권*표 교수님

1.    내부가역 과정과 준평형 과정

내부가역 과정은 말그대로 ‘가역’ 역으로의 진행이 가능하다는 말입니다. 영어로는Internally Reversible Process라고 하죠. 어떤 과정이 진행될 때 진행되는 동안 시스템이 주위 환경에 어떠한 변화도 남기지 않기 때문에 다시 역으로도 진행될 수 있는 것입니다. 강의에서 설명했던 것과 같이 바닥을 손으로 밀었다가 다시 제자리로 돌아오는 과정은 가역과정이라 할 수 없는 것은 손바닥이 움직이는 동안 마찰에 의한 열과 소리 등이 외부로 전달되기 때문이죠. 결국 가역과정에서 가장 중요한 개념은 엔트로피의 변화가 있느냐에 대한 것입니다.

 

준평형 과정 이란 말그대로 ‘준’ (=거의) 평형과정에 준하다는 의미입니다. Quasi- 라는 의미가 Almost 라는 뜻입니다. 이 세상에 어떤 시스템도 항상 완벽하게 평형일 수는 없습니다. 그러나 거의 비슷하게 평형과정인 것처럼 진행되는 시스템이 있을 수도 있습니다. 예를 들어, 피스톤 또는 실린더를 아주 조금씩, 정말 조금씩, 아주 천천히 압축시키면 거의 평형상태를 유지한 것처럼 진행시킬 수 있습니다.

 

질문에 대한 답을 드리자면,모든 가역 과정은 꼭 준평형 과정이어야만 하지만, 모든 준평형 과정이 가역 과정일 필요는 없습니다. 아무리 준평형 과정이라 할지라도 엔트로피의 변화를 수반한다면 가역과정이 될 수 없기 때문입니다.

 

2.     에릭슨과 카르노 사이클

강의에서 에릭슨에 대한 자세한 설명은 없었는데요.에릭슨이란 두개의 등온, 두개의 등압으로 구성되어 있는 사이클입니다.에릭슨에 대한 자세한 설명은 좀 힘들 것 같지만, 질문에 대한 답변을 드리자면 이상적인 에릭슨 사이클의 열효율은 카르노 사이클의 열효율과 동일합니다. 가능하다면 열효율만 외우시지 마시고,에릭슨 사이클에 대해서 좀 더 깊게 공부해보시길 권장합니다.

 

3.     엔트로피

엔트로피는 항상 증가한다는 것이 열역학 제 2법칙입니다. 좀더 자세히 풀어쓰면 “전 우주의 엔트로피는 항상 증가한다”가 될 수 있겠습니다. 다시 말하면, 밀폐계의 전체 엔트로피는 항상 증가한다가 될 수 있겠네요. 만약 우주를 하나의 밀폐 시스템으로 본다면요. 그 밀폐계는 외부와 어떠한 상호작용을 하지 않을 것이고, 그 시스템의 엔트로피는 항상 증가하는 방향으로 진행될 것입니다.

 

학생분께서 헷갈리시는 것은 그 범위에 대한 것일 것 같습니다. 전체의 엔트로피가 증가한다는 것은 개별의 모든 과정의 엔트로피가 증가한다는 의미가 아닙니다. 글로써 다 설명하기에 어려운 부분이 있습니다. 엔트로피에 관한 위키피디아 내용을 좀 살펴보시길 바랍니다.

• 2018-06-11
• 2024-12-12 수정