3.2: 열역학 제2법칙

프로세스의 자발성을 안정적으로 예측할 수 있는 속성을 식별하기 위한 탐구에서 유망한 후보인 엔트로피가 확인되었습니다. 과학자들은 시스템 내의 무작위성 또는 무질서의 측정을 엔트로피라고 부릅니다. 높은 엔트로피는 높은 무질서와 낮은 에너지를 의미합니다. 엔트로피를 더 잘 이해하려면 학생의 침실을 생각해 보십시오. 에너지나 일을 투입하지 않으면 방이 순식간에 지저분해질 것입니다. 그것은 매우 무질서한 상태, 높은 엔트로피 상태로 존재할 것입니다. 방을 깨끗하고 질서 있는 상태로 되돌리기 위해 학생이 작업을 하고 모든 것을 치우는 형태로 시스템에 에너지를 투입해야 합니다. 이 상태는 엔트로피가 낮은 상태 중 하나입니다.

시스템의 엔트로피 증가(ΔS > 0)를 포함하는 과정은 매우 자발적인 경우가 많지만 그 반대의 예는 풍부합니다. 엔트로피 변화에 대한 고려를 주변 환경까지 확장함으로써 우리는 이 속성과 자발성 사이의 관계에 관한 중요한 결론에 도달할 수 있습니다. 열역학 모델에서는 시스템과 주변 환경이 모든 것, 즉 우주를 구성하므로 다음과 같은 사실이 적용됩니다.

ΔS_univ =Δ S_sys + ΔS_surr

열역학 제2법칙은 모든 자발적인 변화가 우주의 엔트로피를 증가시킨다는 것입니다. 과정의 엔트로피와 자발성 사이의 관계에 대한 요약은 표 1에 나와 있습니다.

표 1: 엔트로피와 과정의 자발성 사이의 관계.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, 섹션 6.3: The Laws of Thermodynamics and Openstax, Chemistry 2e, 16.3 열역학의 두 번째 및 세 번째 법칙에서 발췌한 것입니다.