हम बताते हैं कि थर्मोडायनामिक्स क्या है और थर्मोडायनामिक सिस्टम में क्या होता है। साथ ही, ऊष्मागतिकी के नियम क्या हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी क्या है?
इसे ऊष्मप्रवैगिकी कहा जाता है (ग्रीक से थरमस, "गर्मी" और डायनेमो, "शक्ति, शक्ति") की शाखा के लिए शारीरिक जो ऊष्मा और ऊर्जा के अन्य समान रूपों की यांत्रिक क्रियाओं का अध्ययन करता है। उनका अध्ययन वस्तुओं को वास्तविक मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के रूप में के माध्यम से प्राप्त करता है वैज्ञानिक विधि और निगमनात्मक तर्क, जैसे व्यापक चरों पर ध्यान देना एन्ट्रापी, आंतरिक ऊर्जा या आयतन; साथ ही गैर-व्यापक चर जैसे कि तापमान, द दबाव या रासायनिक क्षमता, अन्य प्रकार के परिमाणों के बीच।
हालांकि, थर्मोडायनामिक्स उन मात्राओं की व्याख्या की पेशकश नहीं करता है जिनका वह अध्ययन करता है, और इसके अध्ययन की वस्तुएं हमेशा होती हैं प्रणाली संतुलन की स्थिति में, अर्थात्, जिनकी विशेषताएं आंतरिक तत्वों द्वारा निर्धारित की जाती हैं, न कि उन पर कार्य करने वाली बाहरी ताकतों द्वारा। इस कारण से, विचार करें कि ऊर्जा केवल एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में आदान-प्रदान किया जा सकता है a गर्मी या से काम.
ऊष्मप्रवैगिकी का औपचारिक अध्ययन 1650 में ओटो वॉन गुएरिके के लिए धन्यवाद शुरू हुआ, जो एक जर्मन भौतिक विज्ञानी और न्यायविद थे, जिन्होंने अरस्तू और उनके इस सिद्धांत का खंडन करते हुए पहला वैक्यूम पंप डिजाइन और बनाया था कि "प्रकृति एक वैक्यूम से घृणा करती है"। इस आविष्कार के बाद, वैज्ञानिक रॉबर्ट बॉयल और रॉबर्ट हूक उन्होंने अपने सिस्टम को परिष्कृत किया और दबाव, तापमान और आयतन के बीच के संबंध को देखा। इस प्रकार ऊष्मप्रवैगिकी के सिद्धांतों का जन्म हुआ।
थर्मोडायनामिक प्रणाली
एक थर्मोडायनामिक प्रणाली को ब्रह्मांड के एक हिस्से के रूप में समझा जाता है, जो अध्ययन के उद्देश्यों के लिए, अवधारणात्मक रूप से बाकी हिस्सों से अलग है और स्वायत्त रूप से समझने की कोशिश करता है। उन तरीकों पर ध्यान दें जिनसे ऊर्जा बदलती है या संरक्षित होती है और साथ ही, इसके आदान-प्रदान के बारे में भी ध्यान दें मामला और / या पर्यावरण के साथ या अन्य समान प्रणालियों (यदि कोई हो) के साथ ऊर्जा। इसलिए, यह ऊष्मागतिकी के अध्ययन की एक विधि है।
इन प्रणालियों को वर्गीकृत करने का मुख्य मानदंड पर्यावरण से उनके अलगाव की डिग्री पर आधारित है, इस प्रकार इनमें अंतर है:
- ओपन सिस्टम। वे जो अपने पर्यावरण के साथ ऊर्जा और पदार्थ का स्वतंत्र रूप से आदान-प्रदान करते हैं, जैसा कि अधिकांश ज्ञात प्रणालियां रोजमर्रा की जिंदगी में करती हैं। उदाहरण के लिए: एक कार। एक हाथ उसे ईंधन और यह पर्यावरण में लौटता है गैसों और गर्मी।
- बंद सिस्टम। वे जो अपने पर्यावरण के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान करते हैं, लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता। यह एक बंद कंटेनर के साथ होता है, जैसे कि एक कैन, जिसकी सामग्री अपरिवर्तनीय है, लेकिन इसके साथ गर्मी खो देता हैमौसम, इसे अपने चारों ओर की हवा में फैलाना।
- पृथक सिस्टम। वे जो कुछ हद तक पर्यावरण के साथ ऊर्जा या पदार्थ का आदान-प्रदान नहीं करते हैं। निश्चित रूप से कोई पूरी तरह से इन्सुलेट सिस्टम नहीं हैं, लेकिन कुछ हद तक हैं: एक थर्मस जिसमें शामिल है पानी गर्म अपने तापमान को थोड़ी देर के लिए सुरक्षित रखेगा, इसे थोड़ी देर के लिए अछूता रखने के लिए पर्याप्त है।
ऊष्मप्रवैगिकी के नियम
"शून्य नियम" तार्किक रूप से इस तरह व्यक्त किया जाता है: यदि ए = सी और बी = सी, तो ए = बी।
ऊष्मप्रवैगिकी को इसके चार मूलभूत सिद्धांतों या कानूनों में स्थापित किया जाता है, जो इसके पूरे इतिहास में विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा तैयार किए गए हैं अनुशासन. कहा सिद्धांत या कानून हैं:
- पहला सिद्धांत, या ऊर्जा संरक्षण का नियम. इसमें कहा गया है कि किसी भी भौतिक प्रणाली में उसके पर्यावरण से पृथक ऊर्जा की कुल मात्रा हमेशा समान होगी, हालांकि इसे ऊर्जा के एक रूप से कई अलग-अलग रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है। कम शब्दों में: "ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल रूपांतरित किया जा सकता है।"
- तीसरा सिद्धांत, या निरपेक्ष शून्य का नियम। यह निर्देश देता है कि एक प्रणाली की एन्ट्रापी जिसे पूर्ण शून्य पर लाया जाता है वह हमेशा एक निश्चित स्थिरांक होगी। इसका मतलब यह है कि जब पूर्ण शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस या 0 के) तक पहुंच जाता है, तो भौतिक प्रणालियों की प्रक्रियाएं बंद हो जाती हैं और एन्ट्रॉपी का निरंतर न्यूनतम मूल्य होता है।
- शून्य सिद्धांत या तापीय संतुलन का नियम। इसे "शून्य कानून" कहा जाता है, क्योंकि हालांकि यह चलने वाला अंतिम था, इसके द्वारा स्थापित बुनियादी और मौलिक नियमों को अन्य तीन कानूनों पर प्राथमिकता दी जाती है। यह निर्देश देता है कि "यदि दो प्रणालियाँ अंदर हैं" थर्मल संतुलन स्वतंत्र रूप से एक तीसरी प्रणाली के साथ, उन्हें एक दूसरे के साथ थर्मल संतुलन में भी होना चाहिए ”।
रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी
रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी अध्ययन का एक अलग क्षेत्र है, जो गर्मी और काम के बीच संबंध पर केंद्रित है, और रासायनिक प्रतिक्रिएं, सभी को ऊष्मप्रवैगिकी के सिद्धांतों द्वारा स्थापित किया गया है। अर्थात्, यह ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के अनुप्रयोग के बारे में है, विशेष रूप से पहले दो, पदार्थों के बीच प्रतिक्रियाओं की दुनिया के लिए और यौगिकोंतथाकथित "मौलिक गिब्स समीकरण" प्राप्त करने के लिए, जो उस तरीके को नियंत्रित करता है जिसमें रासायनिक ऊर्जा विभिन्न यौगिकों में निहित परिवर्तन और संचरित होता है, या कैसे की एन्ट्रापी की डिग्री ब्रम्हांड हर बार एक सहज प्रतिक्रिया होती है।