비가역반응 뜻, 정반응과 역반응 의미, 공학 열역학과 화학법칙의 개념차이

비가역 반응, 공학 열역학과 화학법칙의 개념차이

비가역반응 뜻, 개념 쉽게 이해하기

비가역반응은 물리화학법칙이나 에너지 이론을 설명할 때, 반응이 한 방향으로 일어난 후 다시 자연히 돌아오지 않는 반응을 뜻한다. 대표적인 사례가 바로 비커에 담긴 투명 액체에 잉크를 뿌리는 것으로 자주 설명되곤 한다.

가역,비가역,용어설명

잉크가 액체에 닿기 직전에는 방울의 형태로 인력에 의해 유지되지만 액체 들어가고 나서부터는 잉크가 액체 전체에 퍼져서, 다시 방울의 형태로 돌아오지 않는다. 이것이 바로 대표적인 비가역반응이다. 연료를 태웠을 때, 분해된 연료의 형택, 즉 에너지원이 응집된 형태로 돌아오지 않는 열역학적 반응도 비가역반응이라고 할 수 있다.

정반응과 역반응

어떠한 반응의 방향을 표현할 때 정반응, 역반응이라고 표현하기도 한다. 에너지의 밀도 상태가 낮아지는 방향, 인위적인 일(힘)의 투입 없이 발생하는 반응의 방향을 정반응이라고 하고, 이 정반응에 반대되는 반응을 역반응이라고 한다. 화학에서는 반응식의 좌측에서 우측 방향으로 발생하는 반응을 정반응, 우측에서 좌측 방향으로 발생하는 반응을 역반응으로 설명하기도 한다.

정반응과 역반응, 가역과 비가역

공학 열역학(에너지 관점)과 자연이론(물리화학법칙)에서의 가역 비가역 개념차이

엄밀히 따지면, 물리(열역학)에서 이야기하는 비가역반응과 가역반응의 의미와, 화학에서의 정반응, 역반응은 개념이 약간 다를 수 있다. 물리에서는 완전한 가역반응이라는 것은 이론적으로만 존재한다. 왜냐하면 열이라는 것은 항상 외부요인에 의해 손실(loss)이 발생할 수밖에 없다. 1종영구기관을 만들 수 없는 이유도, 우리가 아무리 강력한 단열재를 이용해서 열손실을 차단하더라도 실제 세상에서는 미세한 열손실이 발생할 수밖에 없기 때문이다.

가역사이클로 알려진 카르노사이클도 이론적으로만 존재한다. 에너지보존이 될 수 없는 이유는 열역학적으로 비가역적인 세상에 살고 있기 때문이다. 그러나 화학에서 비가역은 단순히 물질의 반응이 정방향에서 역방향으로 일어난 경우를 의미하기 때문에 분자단위의 열손실(에너지 손실), 아주 미시적인 관점의 부피와 밀도변화는 무시한 상태라고 볼 수 있다. 물질의 반응이 정방향에서 역방향으로 돌아오는 순간 가역이라고 할 수 있기 때문에 자연화학에서 비가역은 열역학에서의 비가역보다 훨씬 덜 엄격한 개념이라고 할 수 있다.

에너지는 이론적으로 항상 보존된다.

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