까지 더한 것이 엔트로피 변화량이라는 것까지는 이해했습니다. 그리고 교재를 읽으며 복습하는데 위에 파일을 첨부한 것처럼 비가역경로를 따른 적분 값은 상태량이 아니며 (파란 밑줄) 또한 파일에 첨부되어있지 않지만 교재에서 엔트로피 생성량은 과정따라 달라지며 이는 상태량이 아니라고 나와있는데요. 비가역과정이라서 이런건 알겠습니다. 그런데 또 다른 위에 첨부된 파일에서 밑줄친 부분과 같이 두 상태사이에 엔트로피 변화는 가역 경로를 따라 계산되나 Tds관계식, 즉 얻어진 결과는 비가역과정에도 유효하고, 이 이유는 엔트로피가 상태량이며 계의 과정과 무관하다고 나와 있습니다. 여기서 헷갈립니다. 엔트로피 생성량은 상태량이 아니고 비가역과정을 고려하여 과정에 영향을 받는데 가역과정을 전제로한 Tds식은 엔트로피가 상태량이기 때문에 비가역과정에 모두 유효하다는 사실이 잘 이해가 안 갑니다. 엔트로피의 상태량과 엔트로피 자체의 차이를 구분하지 못 해서 생기는 이유인 것 같습니다. 질문 드리기전 갓준표사이트의 포스트, 영상, 그리고 제가 가진 교재를 곱씹어 봤는데도 이해가 잘 안되서 질문드립니다. 항상 쉽게 설명해주실려고 노력하시는 부분에서 감사드리고 그래도 열역학이 익숙하지 않아서 그런지 약간 헷갈리는 게 있다는 점 이해해주시면 고맙겠습니다.
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.
안녕하세요.
질문의 핵심은
- [엔트로피의 생성량]은 '비가역과정'에서 발생하고, 이는 '경로함수'라고 했는데 (즉, 과정에 따라 달라질 수 있는데)
- [엔트로피의 변화와 다른 상태량 사이의 관계식]은 '가역/비가역과정'을 모두 포함하는데도 불구하고, 왜 '경로에 무관'한가?
인 것 같습니다.
복잡하게 설명하는 것은
오히려 역효과가 생길 수 있으니
간단하게만 알려드리겠습니다.
(이렇게만 이해하셔도 상관없을 겁니다.)
Q1. [엔트로피의 생성량]은 왜'경로함수'인가?
- 당연이 dQ에 따라 적분을 하기 때문에
- Q의 함수가 어떤 것인지에 따라 적분값이 달라질 것입니다.
- 즉, 엔트로피 생성량 그 자체는 경로함수라고 볼 수 있겠습니다.
Q2. [엔트로피의 변화와 다른 상태량 사이의 관계식]은 '가역/비가역과정'을 모두 포함하는데도 불구하고, 왜 '경로에 무관'한가?
- 엔트로피 자체는 상태량으로서
- 온도/압력/엔탈피 등의 정보를 알면 자동적으로 상태가 결정됩니다.
- 여기서 1번 -> 2번 과정이 어떤 과정인지는 크게 중요하지 않습니다.
- 왜냐하면, 그 '경로'가 뭔지 상관 없이 '1번' 또는 '2번'에서의 정보만을 알면, 바로 엔트로피의 값을 구할 수 있기 때문입니다.
- 물론 과정 중에 비가역과정으로 인한 엔트로피 생성량이 경로함수라는 것은 변함이 없습니다.
- 다만, 책에서 말하고자 하는 것은 엔트로피의 변화량이 경로함수라고 할 지라도 엔트로피 그 자체는 점함수(=상태량)이라는 것입니다.
경로함수와 점함수에 대한 이해만 조금 더 하시면 좋은데요.
'Work'와 비교를 해보면 쉽게 이해하실 수 있습니다.
1번에서의 온도/압력/엔탈피 등을 알고,
2번에서의 온도/압력/엔탈피 등을 안다고 했을 때
1번, 2번에서의 엔트로피는 상태량표를 이용해 바로 구할 수 있습니다.
상태량이자 점함수이기 때문입니다.
하지만 Work는 우리가 구할 수 없습니다.
dW = PdV (if closed system)
이기 때문에 1번/2번의 값을 알아도
P의 V에 대한 함수를 모르면
일의 양(=적분값)을 알 수가 없기 때문입니다.
학생분께서는
1번/2번에서의 엔트로피 상태량에서
경로함수인 엔트로피 생성량이 더해지기 때문에
1번/2번에서의 엔트로피 또한 경로함수라고 잘못 생각하시고 계시지만,
책에서는 엔트로피는 상태량 값이며,
다른 상태량과의 관계식을 이용해 구할 수 있다는 것을 말하고자 하는 것입니다.
너무 이해가 안가면,
지금은 복잡하게 생각하지 마시고
문제를 많이 풀어보세요.
나중에 기회가 되면
다시 복습하면서
개념을 다시 이해해보려고 하시면 됩니다.
질문에 대한 답이 됐기를 바랍니다.
감사합니다.