자발적 과정과 열역학 제1법칙

자발적 과정과 열역학 제1법칙

 

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따뜻한 물속에 얼음을 넣었을 때,

2가지 경우(열의 이동 방향)를 생각해보자.

 

A. 얼음은 녹고, 물은 차가워진다.

B. 따뜻한 물은 더 따듯해지고, 얼음은 더 차가워진다.

 

 

 

어느 것이 자발적 과정인가?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A. 열은 온도가 보다 높은 물질에서 보다 낮은 물질 쪽으로, 자발적으로 이동한다.

∴ 자연에서 일어나는 모든 과정은 오로지 한 방향으로만 자발적으로 일어난다.

 

 

 

 

여기서 주목할 점은,

A, B 과정 둘 다 [ 얼음 + 물 ]이 가지는 ‘전체 에너지는 변함이 없다(일정하다)’라는 점이다.

 

 

 

예를 들어,

A. 얼음(0℃) + 물(20℃) → 물(10℃) + 물(10℃)

B. 얼음(0℃) + 물(20℃) → 얼음(-10℃) + 물(30℃)

 

 

 

즉, 열역학 제1법칙에는 모순(위반)되지 않는다.

( 열역학 제1법칙 = 에너지 보존의 법칙 )

 

 

 

따라서 열역학 제1법칙(내부 에너지, 엔탈피 개념)만으로는 자발적 과정의 방향을 완벽하게 예측할 수 없다는 것이다.

 

 

 

 

온도에 따라 방향이 바뀌는 자발적 과정.