열역학이나 통계역학에 대한 기초수준의 지식도 미달된 채로 망상속의 입물리만 떠드는

120을 보다가 퀴즈를 냄.

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위의 그림에서 보듯이 여러 정지 돌머가리 입자들이  병신진 운동을 하고 있다.

이들의 운동에너지는 온도랑 관계가 있을까?


열역학적으로 다중이 앙상블에서 정의된 에너지란 각 입자들이 전이(transision)가능하고

교환(exchange)가능한 에너지의 총합을 말한다. 병신진 운동 에너지는 서로 전이할 수 없으며

상태이동이 불가능하므로 열에너지가 아니다.


이때 각 입자의 (열)에너지는 [   ] 를 최대로 하는 볼츠만 분포를 따르게 된다.

볼츠만 분포는

gif.latex?e^{-%5Cbeta E}

로서 이 분포의 에너지 비례 factor인 β의 역수를 kT라고 부르며 이때 T가 온도로서 정의된다.

고등학교에서배우는 평균운동에너지=(3/2)kT는 이 정의로부터 유도된 최종 결과물일 뿐이다.

병신진 운동 에너지는 볼츠만 분포를 가지지 않으며, 따라서 열에너지가 아니라는 것을 쉽게 알 수 있다.


열에너지에 기여하는 것은 내부의 각입자들이 degree of freedom을 갖는 운동 뿐이다.

그 외의 병신진 운동 에너지를 비롯하여 전체 회전에너지, 화학에너지, 위치에너지들은 열역학적 입장에서는

기저(바닥) 에너지이다.


단적인 예로 열에너지는 다른 에너지로 다시 변환될 때 100%변환될 수 없으며, 이렇게 되면 엔트로피 법칙 위배이다.

돌머가리들이 땅에 충돌하면 운동에너지가 열에너지로 변화된다. 하지만 열에너지는 그대로 원래의 운동 에너지로

복구 될 수는 없다. 땅에떨어진 돌머가리들이 열에너지를 흡수하여 공중으로 다시 점프할 수 없는 것과 같다.

그렇기 때문에  병신진 운동에너지는 열 에너지가 아니다. 병신진 운동에너지는 그 자체로 위치에너지,

전기에너지, 열에너지 등으로 100% 변환 될 수 있기 때문이다.


120=자돌머갈만을 위한 10초 물리 상식 퀴즈:

위 내용에서 [  ] 에 들어갈 단어는?


물리이야기:

120=자돌머갈이 하루에 한번씩 읽어야 하는 글

http://gall.dcinside.com/physicalscience/87020