무엇이 표면에너지를 만들어내는가? - 3

결정의 만들어짐과 표면에너지 그리고 열역학

개날연님의 블로그(https://marriott.tistory.com/155)를 참고하시면 표면에너지와 결정의 형성에 대해서 깔끔한 그림과 함께 더 자세하게 알 수 있습니다.
저는 이런 거인의 어깨위에 서서 제가 궁금했던 내용을 더 탐구하겠습니다 ㅎㅎ 저번 포스팅에서 저는 어떤 근본적인 작용의 방향이 있어야 하지 않을까? 라는 물음으로 마무리를 했습니다. 표면에너지를 최소화하는 방향으로 전자의 작용이 일어난다는 말은 어딘가 부족한 느낌이 들었기 때문이죠. 결론부터 말하자면, 결정의 형성은 일종의 열역학적인 과정으로 표면에 수도없이 많은 원자들이 부딪히고 그러다 전체 에너지가 낮아지는 부분에서 결합이 일어납니다. 파인만은 결정의 형성을 원자들이 반복적인 시행착오를 거치면서 결정에 추가되는 것이 유리한지를 판단한다고 설명했습니다.

열역학적인 관점에서 보면, "기체>액체>고체" 순으로 입자들이 가지는 에너지에 차이가 생기므로 표면에너지를 줄이려는 입자의 노력은 기체,액체,고체 순으로 일어날 것입니다. 파인만의 표현에 따르면, 기체입자 > 액체입자 > 고체입자 순으로 원자들이 어떻게 해야 표면에너지를 줄일 수 있는지를 반복적인 시행착오를 통해 판단을 한다고 볼 수 있겠네요.

3편을 마지막으로 고체의 표면에너지에 대한 여정을 끝내겠습니다. 제가 어렵고 이해가 안되는 내용을 알아내는 과정을 최대한 쉽게 설명하려고 애썼는데 그 마음이 통했기를 바랍니다. 표면에너지가 어떻게 이뤄져있고 어떤식으로 작용하는지 그 근본에는 어떤 근본적인 힘이 작용하는지 제 글을 읽은 독자분들 나름의 이미지가 생겼으면 좋겠습니다.