Â÷·Ê | Á¦ 1Àå | Á¦ 2Àå | Á¦ 3Àå | Á¦ 4Àå | Á¦ 5Àå | Á¦ 6Àå | Á¦ 7Àå | Á¦ 8Àå
Áö±¸È­ÇÐ °³·Ð - Á¦ 3Àå Áö±¸È­ÇÐÀ» À§ÇÑ ¿­¿ªÇÐ
 
  3-1. ¿­¿ªÇÐÀ̶õ
  3-2. ¿ë¾î Á¤ÀÇ
  3-3. ¿­¿ªÇÐÀÇ Á¦ 1 ¹ýÄ¢
  3-4. ¿­¿ªÇÐÀÇ Á¦ 2 ¹ýÄ¢
  3-5. ¿­¿ªÇÐÀÇ Á¦ 3 ¹ýÄ¢
  3-6. ¿Âµµ ¾Ð·Â¿¡ µû¸¥ º¯È­
  3-7. ¸ô´ç ¿¡³ÊÁö - È­ÇÐ Æ÷ÅÙ¼È
  3-8. Nernst °ø½Ä
  Âü°í¹®Çå

3-4. ¿­¿ªÇÐ Á¦ 2 ¹ýÄ¢ (The Second Law)

    ¿­¿ªÇÐ Á¦ 2 ¹ýÄ¢Àº ¿ìÁÖÀÇ ÁøÈ­ ¹æÇâ¿¡ °üÇÑ ¹ýÄ¢ÀÌ´Ù. Áï Á¦ 2 ¹ýÄ¢Àº "ÀÚ¿¬°è¿¡ À־ ÀÚ¹ßÀûÀÎ ÁøÈ­ ¹æÇâÀº È¥¶õµµ(¶Ç´Â emtropy)°¡ Áõ°¡ÇÏ´Â ¹æÇâ"À̶ó´Â ¹ýÄ¢ÀÌ´Ù.

    ¿¹¸¦ µé¾î, ¿ÞÂÊ ±×¸²°ú °°ÀÌ µÎ °³ÀÇ »óÀ¸·Î ±¸¼º µÇ¾î ÀÖ´Â µ¶¸³ ½Ã½ºÅÛÀ» »ý°¢ÇØ º¸ÀÚ. µÎ °³ÀÇ »ó 1°ú 2ÀÇ ¿Âµµ°¡ °¢°¢ T1°ú T2ÀÌ°í T1ÀÌ T2º¸´Ù ³ôÀ» ¶§, ÀÌ ½Ã½ºÅÛÀÇ ÀÚ¹ßÀû ¹ÝÀÀÀÇ ¹æÇâÀº µÎ »óÀÇ ¿Âµµ°¡ °°¾ÆÁú ¶§±îÁö ¿­ÀÌ »ó 1·ÎºÎÅÍ »ó 2·Î À̵¿ÇÏ´Â °ÍÀÌ´Ù.

    ÀÌ °æ¿ì¿¡ ´ëÇØ ÀÌ ½Ã½ºÅÛÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È­¸¦ »ìÆ캸ÀÚ. Àüü ½Ã½ºÅÛÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È­´Â °¢ »óÀÇ ¿£Æ®·ÎÇÇ º¯È­¸¦ ÇÕÄ£ °Í°ú °°´Ù. Áï,

dS = dS1 + dS2.           (3-7)

¿£Æ®·ÎÇÇÀÇ Á¤ÀÇ(½Ä 3-2)¿¡ µû¶ó, À§ ½ÄÀº ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ´Ù½Ã ¾µ ¼ö ÀÖ´Ù:

dS = dQ1/T1 + dQ2/T2.           (3-8)

ÀÌ ¶§ ÁÖ¾îÁø ½Ã½ºÅÛ¿¡¼­ dQ1 = -dQ2À̹ǷÎ,

dS = dQ2(1/T2 - 1/T1).           (3-9)

(3-9)½Ä¿¡¼­ dQ2 > 0, (1/T2 - 1/T1) > 0 À̹ǷÎ, dS > 0 ÀÌ´Ù. ±×·¯¹Ç·Î, ÀÌ ½Ã½ºÅÛ¿¡¼­ ÀÚ¹ßÀûÀÎ ÁøÈ­ÀÇ °á°ú ¿£Æ®·ÎÇÇÀÇ º¯È­À²Àº Áõ°¡ÇßÀ½À¸·Î ¿­¿ªÇÐ Á¦ 2 ¹ýÄ¢À» ¸¸Á·ÇÔÀ» ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù.

¸¸ÀÏ, ÀÌ ½Ã½ºÅÛ¿¡¼­ T1 = T2ÀÌ¸é »ó 1°ú 2´Â ÆòÇü¿¡ µµ´ÞÇÑ °ÍÀ̸ç, ÀÌ ¶§ dQ = 0, dS = 0 ÀÌ µÈ´Ù. ÆòÇüÀ» ÀÌ·ç¾úÀ» ¶§ µ¶¸³ ½Ã½ºÅÛÀÌ ¾Æ´Ñ ´Ù¸¥ ½Ã½ºÅ۵鿡 À־´Â

dS = dQ/T           (3-10)

¸¸ÀÏ, ÀÌ·¯ÇÑ ½Ã½ºÅ۵鿡 À־

dS > dQ/T           (3-11)

À̸é, ÆòÇüÀ» ÇâÇØ ÀÚ¹ßÀûÀÎ ÁøÈ­°¡ ÁøÇàµÇ´Â ÁßÀÎ °ÍÀÌ´Ù.

    ¿­¿ªÇÐ Á¦ 2 ¹ýÄ¢À» °£¸íÇÏ°Ô Àß ³ªÅ¸³»ÁÖ´Â ¿ì½º°³ ¼Ò¸®°¡ Àִµ¥, ±× °ÍÀ» ¿©±â¿¡ ¼Ò°³ÇÑ´Ù:

"You can not shovel manure into the rear end of a horse and expect to get hay out of its mouth"

    ¿ì¸®°¡ Áß°íµîÇб³ ½ÃÀý¿¡ ÇÑ È­ÇÐ ½ÇÇèµéÀ» µÇ ¤¾î »ý°¢Çغ¸ÀÚ. ¸î ¸î È­ÇÐ ¹ÝÀÀÀ» ÁغñÇÏ°í, ±×¿¡ µû¸¥ ¹ÝÀÀ½ÄÀ» ±¸ÇÑ ´ÙÀ½, ÀÌ ¹ÝÀÀµéÀÌ ÁøÇàµÇ¸é ¿­ÀÌ ¹ß»ýÇÏ´ÂÁö(¹ß¿­ ¹ÝÀÀ) ¶Ç´Â ¿­À» Èí¼öÇÏ´ÂÁö(Èí¿­ ¹ÝÀÀ) °üÂûÇß´ø ±â¾ïÀÌ Àִ°¡? ±× ¶§ ¶ÇÇÑ ÀÌ ¹ÝÀÀµéÀÇ ¿­À» ¿£Å»ÇǶó ºÎ¸£¸ç½ÇÇè ³ëÆ®¿¡ ²Ä²ÄÈ÷ ±â·ÏÇß´ø °ÍÀ» ±â¾ïÇϴ°¡? ¹°·Ð, ¹ß¿­ ¹ÝÀÀ Áï ¿£Å»ÇÇÀÇ º¯È­°¡ À½ÀÌ µÇ´Â ¹ÝÀÀµéÀÌ ÀÚ¹ßÀûÀ¸·Î ÁøÇàµÊÀ» ±× ´ç½Ã¿¡ ½Å±âÇÑ ´«À¸·Î °üÂûÇÏ°ï ÇßÀ» °ÍÀÌ´Ù. ±×·¯³ª, ¹ÝÀÀÀÇ Àڹ߼º(spontaneity) ¶Ç´Â ÇÑ processÀÇ Àڹ߼ºÀº ´Ü¼øÈ÷ ¿­ ¶Ç´Â ¿£Å»ÇÇ¿¡ ÀÇÇؼ­ °áÁ¤µÇÁø ¾Ê´Â´Ù. ¿Ö³ÄÇϸé, À§ Á¦ 2 ¹ýÄ¢¿¡¼­ »ìÆì º¸¾ÒµíÀÌ, ½Ã½ºÅÛÀÇ È¥¶õµµ ¿ª½Ã ÁøÈ­ÀÇ ÀÚ¹ßÀû ¹æÇâÀ» °áÁ¤Çϴµ¥ Áß¿äÇÑ ¿ªÇÒÀ» Çϱ⠶§¹®ÀÌ´Ù.

    ±×·¸´Ù¸é, ¿£Å»ÇÇ¿Í ¿£Æ®·ÎÇÇÀÇ ÅëÇÕ ÇÔ¼ö¸¦ ¸¸µé¸é À̸¦ ÀÌ¿ëÇØ ¾î¶² °æ¿ì¿¡¼­³ª ½Ã½ºÅÛÀÇ ÁøÈ­ ¹æÇâÀ» ¿¹ÃøÇÏ°í ÆòÇü ´Þ¼º ¿©ºÎ¸¦ ÆÇ´ÜÇÒ ¼ö ÀÖÁö ¾ÊÀ»±î? ÀÌ·¯ÇÑ ¸ñÀûÀ¸·Î °³¹ßµÈ ¿­¿ªÇÐ ÇÔ¼ö°¡ ¹Ù·Î "±é½º ÀÚÀ¯¿¡³ÊÁö (Gibbs free energy)"ÀÌ´Ù. ÀÌ ÇÔ¼ö´Â ´Þ¸® "ÀÚÀ¯ ¿£Å»ÇÇ(free enthalpy)"¶ó°íµµ ºÒ¸®´Âµ¥, ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ Á¤ÀǵȴÙ:

G = H - TS.           (3-12)

¾Õ¿¡¼­ »ìÆ캻 ¹Ù¿¡ µû¸£¸é ¹ß¿­ ¹ÝÀÀÀÏ ¶§ (H°¡ °¨¼ÒÇÒ ¶§), ¿£Æ®·ÎÇÇ°¡ Áõ°¡ÇÒ ¶§ ÀÚ¹ßÀû ÁøÇà ¹æÇâÀ̹ǷÎ, ±é½º ÀÚÀ¯¿¡³ÊÁö°¡ À½ÀÇ °ªÀ» °®À»¼ö·Ï ÀÚ¹ßÀûÀ¸·Î ÁøÈ­ÇÑ °ÍÀÌ¸ç µû¶ó¼­ ´õ¿í ¾ÈÁ¤ÇÑ »óÅ°¡ µÈ´Ù. À§ ½ÄÀ» ¹ÌºÐÇϸé,

dG = dH - TdS - SdT.           (3-13)

(3-6)½ÄÀ» (3-13)½Ä¿¡ ´ëÀÔÇϸé,

dG = VdP - SdT.           (3-14)

. ¿­¿ªÇп¡¼­´Â À§ (3-14)½ÄÀ» ÀÌ¿ëÇØ ´ëºÎºÐÀÇ ¹®Á¦¸¦ ÇØ°áÇÏ´Ï ²À ±â¾ïÇصα⠹ٶõ´Ù. ÀÌ ±é½º ÀÚÀ¯¿¡³ÊÁö¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ ÆòÇü »óÅÂÀÇ ÆÇ´ÜÀº ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ÇÑ´Ù:

  • dG = 0; ÆòÇü »óÅÂ
  • dG < 0; ÀÚ¹ßÀû ÁøÈ­ »óÅÂ
  • dG > 0; ¿ª¹ÝÀÀÀÇ ÀÚ¹ßÀû ÁøÈ­ »óÅÂ.

3-4. ¿­¿ªÇÐÀÇ Á¦ 3 ¹ýÄ¢¿¡ °è¼Ó

Â÷·Ê | Á¦ 1Àå | Á¦ 2Àå | Á¦ 3Àå | Á¦ 4Àå | Á¦ 5Àå | Á¦ 6Àå | Á¦ 7Àå | Á¦ 8Àå