[자연과학] 엔트로피를 읽고

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엔트로피는 무엇이며 왜 이것이 자연에서 일어나는 어떤 과정의 자발성과 상관이 있는 것일까? 이것은 지금부터 겨우 대답을 시작할 수밖에 없는 난해한 질문이다.
이 문제에서 볼츠만은 고전열역학의 범위에서 몇 발짝 벗어나서 미시적인 분자 수준에서 검토해 보았다. 두 개의 공간중에 한 쪽으로만 분자들이 모이는 경우를 확률로 접근해 본 것이다. 하지만 양쪽에 골고루 분자배치가 일어나는 경우가 훨씬 가능성이 크기 때문에 위와 같이 분자들이 한쪽으로만 모이는 경우는 볼 수 없는 것이다. 이런 통계열역학적인 방법은 자연에서의 자발적 변화에 대해서 쉽게 접근하는 길을 열어 주었다. 열역학 제 1법칙에 의하면 에너지는 상호변환이 가능하다는 것을 설명해준다. 그렇다면 물에 잉크를 떨어뜨렸을 때 잉크는 퍼지기도 하고 다시 한 방울로 모이기도 해야 한다. 하지만 우리는 그런 현상을 관찰할 수 없다. 이렇게 우리가 너무 당연하게 여기던 현상을 설명해주는 것이 열역학 제 2법칙이고 여기서 엔트로피의 개념이 나오게 된 것이다. 에너지가 변환될 때에는 분산되는 상태로 한 방향으로만 변환되며 이렇게 분산되는 에너지 즉 다시 사용할 수 없게 되는 에너지를 엔트로피라 한다. 열역학 제 2법칙에서는 이 세상의 모든 현상이 엔트로피가 증가하는 방향으로만 흐른다고 한다.

참고 자료

엔트로피