석탄 또는 천연가스의 경우 에너지는 화학결합에 저장되며, 부분적으로 열로 변환될 수 있다. 이 과정은 석탄 또는 가스가 연소(쉽게 말하면 그냥 태우는 것)라고 하는 화학반응을 거치면서 탄소 원자들끼리의 결합, 또는 탄소와 수소 원자 사이의 결합이 원래 연료에는 없었던, 산소와의 새롭고 더 강력한 결합으로 대체됨으로써 일어난다. 이런 방식으로 일부 화학에너지를 열로 변환할 수 있다.
제1법칙에 따르면 에너지는 절대로 새로 만들어지거나 파괴될 수 없으며, 한 형태에서 다른 형태로 변형될 뿐이다. 이를 에너지는 보존된다고 표현한다.
엔트로피 변화는 시스템의 단위 온도당 교환되는 열의 양보다 크거나 같아야 한다. 따라서 주어진 열 교환에 대해서 엔트로피 변화는 일반적으로 높은 온도보다 낮은 온도에서 더 크다. 저온에서 약간의 열이 입력되면 고온일 때보다 새로 접근할 수 있는 상태의 수가 크게 달라지며, 엔트로피는 시스템이 도달할 수 있는 상태의 수가 결정한다고 할 수 있다.
물질이 δQ의 열량을 흡수하고 모든 열이 물질의 열용량에 따라 물질의 온도를 상승시키는 데 쓰였다면, 그 과정은 δQ/ T 와 정확히 동일한 엔트로피 변화 δS 를 갖는다. 만약 일부 열이 주변으로 누출되어 빠져나가면 엔트로피 변화는 δQ/ T 보다 크다. 그러므로 엔트로피는 어떤 식으로든 낭비되거나 의도하지 않았거나 무질서한 것을 반영 또는 측정하는 것이다.
정확하게 정의하면, 엔트로피는 특정한 거시적 상태에 해당하는 미시적 상태의 수에 대하여 밑이 e로 주어지는 자연로그 값이다. 물론 미시적 상태는 원자 운동의 시간 척도에서는 지속적으로 변하지만 열역학적 평형상태에 있는 시스템을 관찰할 때는 하나의 일정한 거시적 상태만 관찰한다. 거의 모든 거시적 상태는 관찰하는 동안 시스템이 거치는 수많은 미시적 상태에 대한 일종의 시간 평균이다.
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