엔트로피는 왜 증가하나요???
엔트로피는 왜 무조건 증가해야하는것인지
우주의 관점에서 엔트로피가 증가하는 이유가 무엇인지 알고 싶습니다
특정 계는 엔트로피가 감소하더라도 전체는 증가한다고 배웠어요
안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.
엔트로피는 어떤 계의
무질서 정도를
측정하는 물리량입니다.
엔트로피가 증가한다는 것은
그 계가 더 무질서해진다는 것을 의미합니다.
엔트로피가 왜 무조건 증가해야
하는지에 대한 과학적인
합의는 아직 없습니다.
열역학 제2법칙은 고립된 계의
엔트로피는 항상 증가한다는
법칙입니다.
고립된 계란 외부와 에너지나
물질이 교환되지 않는 계입니다.
확률적 설명은 고립된 계의 상태는 무수히 많은
가능한 상태 중 하나에 해당한다는
점을 바탕으로 합니다.
이 중에서 엔트로피가 높은 상태가 훨씬
더 많기 때문에 고립된 계의 엔트로피는 시간이
지남에 따라 증가할
수밖에 없다는 것입니다.
에너지 분배의 설명은 고립된
계의 에너지는 항상
동일하게 분배된다는 점을
바탕으로 합니다.
높은 에너지와 낮은 에너지가 고르게 분포됩니다.
엔트로피가 높은 상태는 높은 에너지와 낮은
에너지가 고르게 분포된 상태입니다.
고립된 계의 엔트로피는 시간이
지남에 따라 증가할
수밖에 없다는 것입니다.
엔트로피가 증가하는 것은 자연의
방향이라는 관점도 있습니다.
자연은 항상 무질서한 상태로
향하는 경향이 있기 때문입니다.
우주의 관점에서 엔트로피가
증가하는 이유는 다음과 같습니다.
우주는 외부와 에너지나 물질이
교환되지 않는 고립된 계입니다.
열역학 제2법칙에 따라 우주의
엔트로피는 시간이
지남에 따라 증가할 수밖에 없습니다.
우주는 계속해서 팽창하고 있습니다.
팽창하는 우주는 더 큰 공간을 차지하게 됩니다.
에너지는 동일하게
분배되어야 하므로
더 큰 공간을 차지하는
엔트로피가 높은 상태가 됩니다.
우주의 팽창은 엔트로피의 증가로
이어집니다.
생명체는 음식을 먹고 에너지를 얻습니다.
음식의 화학 에너지가 생명체의 생명
활동에 필요한 에너지로 전환됩니다.
화학 에너지는 엔트로피가 낮은 상태이지만
생명 활동에 필요한 에너지는 엔트로피가
높은 상태입니다.
생명체의 활동은 엔트로피의
증가에 기여합니다.
특정 계의 엔트로피가 감소하더라도 전체
엔트로피는 증가할 수 있습니다.
얼음은 액체 상태보다 엔트로피가 낮지만
얼음을 녹이면 액체 상태의 물과 수증기의
상태로 변하게 됩니다.
액체 상태의 물과 수증기의 엔트로피는
얼음의 엔트로피보다 높기 때문에 전체
엔트로피는 증가하게 됩니다.
이처럼 엔트로피는 우주의 방향을
결정하는 중요한 역할을 하는 물리량입니다.
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안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
엔트로피가 왜 증가해야 하는지에 대한 이론적인 설명은 열역학의 두 번째 법칙에 근거합니다. 열역학의 두 번째 법칙은 다음과 같이 요약될 수 있습니다: "폐쇄된 시스템에서 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가합니다."
이 법칙은 우주의 관점에서도 적용됩니다. 우주는 폐쇄된 시스템으로 간주될 수 있으며, 엔트로피는 시간이 지남에 따라 증가합니다. 이는 우주의 현상들이 자연적으로 더 큰 확률적 배열로 진행되기 때문입니다.
많은 물리적, 화학적, 생물학적 과정에서 엔트로피의 증가는 에너지의 분산, 무질서의 증가, 불균형의 해소 등을 의미합니다. 엔트로피가 감소하는 특정 계의 경우, 주변 환경이나 다른 부분에서 엔트로피의 증가로 보상될 수 있습니다. 이렇게 전체 시스템에서 엔트로피는 증가하게 됩니다.
