ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಶಾಖೆಯಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಒಂದು ಶಾಖೆ ಇದೆ. ಇದು ಸುಮಾರು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್. ಇದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಒಂದು ಶಾಖೆಯಾಗಿದ್ದು, ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಎರಡರ ಸ್ಥಿತಿಯ ಅಸ್ಥಿರಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಮಾತ್ರ ಉಂಟಾಗುವ ಎಲ್ಲಾ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಜವಾಬ್ದಾರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ ನಾವು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ತತ್ವಗಳ ಬಗ್ಗೆ ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬೇಕಾದ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ನಾವು ನಿಮಗೆ ಹೇಳಲಿದ್ದೇವೆ.

ಮುಖ್ಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ನಾವು ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದರೆ ಅದು ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ನೋಡುತ್ತೇವೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಬಾಹ್ಯ ಪರಿಸರದಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಭೌತಿಕ ಅಥವಾ ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಒಂದು ಭಾಗಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚೇನೂ ಅಲ್ಲ. ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, ಇದು ಬಾಹ್ಯ ಪರಿಸರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ವಿನಿಮಯದಿಂದ ತೊಂದರೆಗೊಳಗಾಗದ ಭೌತಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಎಂದು ಯಾವಾಗಲೂ is ಹಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸ್ಥೂಲ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿ ಏನು ಸಮತೋಲನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ಅಸ್ಥಿರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಅಸ್ಥಿರಗಳು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿವೆ ಮತ್ತು ಅವು ತಾಪಮಾನ, ಒತ್ತಡ, ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಅಸ್ಥಿರಗಳು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಮತೋಲನವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತವೆ. ರಾಸಾಯನಿಕ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಮುಖ್ಯ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಅನ್ವಯಿಕ ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಒಕ್ಕೂಟಕ್ಕೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ಈ ಘಟಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ಸ್ ನಿಯಮವನ್ನು ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ವಿವರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್‌ನ ಒಂದು ಶಾಖೆ ಇದೆ, ಅದು ಸಮತೋಲನವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಜವಾಬ್ದಾರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಸಮತೋಲನ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ.

ಕಾನೂನುಗಳು

XNUMX ನೇ ಶತಮಾನದ ಇಸಾ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಖಂಡಿಸಲಾಯಿತು ಎಲ್ಲಾ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಉಸ್ತುವಾರಿ ಅವರ ಮೇಲಿದೆ. ನಿಜವಾದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಲು ನಿಜವಾದ ಮಿತಿಗಳು ಏನೆಂದು ಅವರು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತಾರೆ. ಅವು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಲಾಗದ ಆದರೆ ಅನುಭವದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ದೃ ro ೀಕರಿಸಲಾಗದ ಮೂಲತತ್ವಗಳಾಗಿವೆ. ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ಸ್ನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಈ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ನಾವು 3 ಮೂಲಭೂತ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ತತ್ವವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಬಹುದು ಆದರೆ ಅದು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದು ಇತರ 3 ತತ್ವಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಚ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಶೂನ್ಯ ಕಾನೂನು

ಈ ಶೂನ್ಯ ಕಾನೂನು ಏನೆಂದು ನಾವು ವಿವರಿಸಲು ಹೊರಟಿದ್ದೇವೆ, ಇದು ಉಳಿದ ತತ್ವಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಚಿಸುವ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮೊದಲು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಎರಡು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುವಾಗ ಅವು ಕೆಲವು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಅವರು ಪರಸ್ಪರ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವ ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ನೀಡಬಹುದು. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಎರಡು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮೂರನೆಯದರೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಅವು ಪರಸ್ಪರ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹಂಚಿಕೆಯಾಗುವ ಆಸ್ತಿ ತಾಪಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ತತ್ವ ಆದರೆ ಅದನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳುತ್ತದೆ ಒಂದು ದೇಹ A ದೇಹ B ಯೊಂದಿಗೆ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿತ್ತು ಮತ್ತು ಈ ದೇಹ B ದೇಹದ C ಯೊಂದಿಗೆ ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ನಂತರ A ಮತ್ತು C ದೇಹಗಳು ಸಹ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಉಷ್ಣ. ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಎರಡು ದೇಹಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಶಾಖವನ್ನು ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ಈ ತತ್ವವು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ ಅಥವಾ ನಂತರ ಎರಡೂ ದೇಹಗಳು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಒಟ್ಟು ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ.

ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ನ ಮೊದಲ ನಿಯಮ

ದೇಹವನ್ನು ತಂಪಾಗಿರುವ ದೇಹದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದಾಗ, ರೂಪಾಂತರವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಅದು ಸಮತೋಲನದ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ತಂಪಾದ ದೇಹಕ್ಕೆ ಬಿಸಿ ದೇಹದ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಎರಡು ದೇಹಗಳ ಉಷ್ಣತೆಯು ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಈ ಸಮತೋಲನದ ಸ್ಥಿತಿ ಇದೆ. ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಒಂದು ಬಿಸಿ ವಸ್ತುವು ತಂಪಾದ ದೇಹವನ್ನು ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಿದರು. ಶಾಖವನ್ನು ವಿನಿಮಯ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಬಲ್ಲ ದ್ರವದ ಬಗ್ಗೆ ಯೋಚಿಸಲಾಗಿತ್ತು.

ಶಾಖವನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪವಾಗಿ ಗುರುತಿಸಲು ಈ ತತ್ವ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಅದು ವಸ್ತು ವಸ್ತುವಲ್ಲ. ಈ ರೀತಿಯಾಗಿ, ಕ್ಯಾಲೋರಿಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಲಸಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯುವ ಶಾಖವನ್ನು ಜೂಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅದು ಇಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ 1 ಕ್ಯಾಲೋರಿ ಅಂದಾಜು 4,186 ಜೌಲ್ ಆಗಿದೆ.

ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ಸ್ನ ಮೊದಲ ತತ್ವವು ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ತತ್ವವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು. ಶಾಖ ಎಂಜಿನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಕೆಲಸವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸದೆ ಅಂತಹ ಕೆಲಸವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಯಂತ್ರದಿಂದ ನೋಡಬಹುದು. ನಾವು ಈ ಮೊದಲ ತತ್ವವನ್ನು ಹೀಗೆ ಸ್ಥಾಪಿಸಬಹುದು: ಮುಚ್ಚಿದ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡಲಾದ ಶಾಖ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಹೇಳಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ನ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ

ತಂಪಾದ ದೇಹದಿಂದ ಬೆಚ್ಚಗಿನ ದೇಹಕ್ಕೆ ಶಾಖವನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸಲು ಮಾತ್ರ ಕಾರಣವಾಗುವ ಚಕ್ರದ ಯಂತ್ರವನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ಇದು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಹೇಳುತ್ತದೆ. ರೂಪಾಂತರವನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವೆಂದು ನಾವು ಹೇಳಬಹುದು, ಅದರ ಫಲಿತಾಂಶವು ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತದೆ ಒಂದೇ ಮೂಲದಿಂದ ನಾವು ಹೊರತೆಗೆದ ಶಾಖವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕೆಲಸವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ.

ಎರಡನೆಯ ತಳಿಯ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಶಾಶ್ವತ ಚಲನೆ ಇರುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ನಿರಾಕರಿಸುವಲ್ಲಿ ಈ ತತ್ವ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ. ಅದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ರಿವರ್ಸಿಬಲ್ ರೂಪಾಂತರ ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಬದಲಾಗದೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ರೂಪಾಂತರ ನಡೆದಾಗ ಅದು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ.

ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ನ ಮೂರನೇ ನಿಯಮ

ಈ ಕೊನೆಯ ತತ್ವವು ಎರಡನೆಯದಕ್ಕೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧ ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಪರಿಣಾಮವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತತ್ವವು ಒಂದು ಸೀಮಿತ ಸಂಖ್ಯೆಯ ರೂಪಾಂತರಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ದೃ ms ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ, ಅದು ತಲುಪಬಹುದಾದ ಕನಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಲ್ಲ. ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲ್ವಿನ್ ಅದು 0 ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ, ಆದರೆ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಡಿಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ಇದು -273.15 ಡಿಗ್ರಿ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

0 ಕೆಲ್ವಿನ್ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಘನವೊಂದರ ಎಂಟ್ರೊಪಿ 0 ಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಇದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಇದರರ್ಥ ಯಾವುದೇ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ಇರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕಣಗಳ ವಿಮೋಚನೆ, ಅನುವಾದ ಮತ್ತು ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಶಕ್ತಿಯು 0 ಕೆಲ್ವಿನ್ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಏನೂ ಆಗುವುದಿಲ್ಲ.

ಈ ಮಾಹಿತಿಯೊಂದಿಗೆ ನೀವು ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮೂಲ ತತ್ವಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಇನ್ನಷ್ಟು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು ಎಂದು ನಾನು ಭಾವಿಸುತ್ತೇನೆ.