엔트로피왿� 열역학 제2법칙

1. 가역과정과 비가역과정
가역과정이란 원래 상태로 쉽게 되돌아올 수 있는 일련의 과정을 말하며 비가역과정이란 원래 상태로 되돌아올 수 없는 과정을 말한다. 예를 들어보자. 계란 후라이를 할 때 열을 가하면 먹음직스러운 달걀 요리가 만들어진다. 하지만, 뜨끈뜨끈한 계란 후라이를 냉각시킨다고 해서 원래 상태의 달걀로 되돌아오지는 않는다. 우리는 이러한 과정을 비가역 반응이라고 한다. 반대로, 정해진 틀 안에 꽉 채워진 초콜릿을 가열하여 녹인 후, 다시 냉각하면 원래 모양의 고체 초콜릿이 만들어진다. 우리는 이 과정을 가역 반응이라고 한다. 대체로 일상에서 이루어지는 일련의 과정들은 비가역과정이며 이러한 비가역과정의 한쪽 방향성은 우리에겐 지극히 상식적인 것들이다. 가령 주전자에 물을 담은 후 가열한 다음 식탁에 놓아두면 주전자왿� 그 속에 들어있는 물은 천천히 식는다. 우리는 주전자왿� 주전자 속에 들어 있는 물이 식는 과정을 닫힌계 안에서 생각해본다면, 주전자로부터 퍼진 총 열에너지의 양은 일정하지만, 이미 주변으로 퍼진 열에너지는 다시 주전자로 모이지 않는다. 이때 총 열에너지는 보존됨을 알 수 있으며 닫힌계 안에서의 무질서도(엔트로피)는 증가한다.

5. Carnot기관
기관은 주위에서 열에너지를 끄집어내어 일을 수행하는 장치이다. 이때 모든 열기관의 핵심은 작동물질이다. 이를테면, 증기기관의 경우 증기나 액체 형태의 물이 작동물질이다. 자동차의 경우, 휘발유왿� 공기의 혼합물이 작동물질이다. 이러한 열기관이 지속해서 일하려면 작동물질이 순환이 작동되어야 한다. 다시 말해, 작동물질은 각 상태가 반복되는 순환과정이라 불리는 열역학적 과정을 거쳐야 한다. 사실상 이상기체는 존재하지 않지만, 기체의 밀도가 적당히 낮으면 실제 기체 또한 이상기체왿� 비슷하게 운동하기 때문에 이상기체를 작동물질로 하는 이상 기관의 작동특성을 분석하는 것은 실제 기관을 이해하는 데 많은 도움을 준다.