【물리화학1】 3장 2법칙과 3법칙

어떤 현상은 자연적으로 일어나지만, 그렇지 않은 현상도 있음

이것은 자발적 변화의 방향이 존재하기 때문이고 3장에서는 이에대해 학습할 것임

하지만 이러한 열역학에서 자발적 변화는 시간과는 무관함

예를들어 다이아몬드가 흑연이 되는 것과같은 반응 또한 자발적이지만, 이는 변화 속도가 매우 느림

 

1. 엔트로피

 

변화의 방향은 에너지와 물질의 분포와 관계되고 자발적 변화가 일어나기 위해서는 항상 에너지 혹은 물질이 분산되어야함

이를 정량화한 개념이 엔트로피로 이는 열역학 제 2법칙의 중추임

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【물리화학1】 3-1 엔트로피

 

2. 엔트로피의 측정

 

열역학 제 2법칙을 정량적으로 나타내기 위해서는 물질의 엔트로피를 측정해야함

열 계량법 등을 이용하여 물리적 변화나 화학적 변화 과정에서 이전되는 에너지를 측정함으로써 엔트로피 변화를 구하고 그것을 통해 자발적 변화의 방향을 결정함

또한 이러한 과정에서  절대 0도에 가까워질수록 엔트로피의 변화량은 0에 가까워진다는 열역학 제 3법칙을 얻게 됨

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【물리화학1】 3-2 엔트로피의 측정

 

3. 계를 주목할 때

 

엔트로피를 다룰 때 당면하는 문제는 계와 주위 모두에서의 변화를 개별적으로 계산해야 한다는 것임

이러한 문제를 해결하기 위해 계에 특정한 제약을 가하여 도입한 것이 Gibbs 에너지임

대부분의 열역학적 계산에서는 이 Gibbs 에너지 변화에 주안점을 두며 엔트로피 변화를 직접 측정하지 않아도 됨

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【물리화학1】 3-3 계를 주목할 때

 

4. 1법칙과 2법칙의 결합

 

최종적으로 1법칙과 2법칙을 결합하여 열역학은 물질의 성질을 논하는데 큰 힘을 갖게 됨

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【물리화학1】 3-4 1법칙과 2법칙의 결합