2-7 열역학 법칙

기초과학에서의 열역학

열역학은 에너지를 공부하는 학문 또는 물질의 성질과 상태를 이해하는 학문이라고 할 수있다. 물질이란 무엇이며, 물질이 어느 조건하에서 어떤 상태에 있다고 하는 것이 무엇을 의미하는 가를 이야기하는 것이 열역학이다. 또 다른 표현으로 열과 일 그리고 에너지의 관계를 체계적으로 규명하는 학문이라고 할 수도 있다. 열역학은 과학과 공학의 여러 분야에서 근간을 이루는 학문으로, 과학의 기초를 공부하는 과정 에서 조금씩 공부하였다. 일반물리학의 교과서에서는 아마도 다음에 열거한 것처럼 여러 가지 제목으로 나뉘어져 있었을 것이다.

온도 (Temperature)

열과 열역학의 제1법칙 (Heat and the First Law of Thermodynamics) 

기체 운동론 (Kinetic Theory of Gases) 

엔트로피와 열역학의 제2법칙 (Entropy and the Second Law of Thermodynamics)

(1)열역학 제0법칙

만약 두 개의 계가 다른 세번째 계와열적 평형 상태에 있으면 이두 개의 계는 반드시 서로에 대해 열적 평형 상태이어야 한다는 것이다. 이법칙은 온도를 정의하는 하나의 방법이다.

(2)열역학 제1법칙

고립된 계의 에너지는 일정하다는 것이다. 에너지는 다른 것으로 전환될 수 있지만 생성되거나 파괴될 수는 없다. 열역학적 의미로는 내부 에너지의 변화가 공급된 열에 일을 빼준 값과 동일하다는 말이다.

(3) 열역학 제2법칙

만약 어떤 닫힌 계의 엔트로피가 열적 평형 상태에 있지 않다면 엔트로피는 계속 증가해야 한다는 법칙이다. 닫힌 계는 점차 열적평형 상태에 도달하도록 변화한다.(즉, 엔트로피를 최대화하기 위해 계속 변화한다.)

(4) 열역학 제3법칙

온도가 0K로 접근하면, 순수한 물질의 엔트로피는 0에 접근된다.

순수 결정성 물질의 엔트로피는 절대 온도에서 0이다.