इस लेख में हम थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं पर विचार करेंगे। आइए उनकी किस्मों और गुणात्मक विशेषताओं से परिचित हों, और उन परिपत्र प्रक्रियाओं की घटना का भी अध्ययन करें जिनके प्रारंभिक और अंतिम बिंदुओं पर समान पैरामीटर हैं।
परिचय
ऊष्मप्रवैगिकी प्रक्रियाएं ऐसी घटनाएं हैं जिनमें पूरे सिस्टम के थर्मोडायनामिक्स में एक मैक्रोस्कोपिक परिवर्तन होता है। प्रारंभिक और अंतिम अवस्था के बीच अंतर की उपस्थिति को प्रारंभिक प्रक्रिया कहा जाता है, लेकिन यह आवश्यक है कि यह अंतर असीम रूप से छोटा हो। अंतरिक्ष का वह क्षेत्र जिसके भीतर यह घटना घटित होती है, कार्यशील पिंड कहलाती है।
स्थिरता के प्रकार के आधार पर, संतुलन और गैर-संतुलन के बीच अंतर किया जा सकता है। संतुलन क्रियाविधि एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें सभी प्रकार की अवस्थाएँ जिनसे होकर निकाय प्रवाहित होती है, संतुलन अवस्था से संबंधित होती हैं। ऐसी प्रक्रियाओं का कार्यान्वयन तब होता है जब परिवर्तन धीरे-धीरे आगे बढ़ता है, या, दूसरे शब्दों में, घटना एक अर्ध-स्थिर प्रकृति की होती है।
घटनाथर्मल प्रकार को प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है। प्रतिवर्ती तंत्र वे हैं जिनमें समान मध्यवर्ती अवस्थाओं का उपयोग करके विपरीत दिशा में प्रक्रिया को अंजाम देने की संभावना का एहसास होता है।
एडियाबेटिक हीट ट्रांसफर
ऊष्मा हस्तांतरण का रुद्धोष्म तरीका एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया है जो स्थूल जगत के पैमाने पर होती है। एक अन्य विशेषता आसपास के स्थान के साथ हीट एक्सचेंज की कमी है।
इस प्रक्रिया में बड़े पैमाने पर शोध अठारहवीं शताब्दी की शुरुआत से है।
एडियाबेटिक प्रकार की प्रक्रियाएं पॉलीट्रोपिक रूप का एक विशेष मामला है। यह इस तथ्य के कारण है कि इस रूप में गैस ताप क्षमता शून्य है, जिसका अर्थ है कि यह एक स्थिर मूल्य है। इस तरह की प्रक्रिया को उलटना तभी संभव है जब समय में सभी क्षणों का संतुलन हो। इस मामले में एन्ट्रापी सूचकांक में परिवर्तन नहीं देखा जाता है या बहुत धीरे-धीरे आगे बढ़ता है। ऐसे कई लेखक हैं जो रुद्धोष्म प्रक्रियाओं को केवल प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं में पहचानते हैं।
एक रुद्धोष्म घटना के रूप में एक आदर्श प्रकार की गैस की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया पॉइसन समीकरण का वर्णन करती है।
आइसोकोरिक सिस्टम
आइसोकोरिक तंत्र एक स्थिर आयतन पर आधारित एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया है। इसे गैसों या तरल पदार्थों में देखा जा सकता है जिन्हें एक स्थिर आयतन वाले बर्तन में पर्याप्त रूप से गर्म किया गया है।
आइसोकोरिक रूप में एक आदर्श गैस की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया, अणुओं को अनुमति देती हैतापमान के संबंध में अनुपात बनाए रखें। यह चार्ल्स के नियम के कारण है। वास्तविक गैसों के लिए, विज्ञान की यह हठधर्मिता लागू नहीं होती है।
आइसोबार सिस्टम
आइसोबैरिक प्रणाली को एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया के रूप में प्रस्तुत किया जाता है जो बाहर एक निरंतर दबाव की उपस्थिति में होती है। आईपी फ्लो पर्याप्त रूप से धीमी गति से, सिस्टम के भीतर दबाव को स्थिर और बाहरी दबाव के अनुरूप माना जा सकता है, इसे प्रतिवर्ती माना जा सकता है। साथ ही, ऐसी घटनाओं में वह मामला भी शामिल है जिसमें उपर्युक्त प्रक्रिया में परिवर्तन कम दर पर होता है, जिससे दबाव को स्थिर माना जा सकता है।
आई.पी. ऊष्मा dQ को आपूर्ति (या हटाई गई) प्रणाली में संभव है। ऐसा करने के लिए, Pdv कार्य का विस्तार करना और आंतरिक प्रकार की ऊर्जा dU, T को बदलना आवश्यक है।
ईडीक्यू,=पीडीवी+डीयू=टीडीएस।
एंट्रॉपी स्तर में परिवर्तन - डीएस, टी - तापमान का निरपेक्ष मान।
आइसोबैरिक सिस्टम में आदर्श गैसों की थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं तापमान के साथ आयतन की आनुपातिकता निर्धारित करती हैं। औसत प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तन करने के लिए वास्तविक गैसें एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा का उपयोग करेंगी। ऐसी घटना का कार्य बाहरी दबाव और आयतन में परिवर्तन के गुणनफल के बराबर होता है।
समतापी परिघटना
मुख्य थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में से एक इसका इज़ोटेर्मल रूप है। यह एक स्थिर तापमान के साथ भौतिक प्रणालियों में होता है।
इस घटना को साकार करने के लिएसिस्टम, एक नियम के रूप में, एक बड़ी तापीय चालकता के साथ, थर्मोस्टैट में स्थानांतरित किया जाता है। प्रक्रिया की दर से आगे निकलने के लिए गर्मी का पारस्परिक आदान-प्रदान पर्याप्त दर से आगे बढ़ता है। सिस्टम का तापमान स्तर थर्मोस्टेट रीडिंग से लगभग अप्रभेद्य है।
ताप सिंक और (या) स्रोतों का उपयोग करके एक इज़ोटेर्मल प्रकृति की प्रक्रिया को अंजाम देना भी संभव है, थर्मामीटर का उपयोग करके तापमान की स्थिरता को नियंत्रित करना। इस परिघटना के सबसे सामान्य उदाहरणों में से एक निरंतर दबाव में तरल पदार्थों का उबलना है।
आइसेंट्रोपिक घटना
थर्मल प्रक्रियाओं का आइसोट्रोपिक रूप निरंतर एन्ट्रापी की शर्तों के तहत आगे बढ़ता है। प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के लिए क्लॉसियस समीकरण का उपयोग करके थर्मल प्रकृति के तंत्र प्राप्त किए जा सकते हैं।
केवल उत्क्रमणीय रुद्धोष्म प्रक्रमों को इसेंट्रोपिक कहा जा सकता है। क्लॉसियस असमानता बताती है कि अपरिवर्तनीय प्रकार की थर्मल घटना को यहां शामिल नहीं किया जा सकता है। हालांकि, एक अपरिवर्तनीय थर्मल घटना में एन्ट्रॉपी की स्थिरता भी देखी जा सकती है, अगर एंट्रॉपी पर थर्मोडायनामिक प्रक्रिया में काम इस तरह से किया जाता है कि इसे तुरंत हटा दिया जाता है। थर्मोडायनामिक आरेखों को देखते हुए, आइसेंट्रोपिक प्रक्रियाओं का प्रतिनिधित्व करने वाली रेखाओं को एडियाबैट्स या इसेंट्रोप्स के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। अधिक बार वे पहले नाम का सहारा लेते हैं, जो अपरिवर्तनीय प्रकृति की प्रक्रिया की विशेषता वाले आरेख पर रेखाओं को सही ढंग से चित्रित करने में असमर्थता के कारण होता है। आइसेंट्रोपिक प्रक्रियाओं की व्याख्या और आगे के शोषण का बहुत महत्व है।मूल्य, क्योंकि इसका उपयोग अक्सर लक्ष्यों, व्यावहारिक और सैद्धांतिक ज्ञान को प्राप्त करने में किया जाता है।
इसेंथाल्पी प्रकार की प्रक्रिया
आइसेन्थैल्पी प्रक्रिया एक तापीय परिघटना है जो निरंतर एन्थैल्पी की उपस्थिति में देखी जाती है। इसके संकेतक की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: dH=dU + d(pV)।
एंथैल्पी एक पैरामीटर है जिसका उपयोग एक सिस्टम को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है जिसमें सिस्टम की रिवर्स स्थिति में लौटने पर परिवर्तन नहीं देखे जाते हैं और तदनुसार, शून्य के बराबर होते हैं।
उदाहरण के लिए,
गर्मी हस्तांतरण की आइसेंथैल्पी घटना गैसों की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया में खुद को प्रकट कर सकती है। जब अणु, उदाहरण के लिए, ईथेन या ब्यूटेन, एक छिद्रपूर्ण संरचना वाले विभाजन के माध्यम से "निचोड़ते हैं", और गैस और आसपास की गर्मी के बीच गर्मी विनिमय नहीं देखा जाता है। यह अति-निम्न तापमान प्राप्त करने की प्रक्रिया में प्रयुक्त जूल-थॉमसन प्रभाव में देखा जा सकता है। इसेंथैल्पी प्रक्रियाएं मूल्यवान हैं क्योंकि वे ऊर्जा बर्बाद किए बिना पर्यावरण के भीतर तापमान को कम करना संभव बनाती हैं।
पॉलीट्रॉपिक फॉर्म
पॉलीट्रोपिक प्रक्रिया की एक विशेषता प्रणाली के भौतिक मापदंडों को बदलने की क्षमता है, लेकिन गर्मी क्षमता सूचकांक (सी) को स्थिर छोड़ दें। इस रूप में थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं को प्रदर्शित करने वाले आरेख पॉलीट्रोपिक कहलाते हैं। उत्क्रमण के सबसे सरल उदाहरणों में से एक आदर्श गैसों में परिलक्षित होता है और समीकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है: pV =const. पी - दबाव संकेतक, वी - गैस का वॉल्यूमेट्रिक मान।
प्रोसेस रिंग
ऊष्मप्रवैगिकी प्रणाली और प्रक्रियाएं चक्र बना सकती हैं जिनका एक गोलाकार आकार होता है। उनके पास हमेशा प्रारंभिक और अंतिम मापदंडों में समान संकेतक होते हैं जो शरीर की स्थिति का मूल्यांकन करते हैं। ऐसी गुणात्मक विशेषताओं में निगरानी दबाव, एन्ट्रापी, तापमान और आयतन शामिल हैं।
ऊष्मप्रवैगिकी चक्र वास्तविक थर्मल तंत्र में होने वाली प्रक्रिया के एक मॉडल की अभिव्यक्ति में खुद को पाता है जो गर्मी को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करता है।
वर्किंग बॉडी ऐसी प्रत्येक मशीन के घटकों का हिस्सा है।
एक प्रतिवर्ती थर्मोडायनामिक प्रक्रिया को एक चक्र के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें आगे और पीछे दोनों रास्ते होते हैं। इसकी स्थिति एक बंद प्रणाली में है। सिस्टम एन्ट्रापी का कुल गुणांक प्रत्येक चक्र की पुनरावृत्ति के साथ नहीं बदलता है। एक तंत्र के लिए जिसमें गर्मी हस्तांतरण केवल एक हीटिंग या रेफ्रिजरेशन उपकरण और एक काम कर रहे तरल पदार्थ के बीच होता है, केवल कार्नोट चक्र के साथ ही उत्क्रमण संभव है।
कई अन्य चक्रीय घटनाएं हैं जो केवल तभी उलटी जा सकती हैं जब गर्मी के एक अतिरिक्त भंडार की शुरूआत हो जाए। ऐसे स्रोतों को पुनर्योजी कहा जाता है।
ऊष्मप्रवैगिकी प्रक्रियाओं का विश्लेषण जिसके दौरान पुनर्जनन होता है, हमें पता चलता है कि वे सभी रूटलिंगर चक्र में सामान्य हैं। कई गणनाओं और प्रयोगों से यह सिद्ध हो चुका है कि प्रतिवर्ती चक्र में दक्षता की उच्चतम डिग्री होती है।
