화2 하는분 잠깐와보세요

Question

dS계랑 dS주위랑 dS전체의 차이를 못느끼겠어요... 문제풀면서 보면 dS계구하는방법이랑 dS전체구하는방법이 발인지 비자발인지 판단하는것으로 똑같은거같은데 ..

articaldo · Accepted Answer

entropy는 extensive variable 입니다. 즉, net entropy를 구하려면, 각각의 entropy를 linear하게 더하면 되지요. 
거기서, S(tot)=S(sys)+S(surr) 가 나온 것입니다.
우리가 살고 있는 곳은 우주(universe) 입니다. 즉, 우리가 주변에 보는 모든 반응은 어떻게 보면, universe가 system(정확히는 isolated system) 입니다. 즉, 자발적인 반응은 universe의 entropy가 증가해야 일어난다는 점을 알 수 있습니다. 이 때, universe는 열역학적으로는 isolated system이기에, universe의 net entropy가 증가하면 그 반응은 자발적인 반응이 됩니다. (구지 반응이 아니라도 모든 열역학적 과정도 다 포함됩니다.)
즉, 우리가 임의로 잡은 system (ex: 지구, 실험실 안 비커 등등) 은 universe에 속한 부분집합에 의한 것이고, 이 system안의 entropy는 universe전체의 entropy의 일부입니다. 즉, 우리가 임의로 잡은 system의 entropy가 감소한들 system외의 universe (다른 말로 surrounding) 의 entropy가 증가하면, net entropy(universe entropy)가 증가할 수 있음을 알 수 있습니다. 
이를 이용하여 만든 것이 free energy 입니다. free energy (G) = enthalpy(H) - T(temperature)S(entropy) 로 정의된 것이 바로 gibbs free energy 입니다.
위 식을 한번 미분해보면, 
dG=dH-(dT)S-TdS=dH-TdS 입니다. (쉽게 설명하기 위해서 등온과정임을 가정합니다. 근데, 글쓴분의 오해를 방지하기 위해 더 언급하지는 않겠다만, 이게 사실 엄청난 모순입니다.)
우리가 아는 공식이 나왔네요.
위 공식이 
dS(net)=dS(system)+dS(surrounding) 에서 도출된 식이라고 화2 교과서에서 봤죠? 실제로 위의 내용도 논의해주면 조금 더 좋을텐데, 교과서에선 너무 이를 simple하게 논의했더군요.

articaldo · Answer

'무질서도' 라는 표현은 상당히 잘못된 표현입니다. 이게 엔트로피가 사회과학쪽으로 들어가면서 'disorder' 라는 이상한 개념으로 변질된건데, 무질서의 정도로만 생각하면 엔트로피에서 굉장한 오개념을 불러일으킬 수 있죠.
일단, 화2 교육과정에선 계수 비교를 통해 dS(dot) 을 판정하라고 제시하고 있습니다. 계수비교법은 오직 표준 엔트로피를 관찰할 때만 쓸 수 있습니다. 
universe의 엔트로피는 그냥 자유에너지의 부호 또는, 어떤 것이 자발적으로 일어나면 그냥 쉽게 판정할 수 있죠.
화2 교육과정에서 S(system)의 부호는 표준상태에서의 부호밖에 알 수 없습니다. 
나머지는 시험에 안나옵니다. 
궁금하면, 제가 올린 글 한번 참조해보세요.

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