엔트로피와 열역학 제 2,3법칙

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물리화학에서 중요한 개념인 엔트로피와 열역학 법칙에 대한 설명이 있습니다.

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본문내용

5.1 우주는 자연적 변화 방향을 가지고 있다.
< 자연적 변화 방향 >
비자연적 변환 (unnatural transformations) : 여러 세대 동안 일어나지 않은 변환
- 일정한 온도의 금속막대는 총에너지가 일정하게 보존되는 한
(즉 열역학 제1법칙을 만족하는 한)
한쪽은 뜨겁고 한쪽은 차가운 상태로 동시에 변화됨
- 단단한 단열용기에 균일하게 분포된 이상기체가 모두 용기의 반으로 이동하고
나머지 반은 진공상태가 됨
( 이상기체는 (∂U/∂V)T = 0이므로 초기상태와 최종상태의 에너지는 같음)
자연적 변화 (natural transformations), 자발적 과정 (spontaneous process)
: 생애를 통하여 반복적으로 일어나도 동일한 결과를 얻게 되는 과정
- 금속막대는 일정한 시간이 흐른 후 같은 온도가 됨
- 기체는 용기 전체에 골고루 퍼짐
엔트로피 : 계의 자발적 변화 방향을 알 수 있는 열역학적 함수
N2, H2, NH3 의 기체 혼합물이 600K, 280bar 에서 평형상태일때
1/2 N2 + 3/2 H2 ? NH3
어느 쪽 반응이 자발적 변화인지? 세 기체의 부분 압력은?
: 계와 주위의 엔트로피 변화를 계산하여 얻을 수 있음

5.2 열기관과 열역학 제 2법칙
< 열기관 (Heat engine) >
일하는 물질 (계, 여기서 이상기체)이 피스톤과 실린더 안에 있음
Thot인 용기와 Tcold인 용기와 접촉하여 온도변화에 의해 기체가 팽창 또는 수축함
피스톤의 선형운동을 비동축을 사용하여 회전운동으로 전환
일은 100% 열로 전환시킬 수 있음 (예. 전기적 일은 전부 열로 변화시킬 수 있음)
열은 100% 일로 전환시킬 수 없음.
등온팽창시 최대 일은 가역과정에서 일어나므로 실제 열기관의 효율은 가역과정

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