과학 분야에서 특정 방정식은 두 가지 사이의 관계를 확립하는 데 중요한 역할을합니다. 예를 들어 Boltzmann의 방정식은 열역학과 통계 물리학의 다리입니다.
특정 이야기에는 종종 두 가지 측면이 있으며 과학 분야는이 속담에 예외가 아닙니다.
일반적으로 열역학 및 통계 역학은 유사한 문제를 해결하려고하지만 다른 관점에서 볼 수 있습니다. 전자는 거시적 수준에서 그렇게하고 후자는 현미경 수준에서 작동합니다.
열역학은 열, 작업, 압력 및 온도와 다른 형태의 에너지와 재료의 물리적 매개 변수 및 특성의 관계를 다룹니다.
반면에 통계 역학은 통계적 및 확률 적 방법을 적용하여 가스의 원자와 분자의 거동을 확립합니다 (일반적으로)
이 두 가지 물리 지점에는 고전적인 열역학의 발전으로 인해 통계 역학이 발생하는 통계 역학과 함께 서로 겹치는 넓은 영역이 있다고 말하는 것은 공평합니다. 따라서 둘 사이에 관계가 있어야한다는 것은 분명합니다. 이 링크를 바닥에서 이해하려고 노력해 봅시다!
엔트로피의 개념
엔트로피는 1850 년 독일 물리학 자 루돌프 클로시우스 (Rudolf Clausius)가 소개 한 매우 중요한 열역학의 개념입니다.
일반적으로 엔트로피는 고려중인 시스템의 무질서성의 양을 나타냅니다. 그것은 종종 시스템에서 불확실성의 개념과 관련이 있습니다. 그것은 상태 함수로, 그 값은 주가 따르는 초기 및 최종 위치에 따라 다르지만 경로에 있지 않음을 의미합니다. 그것은 또한 광범위한 양이므로 고려한 물질의 양에 비례한다는 것을 의미합니다.
구체적으로 말하면, 엔트로피는 시스템의 분자 장애 또는 무작위성의 측정이며, 시스템의 특성을 결정하는 데 중요한 역할을합니다.
높은 엔트로피는 더 많은 혼란을 의미합니다. 우주는 열역학 제 2 법칙에 의해 제안 된 바와 같이 더 많은 혼란으로 나아가고있다. (사진 크레딧 :AIYOSHI597/SHUTTERSTOCK)
엔트로피가 시간이 지남에 따라 시간이 지남에 따라 인생이 더 복잡해지는 이유에 대한 답이 될 수 있다는 점에 주목하는 것은 흥미 롭습니다. 이제 당신은 무엇을 비난 해야할지 알고 있습니다!
열역학 제 2 법칙에 의해 제안 된 바와 같이, 분리 된 또는 폐쇄 시스템의 총 엔트로피는 항상 증가하거나 일정하게 유지되지만 결코 감소하지 않습니다. 이 법은 열역학 및 통계 역학 모두에서 특별한 자리를 차지하고 있습니다.
이 인용문은 Stephen Hawking의 '짧은 역사'라는 책에서 나온 것입니다
마이크로 스테이트의 개념
통계 역학, 즉 거시적 및 마이크로 스테이트에서 두 가지 용어가 널리 사용됩니다.
마이크로 스테이트는 에너지, 운동량 및 위치 측면에서 시스템의 모든 분자의 특정 구성이다. 거대 기간은 온도, 부피, 압력, 분자 수 등과 같은 동일한 열역학적 양을 가진 시스템의 가능한 모든 마이크로 스테이트의 수집입니다.
통계 역학에서, 연구자들은 주로 시스템의 미세 조절 테이트와 관련이 있으며, 그들의 자세한 연구는 시스템의 본질을 현미경으로 보여줍니다. 이것은 차례로 엔트로피를 결정하는 데 유용합니다. 또한 동일한 조건 하에서 해당 미세 조상의 거동을 평균하여 시스템의 거시적 거동을 근사화 할 수 있습니다.
마이크로 스테이트는 또한 통계 역학에서 파생 된 많은 계산 및 결과의 기초를 형성합니다.
볼츠 만 방정식-둘 다 연결하는 관계
열역학 및 통계 역학은 모두 공통 근거를 가지기 때문에 특정 관계는 둘 사이의 다리를 형성합니다. 이 방정식은 다음과 같이 이상적인 가스에 대해 열역학적 엔트로피와 이상적인 가스와 관련이 있습니다.
s =k log w
이 방정식은 Boltzmann의 방정식 또는 Boltzmann-Planck 방정식으로 알려져 있습니다.
여기서, S는 엔트로피를 나타내고, w는 가스의 특정 거대 기화물에 해당하는 마이크로 스테이트의 수를 나타내고, K는 Boltzmann의 일정한 1.380649 × 10-23 J/k.
를 나타냅니다.이 방정식은 1872 년에서 1875 년 사이에 오스트리아 물리학 자 루드비히 볼츠 만 (Ludwig Boltzmann)에 의해 공식화되었으며, 나중에 독일 물리학자인 맥스 플랑크 (Max Planck)에 의해 1900 년에 수정되어 현재의 형태를 제공했다.
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Ludwig Boltzmann은 오스트리아 물리학 자로 물리학 분야에서 많은 유명한 작품으로 인정 받았습니다. (사진 크레딧 :Mirt Alexander/Shutterstock)
흥미롭게도 Boltzmann의 방정식은이 단순한 방정식을 통해 클래식 세계를 확률 적 접근의 세계와 관련이 있습니다. 이 방정식은 마이크로 스테이트와 거시적 사이에 상호 연결되어 있기 때문에 과학의 필수품으로 알려져 있습니다.
우주는 열역학의 제 2 법칙을 매우 신중하게 따르고 그것을 위반하지 않는 것 같습니다.
세부 사항, 민감한 귀, 분석 뇌의 예리한 눈은 보편적 신비를 공개하려는 우리의 추구에서 인류에게 축복입니다! 호기심 안경을 항상 유지하십시오!
