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과학

엔트로피

엔트로피과학
영문명
Entropy
기호
S
열역학 단위
J/K
관련 법칙
열역학 제2법칙
엔트로피는 열역학적 상태를 나타내는 물리량으로, 열의 전달과 변화의 방향을 기술하는 데 쓰인다. 통계역학에서는 거시적인 조건과 양립하는 미시 상태들과 연결하며, 단순히 눈에 보이는 어지러움의 정도와 같지는 않다.

상태에 관한 양

계가 어떤 경로를 거쳤는지에 따라 주고받은 열과 일은 달라질 수 있지만, 같은 두 평형 상태 사이의 엔트로피 차이는 상태에 의해 정해진다. 엔트로피를 물체 안에 저장된 열의 양이나 에너지 자체로 읽어서는 안 된다.

열과 온도의 관계

가역적인 과정에서의 작은 열 전달을 절대온도로 나눈 값은 엔트로피 변화와 연결된다. 온도가 일정한 가역 열 전달에서는 변화량을 Q/T로 나타낼 수 있다. 이 관계에 임의의 비가역 과정의 열과 한 지점의 온도를 그대로 넣어도 된다는 뜻은 아니다.

미시적인 관점

같은 온도와 압력처럼 보이는 거시 상태도 입자들의 여러 배치와 운동에 대응할 수 있다. 통계역학은 이런 미시 상태와 엔트로피를 연결한다. 방이 어지러운 모습 같은 비유는 직관을 도울 수 있지만 물리량의 정의나 계산을 대신하지 못한다.

계 전체의 변화

고립된 계의 자발적인 거시 변화에서는 전체 엔트로피가 감소하지 않는다. 반면 외부와 교환하는 일부 영역의 엔트로피는 낮아질 수 있다. 생물이나 냉각 장치 등을 논할 때도 경계를 어디까지 포함했는지 함께 봐야 한다.

관련 문서

열역학 제2법칙 / 열 / 온도 / 통계학