1. 가역성, 가역적 (可逆)
※ 우리말로는 본래 상태로 되돌릴 수 있음, 위치 반전 가능 등 다양한 의미를 함께 갖으나,
- 영어로는 다음 3개가 쓰이며, 각 분야 마다 약간씩 의미를 달리함
ㅇ 가역적(Invertible)
- 주로, 수학에서, 위치 반전이 유일하게 가능함을 의미
- 역 함수(Inverse Function), 역 행렬(Inverse Matrix), 역원(Inverse)이 유일하게 존재하여,
- 입출력 또는 곱셈 순서를 뒤바꿔도 원하는 유일한 것을 얻게됨을 말함
. 例) 가역 행렬
ㅇ 가역적(Reciprocal)
- 주로, 회로이론 등에서, 방향성이 없음, 방향과는 무관함, 송신수신 구분 안됨
. 例) 가역 정리, 상반 정리 (Reciprocal Theorem)
.. `원인과 결과` 또는 `송신과 수신`의 양쪽/방향이 뒤바뀌어도 성립한다는 정리
ㅇ 가역적(Reversible)
- 주로, 물리,화학에서, 시간 진행 방향을 반전한 역과정이 순과정과 동일하여,
원래의 상태로 되돌릴 수 있음을 말함
. 例) 가역 과정
가역성
가역성(可逆性 / reversibility)은 반응 시 초기 상황으로 되돌아올 수 있는지의 여부를 일컫는 말이다. 가능하면 가역, 불가능한 것을 비가역성(irreversible process)이라고 한다.
열역학에서의 가역성
열역학 · 통계역학
Thermodynamics · Statistical Mechanics
열역학에서는 가역성이 좀 더 엄밀한 의미로 정의되며, 이 정의에서의 가역 공정은 현실에 존재하지 않는다.
이 때의 가역 공정의 정의는 쉽게 말하자면 다음과 같다.
주변의 조건을 극소량 변화시켜 그 방향을 바꿀 수 있는 공정
이 때의 '극소'는 화학반응에서의 사례처럼 단순히 '꽤 작은'의 정도가 아니라, 무한히 작음을 뜻한다.
가역 공정에서는 엔트로피의 변화가 없으며, 일의 손실이 발생하지 않게 된다. 카르노 기관처럼 열역학적으로 이상적인 모델은 모두 가역적으로 이루어짐을 전제로 한다.
화학 반응에서의 가역성
물리화학
Physical Chemistry
화학 반응에서는 반응의 가역성을 역반응이 얼마나 쉽게 일어나느냐로 따진다.
이 때의 가역 반응의 정의는 쉽게 말하자면 다음과 같다.
주변의 조건을 적당히 변화시켜 반응의 방향을 바꿀 수 있는 반응
여기서 적당히라는 표현이 매우 모호하게 느껴질 수 있다. 풀어서 쓰면 다음과 같다. 모든 계는 충분히 오랜 시간이 흐르면 평형상태에 이른다. 물 속에 손을 넣고 빼는 상황을 예로 들어보자. 손을 물 속에 넣고 가만히 기다리면 이러한 계는 평형상태에 이른다. 이러한 평형상태의 계에 에너지나 열을 가하면 평형상태에서 벗어나게 된다. 즉 손을 물에서 빼기 위해 손을 위로 올리면 손 주변의 물 분자가 손이 움직이는 방향으로 힘을 받아서 평형상태에서 벗어나는 것이다. 이때 가역성은 이러한 평형상태에서 벗어난 변화가 굉장히 천천히 진행되어 각 순간이 또다른 평형상태에 있는가를 나타낸다. 즉 손을 몹시 천천히 움직여서 마치 매 순간이 손의 위치에 따른 평형상태에 있는 것과 같이 보이는 것이다. 이렇듯이 어떤 과정이 가역과정이기 위해서는 모든 순간 계가 평형에 이르러 있어야 한다. 그렇기 때문에 많은 교과서에서 가역과정을 설명할 때 무한히 작은 변화 혹은 무한히 오랜 시간동안이라는 표현을 쓰는 것이다.
아무리 강력한 가역 반응에서도 역반응의 활성화 에너지를 넘는 분자가 한두 개는 존재할 수 있으므로, 미시적으로는 역반응이 일어날 수 있다. 따라서 화학 반응성에서의 가역성은 개개의 분자보다는 반응 전체의 경향성에 초점을 맞추는 상대적인 개념이다.
수학
수학에서 말하는 가역성은, 어떤 원소가 역원이 존재하는지를 의미한다. 즉, 이항연산
가역성이 있는 원소를 가역원 또는 유닛이라고 한다.
가역성을 띠지 않는 원소의 예로 0이 있다. 0에 대한 곱셈의 역원이 있는지를 봐도 알 수 있다.