❄️ 열역학 제3법칙: 절대영도에서는 정지!

📌 열역학 제3법칙이란?

어떤 계(system)의 온도가 절대영도(0 K, -273.15°C)에 가까워질수록, 그 계의 엔트로피는 0에 가까워진다.

즉, 절대영도에서는 분자의 운동도, 무질서도도 없기 때문에 엔트로피가 0이 된다는 뜻입니다.

 

🌡️ 절대영도란?

• 0K = -273.15°C
• 이론적으로 분자의 열운동이 완전히 멈추는 온도
• 하지만 현실에서는 절대영도에 도달하는 것이 불가능합니다. 아무리 온도를 낮춰도 0K에는 도달하지 못하죠.

열역학 제3법칙의 설명

 

온도가 낮아질수록 엔트로피가 줄어드는 T → 0일 때 S → 0 이 도달한다.  "절대영도" 에서 분자의 움직임이 멈추고 계(system)의 무질서도(엔트로피)가 이 된다.

 

🧊 쉽게 풀어보기

• 냉장고, 액화질소, 극저온 장비 등은 열을 빼앗아 점점 낮은 온도를 만들 수 있지만, 완벽하게 0K에 도달할 수는 없습니다.
• 왜냐하면 엔트로피를 완전히 0으로 만들 수 없기 때문입니다.

 

🧪 실생활 관련성

• 초전도체: 온도를 극도로 낮추면 전기저항이 사라지는 현상
• 양자컴퓨터: 큐비트가 안정적으로 작동하기 위해 극저온 환경 필요
• 물리학 실험: 물질의 특성을 절대영도 근처에서 연구

 

📐 수식 표현

• T: 절대온도
• S: 엔트로피 (무질서도)