열역학

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열역학 제 2법칙 강의를 들으며 문득 (엔트로피와 시간)

Ch. 7 Entropy
작성자
kwonjunpyo
작성일
2020-09-15 03:13
조회
613
공부에 쭉 관심없이 살아오다가..

취업을 위해 에너지 기사 자격증 취득을 위해 열역학을 처음 접하게 되었는데 혼자 독학하다 보니 미분적분을 배우지못해 폴리트로픽과정에서 막혀서 강의를 듣게 되었네요 공식이 왜 그렇게 나온건지 유도되는것을 알게되면서 너무 재미있어서 열역학을 더욱 알아가는중인데요.

 

뭐.. 수업에 관계된 질문인지는 모르겠지만 문득 궁금해져서요..

 

질문:

 

엔트로피의 비가역 과정이라는 것이 어떤 예를 들어 분자나 물질의 이동에 의해 무언가에 저항을 받음으로서 엔트로피가 증가한다고 이해했는데요 다시 원위치로 돌아온다고 하여도 마찰이나 저항이 있었음으로 엔트로피는 증가하였습니다. 저도 여기까지 보면서 진공을 떠올리고 진공상태에서는 어떠한 저항이나 마찰을 받지 않으니 엔트로피가 거의 보존된다고 생각 했습니다.

 

하지만 여기서 생각해볼만한 변수는 시간이 라는 생각이 들었고 시간의 흐름에 따라 엔트로피가 증가하거나 보존 된다고 생각 할 수 있었는데..

 

어떤물질이 a->b 로갔을때 엔트로피가 증가하였고 b->a로 증가하였을때 같은 시간으로 왕복해서 엔트로피는 2배로 증가하였다고 가정하면 시간은

 

a->b b->a 두배로 걸린것 입니다. 시간은 이 과정에서 어떠한 영향을 받지 않는 진공보다 가역적인 유일한 조건이라는 생각이 들었는데요..

 

하지만 시간이 1초가 걸렸다면 2초가 되었기때문에 시간이 1초가 되었다는것은 아니므로 비가역적 상태라고 할 수 있는건지..

 

사이클의 시스템에서보면 에너지가 100이 갔으면 100으로 되돌아 오는 것이 이상상태 즉 가역상태를 말하는 것인데 만일 에너지가 100으로 갔을때

 

돌아오는 어떤 지점이 아닌 100으로 보존된 상태에서 에너지를 잃지 않고 무한하게 나아간다면 그것도 가역상태라고 할 수 있는건가요?

 

그렇게 생각하였을때 시간이라는 개념은 추상적이지만 가역적인 건가요? 1초 2초 3초.. 이렇게 지남은 어떠한 영향을 받지 않고 보존된 상태에서

 

무한하게 나아지는것 같아서요.

 

 

 

[추가 질문]

시간은 에너지도 물질도 아닌 척도인가요? 아니면... 내부에너지에 KE PE U 가 포함 되듯이 시간도 많은 것을 포용하는 것인가요.. 엔트로피도 그중의 하나이고.. 시간은 모든것을 설명 할 수있는 도구같은건가요

시간은 증가하지만 엔트로피는 0일 수 있다. 시간이 0 이면 엔트로피는 0이다. 엔트로피는 시간보다 같거나작다

잘모르겟네요.. ㅋㅋ 죄송합니다. 쓸데없는 생각이 들어서..
전체 1

  • 2020-09-15 03:17

    안녕하세요.

    제 강의를 통해
    공부에 대한 즐거움을 얻어가고 있다니
    이보다 제게 행복한 일은 없을 겁니다.

    정말 감사합니다.

    지금 질문하신 엔트로피는
    글로써 답변하기에 매우 힘든
    아주 어려운 개념입니다.

    일단 지금 생각하신 내용을 잠시 접어두고,
    제 열역학 한방에 끝내기를 얼른 수강해보세요.

    그리고 열역학 제대로 끝내기(엔트로피편)을
    수강해보시길 바랍니다.

    그런 다음에
    다시 한 번 
    엔트로피에 대해서 고민해보시길 바랍니다.

    엔트로피의 정의 자체는
    microstates의 갯수를 수치화하는 것으로 표현될 수 있는데
    지금 주신 질문은
    그보다 더 어려운
    '시간'이라는 개념이 포함되어 있습니다.

    이에 대해서 관심이 있고,
    지금 당장 답을 원하신다면
    스티븐 호킹의 '시간의 역사'라는 책을 읽어보시길 바랍니다.

    일단 먼저 우리가 해야할 기본 공부와
    개념을 철저하게 다지시길 바랍니다.

    그 이후에 같이 어려운 개념을 고찰해도 괜찮습니다.

    일단 저를 믿고
    열역학 한방에 끝내기, 문제풀이, 제대로 끝내기를
    잘 수강해보십시오.

    엔트로피에 대한 기본 개념과
    문제 풀이에 대한 적용을 잘 연습하시고 나면,

    엔트로피에 대한 개념이
    머릿 속에
    더욱 말랑말랑하게
    저장될 수 있을 겁니다.

    그 이후 같이 '엔트로피' 또는 '시간의 역사'와 같은 책을
    읽으면서 방학을 알차게 보내도 충분할 것입니다.

    나중에 엔트로피에 대해
    자유롭게 얘기할 기회를 마련해보도록
    시간도 한 번 마련해보겠습니다.

    열심히 공부해주세요.
    좋은 질문해주셔서 감사합니다.


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.