경상국립대학교 물리학과
통계물리1 교과목 보조자료

Ten browser simulations that accompany the course, from temperature and energy to entropy, free energy and phase transformations. Open any demo to change the parameters and watch the physics respond.

온도와 에너지에서 엔트로피, 자유 에너지, 상변화까지, 강의와 함께 보는 열 가지 브라우저 시뮬레이션입니다. 데모를 열어 매개변수를 바꾸며 물리 현상이 어떻게 달라지는지 확인해 보세요.

Created by Claude Opus 5.5, based on the lecture notes by Prof. Sang Hoon Lee.이상훈 교수의 강의 노트를 바탕으로 Claude Opus 5.5가 만들었습니다.

Continued in Statistical Physics 2 (Schroeder, Chapters 6–8): Boltzmann and Gibbs statistics, quantum gases, and the Ising model.이어지는 과목 통계물리2(Schroeder 6–8장): 볼츠만 통계와 깁스 통계, 양자 기체, 이징 모형.

Energy in solid A, qA 고체 A의 에너지
How often each qA occurs 각 qA가 나타나는 빈도

Two Einstein solids, A with NA = 40 oscillators and B with NB = 60, share q = 100 energy quanta. Quanta hop at random so that every microstate is equally likely. Starting with all the energy in A, the system drifts to the macrostate with the largest multiplicity ΩAΩB and then fluctuates around it: the histogram (bars, after the first approach to equilibrium) follows ΩAΩB (dashed). That most probable division, qA : qB = NA : NB, is where the two solids have the same temperature.진동자 NA = 40개인 아인슈타인 고체 A와 NB = 60개인 고체 B가 에너지 양자 q = 100개를 나눠 가집니다. 양자는 모든 미시 상태가 똑같은 확률로 나타나도록 무작위로 옮겨 다닙니다. 처음에 에너지를 모두 A에 몰아 두어도, 계는 겹침수 ΩAΩB가 가장 큰 거시 상태로 옮겨 가고 그 주위에서 요동합니다. 처음 평형에 다가간 뒤부터 쌓은 히스토그램(막대)은 ΩAΩB(점선)를 따릅니다. 가장 그럴듯한 나눔 qA : qB = NA : NB가 바로 두 고체의 온도가 같아지는 곳입니다.

Related to demo 6, What Temperature Really Is. 관련 데모: 데모 6 「온도란 무엇인가」.

Energy in thermal physics 열물리에서의 에너지

  1. 1

    Temperature and Energy온도와 에너지

    Thermal equilibrium, the ideal gas, and the equipartition of energy among the degrees of freedom.

    열평형, 이상 기체, 그리고 자유도마다 에너지가 고르게 나뉘는 에너지 등분배.

    Open demo Source on GitHub
    Uthermal = Nf · 12 kBT
  2. 2

    Heat and Work열과 일

    The first law of thermodynamics, compression work, and heat capacities.

    열역학 제1법칙, 압축 일, 그리고 열용량.

    Open demo Source on GitHub
    ΔU = Q + W
  3. 3

    Rates of Processes과정의 빠르기

    How fast systems approach equilibrium: heat conduction, viscosity and diffusion.

    계가 평형에 다가가는 빠르기: 열전도, 점성, 확산.

    Open demo Source on GitHub
    QΔt = −kt A dTdx

Entropy and temperature 엔트로피와 온도

  1. 4

    Microstates and Macrostates미시 상태와 거시 상태

    Counting microstates of coins and Einstein solids, and the multiplicity of a macrostate.

    동전과 아인슈타인 고체의 미시 상태를 세고, 거시 상태의 겹침수를 구합니다.

    Open demo Source on GitHub
    Ω(N, q) = (q + N − 1q)
  2. 5

    Large Systems and Entropy큰 계와 엔트로피

    Very large numbers, the sharpness of the multiplicity function, and entropy.

    아주 큰 수, 겹침수 함수의 날카로운 봉우리, 그리고 엔트로피.

    Open demo Source on GitHub
    S = kB ln Ω
  3. 6

    What Temperature Really Is온도란 무엇인가

    Two systems exchanging energy settle where their entropy is greatest, which defines temperature.

    에너지를 주고받는 두 계는 엔트로피가 가장 큰 곳에 자리 잡고, 이로부터 온도가 정의됩니다.

    Open demo Source on GitHub
    1T = (∂S∂U)N, V
  4. 7

    Pressure and Chemical Potential압력과 화학 퍼텐셜

    Exchanging volume and particles: pressure and chemical potential as derivatives of entropy.

    부피와 입자를 주고받는 계: 엔트로피의 도함수로 나타낸 압력과 화학 퍼텐셜.

    Open demo Source on GitHub
    P = T ∂S∂V,  μ = −T ∂S∂N

Thermodynamics 열역학

  1. 8

    Heat Engine열기관

    Converting heat into work, the Carnot cycle, and the limit on efficiency set by the second law.

    열을 일로 바꾸는 과정, 카르노 순환, 그리고 열역학 제2법칙이 정하는 효율의 한계.

    Open demo Source on GitHub
    e ≤ 1 − TcTh
  2. 8+

    Beyond the Carnot Engine카르노 엔진 너머

    A supplement to the heat engine demo: the Chambadal–Novikov–Curzon–Ahlborn engine, which delivers finite power, its efficiency at maximum power, and the actual working cycle on a P–V diagram.

    열기관 데모의 보충 자료: 유한한 일률을 내는 Chambadal–Novikov–Curzon–Ahlborn 엔진, 최대 일률에서의 효율, 그리고 P–V 도표로 본 실제 작동 순환.

    Open demo 한국어 Source on GitHub
    e = 1 − TcTh
  3. 9

    Thermodynamic Potentials열역학 퍼텐셜

    Enthalpy and the Helmholtz and Gibbs free energies, and which one to use under which conditions.

    엔탈피, 헬름홀츠 자유 에너지, 깁스 자유 에너지, 그리고 어떤 조건에서 무엇을 쓰는지.

    Open demo Source on GitHub
    F = U − TS,  G = U − TS + PV
  4. 10

    Phase Transformation상변화

    Phase diagrams of pure substances, coexistence curves, and the Clausius–Clapeyron relation.

    순수한 물질의 상그림, 공존 곡선, 그리고 클라우지우스–클라페이롱 관계.

    Open demo Source on GitHub
    dPdT = LT ΔV

References 참고문헌

  • Daniel V. Schroeder, An Introduction to Thermal Physics (Oxford University Press, 2021; originally Addison Wesley Longman, 2000).
  • The course continues in Statistical Physics 2. 이어지는 과목: 통계물리2.
  • Prof. Sang Hoon Lee, lecture notes for Statistical Physics 1. 이상훈 교수, 통계물리1 강의 노트.