ऊष्मप्रवैगिकी के नियम

 ऊष्मप्रवैगिकी भौतिकी की शाखा है जिसका प्रभारी है ऊर्जा हस्तांतरण घटना को निर्धारित और मापें, जिसमें हीट और मैकेनिकल कार्य शामिल हैं।

ऊर्जा

प्रकृति की सबसे मौलिक अभिव्यक्तियों में से एक ऊर्जा है जो सभी परिवर्तनों और परिवर्तनों के साथ होती है। इस प्रकार, एक पत्थर के गिरने, बिलियर्ड बॉल की गति, कोयले के जलने, या की वृद्धि जैसी विविध घटनाएं और जीवित प्राणियों के जटिल तंत्र की प्रतिक्रियाएं, सभी में कुछ अवशोषण, उत्सर्जन और पुनर्वितरण शामिल हैं ऊर्जा।

सबसे सामान्य रूप जिसमें ऊर्जा प्रकट होती है और जिसकी ओर अन्य लोग प्रवृत्त होते हैं, वह है गरम. उसके आगे होता है मेकेनिकल ऊर्जा किसी भी तंत्र के आंदोलन में।

विद्युत ऊर्जा जब कोई धारा किसी चालक को गर्म करती है या यांत्रिक या रासायनिक कार्य करने में सक्षम होती है। दृश्य प्रकाश और सामान्य रूप से विकिरण में निहित दीप्तिमान ऊर्जा; और अंत में रासायनिक ऊर्जा सभी पदार्थों में जमा हो जाती है, जो तब प्रकट होती है जब वे एक परिवर्तन करते हैं।

पहली नज़र में जितना अलग और विविध माना जा सकता है, हालांकि, वे एक-दूसरे से घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं, और कुछ शर्तों के तहत एक से दूसरे में रूपांतरण होता है।

यह ऊष्मप्रवैगिकी का मामला है ऐसे अंतर्संबंधों का अध्ययन करें जो प्रणालियों में होते हैं, और उनके नियम, जो सभी प्राकृतिक घटनाओं पर लागू होते हैं, का कड़ाई से पालन किया जाता है क्योंकि वे मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के व्यवहार पर आधारित होते हैं, यानी सूक्ष्म के बजाय बड़ी संख्या में अणुओं के साथ, जिनमें कम संख्या में शामिल होते हैं वे।

सिस्टम के लिए जहां ऊष्मप्रवैगिकी के नियम, वे कहते हैं थर्मोडायनामिक सिस्टम.

ऊष्मप्रवैगिकी परिवर्तन समय पर विचार नहीं करता. आपकी रुचि प्रारंभिक और अंतिम राज्यों पर केंद्रित है इस तरह के परिवर्तन के होने की गति के बारे में कोई जिज्ञासा दिखाए बिना एक प्रणाली का।

किसी दिए गए सिस्टम की ऊर्जा एक ही समय में गतिज, संभावित या दोनों होती है। गतिज ऊर्जा यह है इसके आंदोलन के कारणअच्छी तरह से हो आणविक या पूरे शरीर के रूप में.

दूसरी ओर, क्षमता क्या उस तरह की ऊर्जा है एक प्रणाली अपनी स्थिति के आधार पर होती है, अर्थात् अन्य निकायों के संबंध में इसकी संरचना या विन्यास द्वारा।

किसी भी प्रणाली की कुल ऊर्जा सामग्री पिछले वाले का योग है, और यद्यपि इसके निरपेक्ष मूल्य की गणना प्रसिद्ध आइंस्टीन संबंध E = mC को ध्यान में रखकर की जा सकती है।²जहां ई ऊर्जा है, एम द्रव्यमान है, और सी प्रकाश की गति है, इस तथ्य का सामान्य थर्मोडायनामिक विचारों में बहुत कम उपयोग होता है।

इसका कारण यह है कि इसमें शामिल ऊर्जाएं इतनी महान हैं कि भौतिक या रासायनिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप उनमें कोई भी परिवर्तन नगण्य है।

इस प्रकार उन स्थानान्तरणों के परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर परिवर्तन असंभव हैं, इसलिए, थर्मोडायनामिक्स ऐसे ऊर्जा अंतरों से निपटना पसंद करते हैं जो मापने योग्य होते हैं me और इकाइयों की विभिन्न प्रणालियों में व्यक्त किए जाते हैं।

उदाहरण के लिए, मैकेनिकल, इलेक्ट्रिकल या थर्मल एनर्जी के सीजीएस सिस्टम की इकाई एर्ग है। अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों की प्रणाली जूल या जुलाई है; अंग्रेजी प्रणाली की कैलोरी है।

 ऊष्मप्रवैगिकी चार कानूनों द्वारा शासित हैजीरो लॉ पर आधारित है।

ऊष्मप्रवैगिकी का शून्य नियम

यह चारों में सबसे सरल और सबसे मौलिक है, और यह मूल रूप से एक आधार है जो कहता है:

"यदि कोई पिंड A, B के साथ तापीय संतुलन में है, और शरीर C, B के साथ संतुलन में है, तो A और C संतुलन में हैं।"

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम ऊर्जा के संरक्षण को इस आधार पर स्थापित करता है कि यह कहता है:

"ऊर्जा न तो बनाई जाती है और न ही नष्ट होती है, यह केवल रूपांतरित होती है।"

यह नियम यह कहकर तैयार किया गया है कि ऊर्जा के एक रूप की दी गई मात्रा के लिए जो गायब हो जाती है, उसका दूसरा रूप उस मात्रा के बराबर दिखाई देगा जो गायब हो गई है।

इसे एक निश्चित राशि का गंतव्य माना जाता है गर्मी (क्यू) प्रणाली में जोड़ा गया. यह राशि a. को जन्म देगी आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि (ΔE) और यह निश्चित रूप से भी प्रभाव डालेगा बाहरी कार्य (डब्ल्यू) उक्त ऊष्मा अवशोषण के परिणामस्वरूप।

यह पहले कानून द्वारा आयोजित किया जाता है:

Δई + डब्ल्यू = क्यू

यद्यपि ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम अवशोषित ऊष्मा और कार्य के बीच संबंध स्थापित करता है एक प्रणाली द्वारा किया गया, इस गर्मी के स्रोत पर या इसकी दिशा में किसी भी प्रतिबंध का संकेत नहीं देता है बहे।

पहले नियम के अनुसार, कुछ भी नहीं रोकता है कि बाहरी मदद के बिना हम पानी को गर्म करने के लिए बर्फ से गर्मी निकालते हैं, पूर्व का तापमान बाद के तापमान से कम होता है।

लेकिन यह ज्ञात है कि उच्चतम से निम्नतम तापमान तक ऊष्मा प्रवाह की एकमात्र दिशा होती है।

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम पहले कानून की विसंगतियों को संबोधित करता है, और निम्नलिखित आधार रखता है:

"गर्मी या तो शामिल प्रणालियों में या उनके आसपास के क्षेत्र में स्थायी परिवर्तन किए बिना कार्य में परिवर्तित नहीं होती है।"

एन्ट्रापी वह भौतिक मात्रा है जो ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम को परिभाषित करती है, और यह प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं पर निर्भर करती है:

एस = एस₂ - सो₁

पूरी प्रक्रिया की एन्ट्रापी भी किसके द्वारा दी जाती है:

एस = क्यू_आर/ टी

क्यू होने के नाते_आर एक प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल प्रक्रिया की गर्मी और टी लगातार तापमान।

ऊष्मप्रवैगिकी का तीसरा नियम

यह कानून निरपेक्ष शून्य तापमान पर शुद्ध क्रिस्टलीय पदार्थों की एन्ट्रापी से संबंधित है, और इसका आधार है:

"सभी शुद्ध क्रिस्टलीय ठोसों की एन्ट्रापी को निरपेक्ष शून्य तापमान पर शून्य माना जाना चाहिए।"

उपरोक्त मान्य है क्योंकि प्रयोगात्मक साक्ष्य और सैद्धांतिक तर्क बताते हैं कि सुपरकूल्ड समाधान या तरल पदार्थ की एन्ट्रॉपी 0K पर शून्य नहीं है।

ऊष्मप्रवैगिकी के अनुप्रयोगों के उदाहरण

घरेलू रेफ्रिजरेटर

बर्फ की फैक्ट्रियां

आंतरिक जलन ऊजाएं

गर्म पेय के लिए थर्मल कंटेनर

प्रैशर कूकर

केटल्स

कोयला जलाने से संचालित रेलवे

धातु गलाने वाली भट्टियां

होमोस्टैसिस की तलाश में मानव शरीर

सर्दियों में पहने जाने वाले कपड़े शरीर को गर्म रखते हैं