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밥아저씨와그로밋의신나는여행수첩
절대영도라는 말은 어떨때 쓰이나요?
절대영도라는 말을 가끔 듣는데요.
이 단어가 가지는 의미는 무엇이며 어떤 상황에서 이 절대영도라는 말이 사용되는지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 도로밍입니다.
절대영도는 절대온도를 나타내는 켈빈(K) 단위계에서 최저점의 극한인 0K을 가리키는 말입니다. 절대 영도에서는 모든 입자들이 운동 에너지가 최소인 상태로 축퇴되어 있기 때문에 엔트로피는 0으로 정의됩니다.
안녕하세요. 친근한jy200입니다.
열역학에서 더 이상 온도를 낮출 수 없는 절대영도의 존재는 여러 다른 측면에서 알 수 있다. 먼저, 열역학제삼법칙에 의하면, 고전역학적인 계에서 온도를 계속 낮추면 계의 엔트로피가 0이 되는 온도에 도달하게 되는 데, 바로 이 온도가 절대영도다. 한편, 이상기체 상태방정식
에 따르면, 온도가 점점 내려가면 이상기체의 부피가 점점 줄다가 결국 부피가 0이 되는 특정온도가 존재하게 된다. 바로 이 온도가 절대영도이다. 또, 분자의 운동에너지의 평균값이 온도에 관련하므로, 온도를 계속 낮추게 되면 결국 고전역학적인 계를 구성하는 분자들의 운동에너지가 0이 되는 특정온도의 존재를 생각할 수 있고, 이 온도가 바로 절대영도이다. 이 논의를 좀 더 일반적으로 할 수 있다. 헬름홀츠 자유에너지는 내부에너지 와의 관계를 가지며, 온도
와의 함수가 된다. 절대영도에서 헬름홀츠 자유에너지의 최솟값은 에너지의 최솟값과 같아진다. 즉, 물리계가 가장 에너지가 낮은 바닥 상태에 도달하게 되는 온도가 절대영도이다. 참고로, 에너지의 바닥상태가 유일한 경우에는 볼츠만의 엔트로피는 0이 되지만, 바닥상태가 둘 이상 존재할 때에는 절대영도에서도 엔트로피는 0이 아닌 양의 상수값을 갖게 된다. 절대영도에서의 엔트로피를 잔류 엔트로피(residual entropy)라고 부른다.