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5일 동안 고민하던 엔트로피를 드디어 이해하는데 성공함...

아래는 엔트로피에 대한 설명, 그 외에 잡탕 지식들

일단 엔트로피에 대해서 이해하지 못하고 있던거: 엔트로피의 정의 S=Q/T 에서 분모에 T는 왜 있는건가?

이제 이거에 대한 답을 깨달았는데...

일단 찬 물 - 뜨거운 물이 있는 컵을 상상해보자. 이 컵이 서로 딱 달라붙어있어서 열이 이동하는거지.

그러면 분명 뜨거운 물은 차가워지니 뜨거운 컵의 엔트로피는 감소  （S1<0）

차가운 물은 뜨거워지니 차가운 컵의 엔트로피는 증가 （S2>0）

그러면 둘이 합치면 전체 엔트로피는 딱 맞게 0? 이 되어야할 것 같지만... 실제로는 그렇지 않음 （S=S1+S2=0?）

실제로 전체 엔트로피는 양수이다...（S=S1+S2>0）

그러면 어디서 *여분의 엔트로피*가 생겨난걸까?

답은 |S1|<|S2|라는 점이다. 

풀어서 설명하자면, 뜨거운 물의 엔트로피 감소량이 더 적다. 차가운 물의 엔트로피 증가량보다.

（그림판으로 개열심히 그림）

그림으로 표현하면 위와 같다. 위로 올라갈수록 온도가 높아지지만 넓이는 작다.

같은 열（Q,높이）를 주어도 온도가 다르면 넓이는 다른 것이다.

이때 넓이가 엔트로피를 표현한다.

다른 말로는, 온도가 높으면 열 좀 받아도 별 영향이 없지만, 낮은 온도일 때는 적은 열로도 큰 영향을 만들 수 있다는 것.

막상 적고 보니...개짧네...난 이걸 이해하는데 5일이나 썼는데...

내 시간 돌리도!!!!

（아래는 그 다음에 떠오른 여러 의문들+답변들. 참고로 답변들은 뇌피셜이 좀 많아서 틀렸을 수도?）

Q） 그림을 보니 생각이 난 건데, 온도 차가 나면 가역이라는건 절대 불가능한건가? 그러니까, 온도 별로 열에 대한 반응 정도를 일정하게 만들 수 있지 않을까? 위 그림의 삼각형을 직사각형으로 바꿀 수 없냐는 뜻.

A） ㄴㄴ 그림의 삼각형을 직사각형으로 바꾸는건 불가능. 그건 그냥 우주를 재창조하는 수준. 왜냐면, 미시적으로 입자의 다양한 종류의 운동을 제한해야하는건데 그런건 불가능.

Q） 파울리 원리에 따르면 페르미온은 겹치는 위상을 가질 수 없으니, 에너지 별로 위상을 한칸씩만 남겨두면 직사각형 만들 수 있을 거 같은데?

A） 그럴듯하게 들리고, 또 어떻게든 위상을 한칸씩 남겨만 둔다면 가능은 함. 물론...그런 양자 위상을 고정하는 기술같은건 없음. （아마도?）

Q） 백색 왜성이 파울리 원리랑 연관이 있다고 하던데?

A） 맞음. 백색 왜성은 엄청난 중력 때문에 원래는 찌부러져야하는데, 파울리 원리가 막고 있음. 구체적으로 설명하자면, 백색 왜성은 엄청난 중력으로 모든 입자가 뭉쳐버림. 이때 수많은 전자들은 서로 물리적 위치가 아주 가까워서 서로가 구별되어야함（파울리 원리）. 낮은 위상부터 차례로 채워지지만 자리는 매우 부족하고, 그로 인해 아주 많은 전자들이 높은 에너지를 갖게 됨. 이 에너지로 인해 서로를 밀어내게 되고, 이게 백색 왜성이 찌부러지는거에 대항하는 힘임. 이걸 축퇴압이라 부름. （아마도?） 물론 중력이 충분히 세면 이 축퇴압마저 무시할 수 있음.

Q） 중력이 너무 세서 전자들의 축퇴압마저 무시한다면 어케됨? 파울리 원리 깨짐?

A） ㄴㄴ 파울리 원리는 여전히 작동중. 중성자별이 됨. 중력에 의해 전자랑 양성자가 합쳐지는 역베타붕괴가 일어나고, 싹다 중성자가 됨. 이제 중성자들이 파울리 원리에 따르면서 서로를 밀어냄. 중성자 축퇴압. 물론...중력이 충분히 세면 이것도 무시할 수 있음（ㅋㅋㅋㅋ）

Q） 중력이 너무 세서 중성자들의 축퇴압마저 무시한다면 어케됨? 파울리 원리 깨짐?

A） ㄴㄴ 파울리 원리는 여전히 작동중. 블랙홀이 됨. 블랙홀 내부에선 무슨 일이 일어나는지 아무도 모르니 일단 파울리 원리도 작동중인거임（ㅋㅋㅋㅋ）

Q） 백색 왜성, 중성자별의 엔트로피는 0일까? 전부 낮은 위상부터 차례로 정렬되었으니까?

A） 맞말이긴함. 0K의 백색왜성, 중성자별이라면 맞말임. 실제로는 온도가 있고 아주 미약하게 입자들이 자유로울 여지가 있으니 엔트로피는 0보다 살짝 큼.

Q） 내 손과 책상을 겹치고 싶어요. 책상을 개쌔게 눌러도 손이 책상속으로 들어가지는 않는데, 내가 손으로 책상을 누를 때 내 손에서 느껴지는 이 압력의 정체는?

A） 일단은 전자기력임. 손의 전자, 책상의 전자들이 반발하면서 느끼는 힘임.

Q） 그러면 중성자별만큼 개쌘 힘으로 책상을 누르면? 그러면 책상과 내 손이 겹쳐질까?

A） 위에서 말한 전자기력을 무시할만큼 힘이 강해서, 손과 책상의 물리적 위치가 동일해질 정도라면 이제 파울리 원리가 작동함. 위에서 말한 백색왜성, 중성자별처럼 파울리원리가 그걸 막음.

Q） 일정한 부피 내에 존재할 수 있는 엔트로피의 양에도 한계가 있을까?

A） 있음. 베켄슈타인 한계가 바로 이 개념임. 또, 홀로그래피 원리와도 연관있음. 블랙홀은 엔트로피가 가장 높은 객체임. 이에 대한 정보량을 호킹과 베켄슈타인이 제안한 식이 있는데, 이에 따르면 정보량은 부피가 아니라 표면적에 비레함. （무슨 개어려운 내용이라 이해하려면 공부 좀 더 해야할듯） 

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분명 물리화학 교재를 공부하는 중이었는데 질문이 꼬리에 꼬리를 물다보니 양자역학...

하지만 이런거 하려고 휴학한거니 후회하지 않는다!