[열 물리학 14] Law of increase of Entropy (엔트로피 증가법칙)

이전시간에는 기존의 열역학의 식과 통계물리에서의 엔트로피를 정의했고 마지막에는 근사적으로 두 시스템에서

엔트로피가 증가함을 배웠습니다.

 

이번시간에는 엔트로피에 대해서 조금더 들여보도록 합시다.

 

 

★Law of increase of Entropy ★

 

Total entropy which are brought into thermal contact always increases

 

열 접촉을 하면 언제나 총 엔트로피가 증가한다는 것을 알고있습니다.

 

두 시스템이 가지는 에너지의 합이 일정하다고 가정하면

 

입니다.

 

열 접촉하고 있는 두 시스템의 두 중복도 함수의 곱은 총 중복도 함수이고 엔트로피의 입장에서는 합이라는 점을 기억하고 식을 쓰면 다음과 같습니다.

 

<law of increase of entropy>

(note) The significant effect of thermal contact is that the largest single term in the summation may be

“very much large ” than the initial multiplicity

이때 g_1 g_2 의 term 은 다른 term에 비해 엄청엄청엄청 큰 term 이기 때문에 (manu other terms) 는 대부분 무시될 수 있습니다.

 

그런데 가장큰 term에서 열 평형이기까지 하면 엔트로피(또는 g) 가  엄청엄청 크겠죠? u=u hat 을  열평형하는 에너지 값이라고 합시다.

결론적으로

 

law of increase of entropy

 

 

 

The entropy of a closed system tends to remain constant or to increase when a constraint internal to the system is removed. (고립계 엔트로피는 증가하거나 일정할 것입니다. 언제?? 초기의 제약조건(constraint)을 없앨때! ) 

 

(대표적 예시)

the operation of establishing thermal contact is equivalent to the removal of the constraint that u1,u2 each be constant

->[열 접촉을 설정하는 작업은 u1,u2가 각각 일정해야 한다는 제약 조건을 제거하는 것과 같습니다.]

 

그외로 엔트로피를 증가시키는 방법으로

(1) 입자 늘리기

(2) 에너지 추가하기

(3) 부피증가 시키기

(4) 분자 분해하기

(5) 고분자(polymer) 구부리기

 

 

(note)

뜨거운 시스템과 차가운 시스템에서 열 접촉을 하면

we will never observe the system to leave the most probable configuration and reappear again in the initially prepared configuration.

->이미 최빈 배열이 되면 더 이상 초기상태로 돌아갈 수 없다.

 

This is true even though the equations of motion of physics are reversible in time and do not distinguish past and future. 이것은 물리학의 운동 방정식이 시간에 따라 가역적이며 과거와 미래를 구별하지 못하더라도 사실입니다.

(comment)이 말 자체가 엔트로피 증가법칙이 어디에서나 존재한다는 것이라는 것이다.