엔트로피란 무엇일까요? - 제프 필립스: 영어 학습 노트

There's a concept that's crucial to chemistry and physics. 표현 묶음

화학과 물리학에서 매우 중요한 개념이 있습니다.

It helps explain why physical processes go one way and not the other. 해설

물리적 과정이 왜 한 방향으로만 진행되는지 설명하는 데 도움이 됩니다.

Why ice melts,

얼음이 왜 녹는지,

why cream spreads in coffee,

크림이 왜 커피에 퍼지는지,

why air leaks out of a punctured tire.

펑크 난 타이어에서 왜 공기가 빠져나가는지 말이죠.

It's entropy,

그것은 엔트로피입니다.

and it's notoriously difficult to wrap our heads around. 관용구

그리고 이해하기 극도로 어려운 것으로 악명이 높습니다.

Entropy is often described as a measurement of disorder. 전개 흐름

엔트로피는 종종 무질서도의 측정값으로 설명됩니다.

That's a convenient image,

그것은 편리한 이미지이지만,

but it's unfortunately misleading.

안타깝게도 오해의 소지가 있습니다.

For example,

예를 들어,

which is more disordered?

어느 것이 더 무질서할까요?

A cup of crushed ice

잘게 부순 얼음 한 컵과

or a glass of room temperature water?

상온의 물 한 잔 중 말입니다.

Most people would say the ice,

대부분의 사람들은 얼음이라고 말하겠지만,

but that actually has lower entropy.

사실 그것이 더 낮은 엔트로피를 가집니다.

So here's another way of thinking about it, 전개 흐름

그래서 여기 확률을 통한

through probability.

또 다른 사고방식이 있습니다.

This may be trickier to understand,

이해하기 더 까다로울 수 있지만,

but take the time to internalize it, 표현 묶음

시간을 들여 완전히 내면화한다면,

and you'll have a much better understanding of entropy. 문법

엔트로피를 훨씬 더 잘 이해하게 될 것입니다.

Consider two small solids,

두 개의 작은 고체를 생각해 봅시다.

which are comprised of six atomic bonds each. 어휘 쓰임

각각 6개의 원자 결합으로 구성되어 있습니다.

In this model,

이 모델에서,

the energy in each solid is stored in the bonds.

각 고체의 에너지는 결합에 저장됩니다.

Those can be thought of as simple containers, 표현 묶음

이것들은 단순한 용기로 생각할 수 있으며,

which can hold indivisible units of energy,

나눌 수 없는 에너지 단위인

known as quanta. 문화 배경

양자를 담을 수 있습니다.

The more energy a solid has,

고체가 더 많은 에너지를 가질수록,

the hotter it is.

더 뜨겁습니다.

It turns out that there are numerous ways that the energy can be distributed in the two solids 해설

각 고체가 동일한 총 에너지를 유지하면서도,

and still have the same total energy in each.

두 고체에 에너지가 분배될 수 있는 수많은 방법이 있음이 밝혀졌습니다.

Each of these options is called a microstate. 문화 배경

이러한 각각의 선택지를 미시상태라고 부릅니다.

For six quanta of energy in solid A

고체 A에 6개의 에너지 양자가 있고

and two in solid B,

고체 B에 2개의 양자가 있을 때,

there are 9,702 microstates.

9,702개의 미시상태가 있습니다.

Of course,

물론,

there are other ways our eight quanta of energy can be arranged.

8개의 에너지 양자가 배열될 수 있는 다른 방법들도 있습니다.

For example,

예를 들어,

all of the energy could be in solid A

모든 에너지가 고체 A에 있고

and none in B,

B에는 없을 수도 있으며,

or half in A and half in B.

혹은 A에 반, B에 반이 있을 수도 있습니다.

If we assume that each microstate is equally likely, 문법

각 미시상태가 발생할 가능성이 동일하다고 가정하면,

we can see that some of the energy configurations have a higher probability of occurring than others. 표현 묶음

일부 에너지 배치가 다른 것보다 발생할 확률이 더 높다는 것을 알 수 있습니다.

That's due to their greater number of microstates. 표현 묶음

그것은 그것들이 더 많은 수의 미시상태를 가지기 때문입니다.

Entropy is a direct measure of each energy configuration's probability.

엔트로피는 각 에너지 배치의 확률을 직접적으로 측정하는 것입니다.

What we see is that the energy configuration in which the energy is most spread out between the solids 문법

우리가 보는 것은 고체들 사이에 에너지가 가장 많이 퍼져 있는 에너지 배치가

has the highest entropy.

가장 높은 엔트로피를 가진다는 것입니다.

So in a general sense, 전개 흐름

따라서 일반적인 의미에서,

entropy can be thought of as a measurement of this energy spread.

엔트로피는 이러한 에너지의 퍼짐을 측정하는 것으로 생각할 수 있습니다.

Low entropy means the energy is concentrated.

낮은 엔트로피는 에너지가 집중되어 있음을 의미합니다.

High entropy means it's spread out.

높은 엔트로피는 퍼져 있음을 의미합니다.

To see why entropy is useful for explaining spontaneous processes 해설

뜨거운 물체가 식는 것과 같은 자발적인 과정을 설명하는 데

like hot objects cooling down,

왜 엔트로피가 유용한지 보려면,

we need to look at a dynamic system where the energy moves.

에너지가 이동하는 역학적 시스템을 살펴봐야 합니다.

In reality,

현실에서,

energy doesn't stay put. 관용구

에너지는 가만히 있지 않습니다.

It continuously moves between neighboring bonds.

이웃한 결합들 사이를 끊임없이 이동합니다.

As the energy moves,

에너지가 이동함에 따라,

the energy configuration can change.

에너지 배치도 바뀔 수 있습니다.

Because of the distribution of microstates,

미시상태의 분포 때문에,

there's a 21% chance that the system will later be in the configuration 문법

시스템이 나중에 특정 배치에 있을 확률은 21%입니다.

in which the energy is maximally spread out. 표현 묶음

그 특정 배치는 에너지가 최대로 퍼져 있는 상태입니다.

There's a 13% chance that it'll return to its starting point 표현 묶음

출발점으로 돌아갈 확률은 13%이고,

and an 8% chance that A will actually gain energy.

A가 실제로 에너지를 얻을 확률은 8%입니다.

Again,

다시 말해,

we see that because there are more ways to have dispersed energy and high entropy 문법

집중된 에너지보다 에너지가 분산되고

than concentrated energy,

높은 엔트로피를 가지는 방법이 더 많기 때문에,

the energy tends to spread out.

에너지는 퍼져나가는 경향이 있음을 알 수 있습니다.

That's why if you put a hot object

그것이 뜨거운 물체를

next to a cold one,

차가운 물체 옆에 두면,

the cold one will warm up

차가운 것은 따뜻해지고

and the hot one will cool down.

뜨거운 것은 식는 이유입니다.

But even in that example, 문법

하지만 그 예에서조차,

there is an 8% chance that the hot object would get hotter.

뜨거운 물체가 더 뜨거워질 확률이 8%나 됩니다.

Why doesn't this ever happen in real life?

왜 실생활에서는 이런 일이 절대 일어나지 않을까요?

It's all about the size of the system. 표현 묶음

그것은 전적으로 시스템의 크기 때문입니다.

Our hypothetical solids only had six bonds each.

우리의 가상 고체는 각각 6개의 결합만 가지고 있었습니다.

Let's scale the solids up to 6,000 bonds 구동사

고체의 크기를 6,000개의 결합과

and 8,000 units of energy.

8,000단위의 에너지로 키워봅시다.

And again,

그리고 다시 한 번,

start the system with three quarters of the energy in A

시스템의 에너지를 A에 4분의 3,

and one quarter in B.

B에 4분의 1을 두고 시작합니다.

Now we find that the chance of A spontaneously acquiring more energy 어휘 쓰임

이제 우리는 A가 자발적으로 더 많은 에너지를 얻을 확률이

is this tiny number.

이렇게 아주 작은 숫자라는 것을 알게 됩니다.

Familiar everyday objects have many, 문법

우리에게 친숙한 일상적인 물체들은

many times more particles than this.

이것보다 훨씬, 훨씬 더 많은 입자들을 가지고 있습니다.

The chance of a hot object in the real world

현실 세계에서 뜨거운 물체가

getting hotter is so absurdly small, 문법

더 뜨거워질 확률은 터무니없이 작아서,

it just never happens.

그냥 절대 일어나지 않는 것입니다.

Ice melts, 전개 흐름

얼음이 녹고,

cream mixes in,

크림이 섞이고,

and tires deflate

타이어 바람이 빠지는 것은

because these states have more dispersed energy than the originals.

이 상태들이 원래의 상태보다 에너지가 더 분산되어 있기 때문입니다.

There's no mysterious force nudging the system towards higher entropy. 관용구

시스템을 더 높은 엔트로피로 밀어붙이는 신비한 힘 같은 것은 없습니다.

It's just that higher entropy 말투와 의도

단지 더 높은 엔트로피가

is always statistically more likely.

통계적으로 항상 일어날 가능성이 더 높을 뿐입니다.

That's why entropy has been called time's arrow. 관용구

그래서 엔트로피가 시간의 화살이라고 불려왔던 것입니다.

If energy has the opportunity to spread out, 문법

에너지가 퍼져나갈 기회가 있다면,

it will.

그것은 퍼져나갈 것입니다.