엔트로피는 항상 증가하는데 클라우지우스 부등식이 왜 0보다 작은가요?
클라우지우스 부등식 안의 값이 엔트로피 변화량의 합 아닌가요? 그런데 엔트로피는 항상 증가하는데 클라우지우스 부등식은 왜 비가역에서 0보다 작은지 이해가 안됩니다 ㅠㅠ
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
엔트로피가 증가한다는 것은 사용 가능한 에너지가 줄어 든다는 말입니다.
부등식의 음수 값은 사용 가능한 에너지의 손실을 나타 냅니다.
부등식이 0보다 작다는 것은 엔트로피가 증가하고 있다는라 보여 주기 위함 입니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
클라우지우스부등식은열역학제2법칙을나타내며,비가역과정에서엔트로피변화량이 0보다작거나같다는것을의미합니다 이부등식은시스템과주변환경간의열교환을고려합니다엔트로피는고립계에서항상증가하지만비가역과정에서는시스템내부의엔트로피증가가 주변한경의엔트로피감소보다더크기때문에전체엔트로피는증가합니다 즉,클라우지우스부등식은시스템의엔트로피변화량과주변환경의엔트로피변화량의합을나타내며비가역과정에서는시스템의 엔트로피 변화가더크기때문에 전체적으로엔트로피는증가하지만개별적인과정에서는부등식이성립할수있습니다
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
엔트로피는 항상 증가한다는 조건에서,
비가역 상태에서 클라우지우스 부등식이 0보다 작은 이유를 아래에 열거해 보자면
■ 클라우지우스 부등식의 의미클라우지우스 부등식은 열역학 제2법칙을 표현하는 데 사용되는 중요한 도구입니다.
이 부등식은 다음과 같이 표현됩니다
δQrevT≥0TδQrev≥0
여기서 δQrevδQrev는 가역적 열량, ( T )는 절대온도입니다.
이 부등식은 모든 열역학적 과정에서 성립하며, 특히 비가역적 과정에서 엔트로피의 증가를 설명합니다
■ 비가역 상태에서의 엔트로피 증가비가역 상태에서 클라우지우스 부등식이 0보다 작은 이유는 엔트로피의 증가 때문입니다.
엔트로피는 열역학적 상태량으로, 시스템의 열역학적 상태에 의해 결정됩니다.
비가역적 과정에서는 시스템의 내부 에너지와 주변 환경의 에너지가 상호 작용하여 엔트로피가 증가합니다
엔트로피의 정의와 클라우지우스 부등식엔트로피 ( S )는 다음과 같이 정의됩니다
dS=δQrevTdS=TδQrev
이 식에서 ( dS )는 엔트로피의 변화량, δQrevδQrev는 가역적 열량, ( T )는 절대온도입니다.
비가역적 과정에서는 ( dS > 0 )이므로, 클라우지우스 부등식이 0보다 작아지는 이유는 엔트로피의 증가 때문입니다
■ 열전달 과정을 예로 들면열전달 과정은 대표적인 비가역 과정입니다.
열전달 과정에서 열이 시스템에서 주변 환경으로 전달되며, 이는 엔트로피의 증가를 의미합니다.
예를 들어, 뜨겁게 달궈진 철 덩어리가 호수 속에 들어가서 식는 과정에서, 철 덩어리의 엔트로피는 감소하지만, 호수의 엔트로피는 증가합니다.
이러한 과정에서 클라우지우스 부등식이 0보다 작아지는 이유는 호수의 엔트로피가 증가하기 때문입니다
■ 결론클라우지우스 부등식이 0보다 작은 이유는 엔트로피의 증가 때문입니다.
비가역 상태에서 열역학적 과정은 항상 엔트로피의 증가를 의미하며,
이는 클라우지우스 부등식이 0보다 작은 이유를 설명해주는 근거가 됩니다.