प्रतिवर्तीएक ऐसी प्रक्रिया है जो निम्नलिखित शर्तों को पूरा करती है:

1. इसे दो विपरीत दिशाओं में किया जा सकता है;
2. इनमें से प्रत्येक मामले में, सिस्टम और उसके आस-पास के निकाय समान मध्यवर्ती अवस्था से गुजरते हैं;
3. प्रत्यक्ष और विपरीत प्रक्रियाओं को पूरा करने के बाद, सिस्टम और आसपास के निकाय अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं।

कोई भी प्रक्रिया जो इनमें से कम से कम एक शर्त को पूरा नहीं करती है अचल.

इस प्रकार, यह सिद्ध किया जा सकता है कि एक बिल्कुल लोचदार गेंद, एक बिल्कुल लोचदार प्लेट पर निर्वात में गिरती है, परावर्तन के बाद शुरुआती बिंदु पर वापस आ जाएगी, विपरीत दिशा में उन सभी मध्यवर्ती राज्यों से होकर गुजरेगी जहां से वह अपने गिरने के दौरान गुजरी थी।

लेकिन प्रकृति में कोई सख्ती से रूढ़िवादी प्रणाली नहीं हैं; घर्षण बल किसी भी वास्तविक प्रणाली में कार्य करते हैं। इसलिए, प्रकृति में सभी वास्तविक प्रक्रियाएँ अपरिवर्तनीय हैं।

असली थर्मल प्रक्रियाएंभी अचल.

1. प्रसार के दौरान, सांद्रता का समीकरण अनायास होता है। विपरीत प्रक्रिया कभी भी अपने आप घटित नहीं होगी: उदाहरण के लिए, गैसों का मिश्रण कभी भी अनायास अपने घटक घटकों में अलग नहीं होगा। इसलिए, प्रसार एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है।
2. अनुभव से पता चलता है कि ऊष्मा स्थानांतरण भी एक तरफ़ा दिशात्मक प्रक्रिया है। ऊष्मा विनिमय के परिणामस्वरूप, ऊर्जा हमेशा उच्च तापमान वाले शरीर से कम तापमान वाले शरीर में स्थानांतरित हो जाती है। ठंडे पिंड से गर्म पिंड में ऊष्मा स्थानांतरण की विपरीत प्रक्रिया कभी भी अपने आप नहीं होती है।
3. किसी बेलोचदार प्रभाव या घर्षण के दौरान यांत्रिक ऊर्जा को आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया भी अपरिवर्तनीय है।

इस बीच, दिशात्मकता और इस प्रकार थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम का पालन नहीं करती है। ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के लिए केवल यह आवश्यक है कि एक पिंड द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा दूसरे पिंड द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा के बिल्कुल बराबर हो। लेकिन यह प्रश्न खुला रहता है कि किस पिंड में, गर्म से ठंडे में या इसके विपरीत, ऊर्जा स्थानांतरित होगी।

वास्तविक थर्मल प्रक्रियाओं की दिशा थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसे प्रयोगात्मक तथ्यों के प्रत्यक्ष सामान्यीकरण द्वारा स्थापित किया गया था। यह एक अभिधारणा है. यह सूत्रीकरण जर्मन वैज्ञानिक आर क्लॉसियस ने दिया था ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम: दोनों प्रणालियों या आस-पास के निकायों में एक साथ अन्य परिवर्तनों की अनुपस्थिति में गर्मी को ठंडे सिस्टम से गर्म सिस्टम में स्थानांतरित करना असंभव है।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि दूसरे प्रकार की सतत गति मशीन बनाना असंभव है, अर्थात। एक ऐसा इंजन जो किसी एक शरीर को ठंडा करके काम करेगा।

प्रतिवर्तीएक ऐसी प्रक्रिया है जो निम्नलिखित शर्तों को पूरा करती है:

1. इसे दो विपरीत दिशाओं में किया जा सकता है;
2. इनमें से प्रत्येक मामले में, सिस्टम और उसके आस-पास के निकाय समान मध्यवर्ती अवस्था से गुजरते हैं;
3. प्रत्यक्ष और विपरीत प्रक्रियाओं को पूरा करने के बाद, सिस्टम और आसपास के निकाय अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं।

कोई भी प्रक्रिया जो इनमें से कम से कम एक शर्त को पूरा नहीं करती है अचल.

इस प्रकार, यह सिद्ध किया जा सकता है कि एक बिल्कुल लोचदार गेंद, एक बिल्कुल लोचदार प्लेट पर निर्वात में गिरती है, परावर्तन के बाद शुरुआती बिंदु पर वापस आ जाएगी, विपरीत दिशा में उन सभी मध्यवर्ती राज्यों से होकर गुजरेगी जहां से वह अपने गिरने के दौरान गुजरी थी।

लेकिन प्रकृति में कोई सख्ती से रूढ़िवादी प्रणाली नहीं हैं; घर्षण बल किसी भी वास्तविक प्रणाली में कार्य करते हैं। इसलिए, प्रकृति में सभी वास्तविक प्रक्रियाएँ अपरिवर्तनीय हैं।

असली थर्मल प्रक्रियाएंभी अचल.

1. प्रसार के दौरान, सांद्रता का समीकरण अनायास होता है। विपरीत प्रक्रिया कभी भी अपने आप घटित नहीं होगी: उदाहरण के लिए, गैसों का मिश्रण कभी भी अनायास अपने घटक घटकों में अलग नहीं होगा। इसलिए, प्रसार एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है।
2. अनुभव से पता चलता है कि ऊष्मा स्थानांतरण भी एक तरफ़ा दिशात्मक प्रक्रिया है। ऊष्मा विनिमय के परिणामस्वरूप, ऊर्जा हमेशा उच्च तापमान वाले शरीर से कम तापमान वाले शरीर में स्थानांतरित हो जाती है। ठंडे पिंड से गर्म पिंड में ऊष्मा स्थानांतरण की विपरीत प्रक्रिया कभी भी अपने आप नहीं होती है।
3. किसी बेलोचदार प्रभाव या घर्षण के दौरान यांत्रिक ऊर्जा को आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया भी अपरिवर्तनीय है।

इस बीच, दिशात्मकता और इस प्रकार थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम का पालन नहीं करती है। ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के लिए केवल यह आवश्यक है कि एक पिंड द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा दूसरे पिंड द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा के बिल्कुल बराबर हो। लेकिन यह प्रश्न खुला रहता है कि किस पिंड में, गर्म से ठंडे में या इसके विपरीत, ऊर्जा स्थानांतरित होगी।

वास्तविक थर्मल प्रक्रियाओं की दिशा थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसे प्रयोगात्मक तथ्यों के प्रत्यक्ष सामान्यीकरण द्वारा स्थापित किया गया था। यह एक अभिधारणा है. यह सूत्रीकरण जर्मन वैज्ञानिक आर क्लॉसियस ने दिया था ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम: दोनों प्रणालियों या आस-पास के निकायों में एक साथ अन्य परिवर्तनों की अनुपस्थिति में गर्मी को ठंडे सिस्टम से गर्म सिस्टम में स्थानांतरित करना असंभव है।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि दूसरे प्रकार की सतत गति मशीन बनाना असंभव है, अर्थात। एक ऐसा इंजन जो किसी एक शरीर को ठंडा करके काम करेगा।

प्राथमिक विद्युत आवेश। दो प्रकार के विद्युत आवेश। विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम. कूलम्ब का नियम. विद्युत क्षेत्र। विद्युत क्षेत्र की ताकत. बिजली की लाइनों। विद्युत क्षेत्रों का सुपरपोजिशन.

विद्युत आवेश एक भौतिक मात्रा है जो विद्युत चुम्बकीय बल अंतःक्रिया में प्रवेश करने के लिए कणों या पिंडों की संपत्ति की विशेषता बताती है।

विद्युत आवेश को आमतौर पर अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है क्यूया क्यू.

सभी ज्ञात प्रायोगिक तथ्यों की समग्रता हमें निम्नलिखित निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती है:

· विद्युत आवेश दो प्रकार के होते हैं, जिन्हें पारंपरिक रूप से धनात्मक और ऋणात्मक कहा जाता है।

· शुल्कों को एक निकाय से दूसरे निकाय में स्थानांतरित किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, सीधे संपर्क द्वारा)। शरीर के द्रव्यमान के विपरीत, विद्युत आवेश किसी दिए गए शरीर की अभिन्न विशेषता नहीं है। अलग-अलग परिस्थितियों में एक ही वस्तु पर अलग-अलग चार्ज हो सकता है।

· जैसे आवेश प्रतिकर्षित करते हैं, वैसे आवेश आकर्षित करते हैं। इससे विद्युत चुम्बकीय बलों और गुरुत्वाकर्षण के बीच बुनियादी अंतर भी पता चलता है। गुरुत्वाकर्षण बल सदैव आकर्षक बल होते हैं।

प्रकृति के मौलिक नियमों में से एक प्रयोगात्मक रूप से स्थापित है विद्युत आवेश के संरक्षण का नियम .

एक पृथक प्रणाली में, सभी निकायों के आवेशों का बीजगणितीय योग स्थिर रहता है:

कूलम्ब के प्रयोगों में, उन गेंदों के बीच की परस्पर क्रिया को मापा गया जिनके आयाम उनके बीच की दूरी से बहुत छोटे थे। ऐसे आवेशित पिंडों को आमतौर पर कहा जाता है बिंदु शुल्क.

एक बिंदु आवेश एक आवेशित पिंड है जिसके आयामों को इस समस्या की स्थितियों में उपेक्षित किया जा सकता है।

अनेक प्रयोगों के आधार पर कूलम्ब ने निम्नलिखित नियम स्थापित किया:

स्थिर आवेशों के बीच परस्पर क्रिया बल आवेश मॉड्यूल के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होते हैं और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं:

अंतःक्रिया बल न्यूटन के तीसरे नियम का पालन करते हैं: वे आवेशों के समान संकेतों के साथ प्रतिकारक बल हैं और विभिन्न संकेतों के साथ आकर्षक बल हैं (चित्र 1.1.3)। स्थिर विद्युत आवेशों की परस्पर क्रिया कहलाती है इलेक्ट्रोस्टैटिक या कूलम्ब इंटरैक्शन। इलेक्ट्रोडायनामिक्स की वह शाखा जो कूलम्ब अंतःक्रिया का अध्ययन करती है, कहलाती है इलेक्ट्रोस्टाटिक्स .

कूलम्ब का नियम बिंदु आवेशित पिंडों के लिए मान्य है। व्यवहार में, कूलम्ब का नियम अच्छी तरह से संतुष्ट होता है यदि आवेशित पिंडों का आकार उनके बीच की दूरी से बहुत छोटा हो।

गुणक कएसआई प्रणाली में इसे आमतौर पर इस प्रकार लिखा जाता है:

अनुभव से पता चलता है कि कूलम्ब अंतःक्रिया बल सुपरपोजिशन के सिद्धांत का पालन करते हैं।

यदि एक आवेशित पिंड कई आवेशित पिंडों के साथ एक साथ संपर्क करता है, तो किसी दिए गए पिंड पर लगने वाला परिणामी बल अन्य सभी आवेशित पिंडों से इस पिंड पर लगने वाले बलों के वेक्टर योग के बराबर होता है।

विद्युत क्षेत्र- भौतिक रूप से एक विद्युत आवेश के आसपास मौजूद है।
विद्युत क्षेत्र का मुख्य गुण: इसमें प्रक्षेपित विद्युत आवेश पर बल के साथ क्रिया।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र- स्थिर विद्युत आवेश का क्षेत्र समय के साथ नहीं बदलता है।
विद्युत क्षेत्र की ताकत.-बिजली की शक्ति विशेषता खेत।
उस बल का अनुपात है जिसके साथ क्षेत्र प्रक्षेपित बिंदु आवेश पर इस आवेश के परिमाण पर कार्य करता है।
- प्रक्षेपित आवेश के परिमाण पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि विद्युत क्षेत्र की विशेषता बताता है!

तनाव वेक्टर दिशा
धनात्मक आवेश पर कार्य करने वाले बल वेक्टर की दिशा के साथ मेल खाता है, और ऋणात्मक आवेश पर कार्य करने वाले बल की दिशा के विपरीत।

क्षेत्र के किसी भी बिंदु पर, तीव्रता हमेशा इस बिंदु और q0 को जोड़ने वाली सीधी रेखा के साथ निर्देशित होती है।

थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता. ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम. एन्ट्रापी की अवधारणा

ऊष्मागतिकी का पहला नियम - तापीय प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के संरक्षण का नियम - ऊष्मा की मात्रा के बीच संबंध स्थापित करता है क्यू, सिस्टम द्वारा प्राप्त, परिवर्तन Δयूइसकी आंतरिक ऊर्जा और कार्य ए, बाहरी निकायों पर परिपूर्ण: क्यू = Δयू + ए.

इस नियम के अनुसार, ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है; यह एक प्रणाली से दूसरे प्रणाली में संचारित होता है और एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरित होता है। ऐसी प्रक्रियाएँ जो ऊष्मागतिकी के पहले नियम का उल्लंघन करती हैं, कभी नहीं देखी गईं। चित्र में. 3.12.1 थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम द्वारा निषिद्ध उपकरणों को दिखाता है।

चक्रीय रूप से संचालित ताप इंजन, थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम द्वारा निषिद्ध: 1 - पहली तरह की सतत गति मशीन, बाहरी ऊर्जा का उपभोग किए बिना काम करना; 2 - दक्षता के साथ ताप इंजन η > 1

ऊष्मागतिकी का पहला नियम तापीय प्रक्रियाओं की दिशा स्थापित नहीं करता है। हालाँकि, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, कई तापीय प्रक्रियाएँ केवल एक ही दिशा में हो सकती हैं। ऐसी प्रक्रियाओं को अपरिवर्तनीय कहा जाता है। उदाहरण के लिए, अलग-अलग तापमान वाले दो पिंडों के थर्मल संपर्क के दौरान, गर्मी का प्रवाह हमेशा गर्म पिंड से ठंडे पिंड की ओर निर्देशित होता है। कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर में गर्मी हस्तांतरण की सहज प्रक्रिया कभी नहीं होती है। नतीजतन, एक सीमित तापमान अंतर पर गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है।

प्रतिवर्ती प्रक्रियाएँ एक प्रणाली के एक संतुलन अवस्था से दूसरे में संक्रमण की प्रक्रियाएँ हैं, जिन्हें मध्यवर्ती संतुलन अवस्थाओं के समान अनुक्रम के माध्यम से विपरीत दिशा में किया जा सकता है। इस मामले में, सिस्टम स्वयं और आसपास के निकाय अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं।

वे प्रक्रियाएँ जिनके दौरान कोई प्रणाली हर समय संतुलन की स्थिति में रहती है, कहलाती है अर्ध स्टेटिक. सभी अर्ध-स्थैतिक प्रक्रियाएँ प्रतिवर्ती हैं। सभी प्रतिवर्ती प्रक्रियाएँ अर्ध-स्थैतिक हैं।

यदि ऊष्मा इंजन के कार्यशील तरल पदार्थ को तापीय जलाशय के संपर्क में लाया जाता है, जिसका तापमान ऊष्मा विनिमय प्रक्रिया के दौरान अपरिवर्तित रहता है, तो एकमात्र प्रतिवर्ती प्रक्रिया एक आइसोथर्मल अर्ध-स्थैतिक प्रक्रिया होगी जो तापमान में एक अनंत अंतर पर होती है। कार्यशील द्रव और जलाशय का। यदि अलग-अलग तापमान वाले दो थर्मल जलाशय हैं, तो प्रक्रियाओं को दो इज़ोटेर्मल खंडों में प्रतिवर्ती तरीके से किया जा सकता है। चूँकि रुद्धोष्म प्रक्रिया को दोनों दिशाओं (रुद्धोष्म संपीड़न और रुद्धोष्म विस्तार) में भी किया जा सकता है, दो समतापी और दो रुद्धोष्म (कार्नोट चक्र) से युक्त वृत्ताकार प्रक्रिया एकमात्र प्रतिवर्ती वृत्ताकार प्रक्रिया है जिसमें कार्यशील द्रव को थर्मल संपर्क में लाया जाता है। केवल दो थर्मल टैंकों के साथ। दो ताप भंडारों के साथ की गई अन्य सभी गोलाकार प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं।

घर्षण की उपस्थिति, गैसों और तरल पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाओं, प्रारंभिक दबाव अंतर की उपस्थिति में गैस मिश्रण प्रक्रियाओं आदि के कारण यांत्रिक कार्य को शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं। सभी वास्तविक प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं, लेकिन वे प्रतिवर्ती मनमाने ढंग से बंद प्रक्रियाओं तक पहुंच सकते हैं। प्रतिवर्ती प्रक्रियाएँ वास्तविक प्रक्रियाओं का आदर्शीकरण हैं।

ऊष्मागतिकी का पहला नियम प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं को अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं से अलग नहीं कर सकता है। इसे बस थर्मोडायनामिक प्रक्रिया से एक निश्चित ऊर्जा संतुलन की आवश्यकता होती है और यह इस बारे में कुछ नहीं कहता है कि ऐसी प्रक्रिया संभव है या नहीं। स्वतःस्फूर्त होने वाली प्रक्रियाओं की दिशा ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम द्वारा स्थापित की जाती है। इसे इस प्रकार तैयार किया जा सकता है प्रतिबंधकुछ प्रकार की थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं पर।

अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू. केल्विन ने 1851 में दूसरे नियम का निम्नलिखित सूत्रीकरण दिया:

चक्रीय रूप से संचालित ताप इंजन में, एक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम एकल ताप भंडार से प्राप्त गर्मी की पूरी मात्रा का यांत्रिक कार्य में रूपांतरण होगा।

एक काल्पनिक ऊष्मा इंजन जिसमें ऐसी प्रक्रिया हो सकती है, दूसरे प्रकार की सतत गति मशीन कहलाती है। स्थलीय परिस्थितियों में, ऐसी मशीन उदाहरण के लिए, विश्व महासागर से तापीय ऊर्जा ले सकती है और इसे पूरी तरह से कार्य में परिवर्तित कर सकती है। विश्व महासागर में पानी का द्रव्यमान लगभग है 10 21 किग्रा, और इसे एक डिग्री तक ठंडा करने पर भारी मात्रा में ऊर्जा निकलेगी ( ≈ 10 24 जे), पूर्ण दहन के बराबर 10 17 किग्राकोयला पृथ्वी पर प्रतिवर्ष उत्पन्न होने वाली ऊर्जा लगभग है 10 4 कई गुना कम. इसलिए, दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन मानवता के लिए पहली तरह की एक सतत गति मशीन से कम आकर्षक नहीं होगी, जो थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम द्वारा निषिद्ध है।

जर्मन भौतिक विज्ञानी आर क्लॉसियस ने ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम का एक और सूत्रीकरण दिया:

एक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर में गर्मी विनिमय द्वारा ऊर्जा का स्थानांतरण होगा।

चित्र में. 3.12.2 उन प्रक्रियाओं को दर्शाता है जो दूसरे नियम द्वारा निषिद्ध हैं, लेकिन ऊष्मागतिकी के पहले नियम द्वारा निषिद्ध नहीं हैं। ये प्रक्रियाएँ ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के दो सूत्रों के अनुरूप हैं।

ऐसी प्रक्रियाएँ जो ऊष्मागतिकी के पहले नियम का खंडन नहीं करती हैं, लेकिन दूसरे नियम द्वारा निषिद्ध हैं: 1 - दूसरे प्रकार की सतत गति मशीन; 2 - ठंडे शरीर से गर्म शरीर में गर्मी का सहज स्थानांतरण (आदर्श प्रशीतन मशीन)

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के दोनों सूत्रीकरण समकक्ष. उदाहरण के लिए, यदि हम यह मान लें कि ताप विनिमय के दौरान ठंडे पिंड से गरम पिंड में ताप अनायास (अर्थात् बाहरी कार्य के व्यय के बिना) स्थानांतरित हो सकता है, तो हम एक सतत गति मशीन बनाने की संभावना के बारे में निष्कर्ष पर आ सकते हैं। दूसरे प्रकार का. वास्तव में, एक वास्तविक ऊष्मा इंजन को हीटर से कुछ मात्रा में ऊष्मा प्राप्त करने दें प्रश्न 1और रेफ्रिजरेटर को गर्मी की मात्रा देता है प्रश्न 2. साथ ही काम भी हो जाता है ए = क्यू 1 – |क्यू 2 |. यदि ऊष्मा की मात्रा |प्रश्न 2|स्वचालित रूप से रेफ्रिजरेटर से हीटर तक चला जाता है, फिर एक वास्तविक ताप इंजन और एक आदर्श प्रशीतन इंजन के काम का अंतिम परिणाम गर्मी की मात्रा को कार्य में परिवर्तित करना होगा प्रश्न 1 – |प्रश्न 2 |, रेफ्रिजरेटर में बिना किसी बदलाव के हीटर से प्राप्त किया जाता है। इस प्रकार, एक वास्तविक ताप इंजन और एक आदर्श प्रशीतन इंजन का संयोजन दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन के बराबर है। उसी तरह, यह दिखाया जा सकता है कि एक वास्तविक रेफ्रिजरेटिंग मशीन और दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन का संयोजन एक आदर्श रेफ्रिजरेटिंग मशीन के बराबर है।

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम सीधे तौर पर वास्तविक तापीय प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता से संबंधित है। अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा अन्य सभी प्रकार की ऊर्जा - यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक, आदि से गुणात्मक रूप से भिन्न होती है। अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा को छोड़कर किसी भी प्रकार की ऊर्जा को पूरी तरह से किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। तापीय गति की ऊर्जा सहित। उत्तरार्द्ध केवल किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तन का अनुभव कर सकता है आंशिक रूप से. अतः कोई भी भौतिक प्रक्रिया जिसमें किसी भी प्रकार की ऊर्जा को अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है, अर्थात इसे पूरी तरह से विपरीत दिशा में नहीं किया जा सकता है।

सभी अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं की एक सामान्य संपत्ति यह है कि वे थर्मोडायनामिक रूप से गैर-संतुलन प्रणाली में होती हैं और इन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप होती हैं एक बंद प्रणाली थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति तक पहुंचती है.

ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के किसी भी सूत्रीकरण के आधार पर, निम्नलिखित कथन, जिन्हें कार्नोट के प्रमेय कहा जाता है, सिद्ध किया जा सकता है:

हीटर और रेफ्रिजरेटर के दिए गए तापमान पर चलने वाले ताप इंजन की दक्षता हीटर और रेफ्रिजरेटर के समान तापमान पर प्रतिवर्ती कार्नोट चक्र में चलने वाली मशीन की दक्षता से अधिक नहीं हो सकती है।

कार्नोट चक्र के अनुसार चलने वाले ताप इंजन की दक्षता कार्यशील तरल पदार्थ के प्रकार पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल हीटर और रेफ्रिजरेटर के तापमान पर निर्भर करती है।

इस प्रकार, कार्नोट चक्र के अनुसार चलने वाली मशीन की दक्षता अधिकतम होती है। η = 1 - क्यू 2 क्यू 1 ≤ η अधिकतम = η कार्नोट = 1 - टी 2 टी 1।

इस संबंध में समान चिह्न उत्क्रमणीय चक्रों से मेल खाता है। कार्नोट चक्र पर चलने वाली मशीनों के लिए, इस संबंध को फिर से लिखा जा सकता है

| प्रश्न 2 | क्यू 1 = टी 2 टी 1 या | प्रश्न 2 | टी 2 = क्यू 1 टी 1 .

कार्नोट चक्र को जिस भी दिशा में (दक्षिणावर्त या वामावर्त) घुमाया जाए, मात्राएँ प्रश्न 1और प्रश्न 2हमेशा अलग-अलग संकेत होते हैं। इसलिए, हम Q 1 T 1 + Q 2 T 2 = 0 लिख सकते हैं।

इस संबंध को किसी भी बंद प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है, जिसे छोटे इज़ोटेर्मल और एडियाबेटिक अनुभागों के अनुक्रम के रूप में दर्शाया जा सकता है (चित्र 3.12.3)।

छोटे इज़ोटेर्मल और रुद्धोष्म खंडों के अनुक्रम के रूप में एक मनमाना प्रतिवर्ती चक्र

जब एक बंद प्रतिवर्ती लूप को पूरी तरह से बायपास कर दिया जाता है

∑ Δ Q i T i = 0 (प्रतिवर्ती चक्र),

कहाँ ΔQ i = ΔQ 1i + ΔQ 2i- तापमान पर दो इज़ोटेर्मल अनुभागों में कार्यशील तरल पदार्थ द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा टी मैं. इस तरह के एक जटिल चक्र को उलटा तरीके से चलाने के लिए, तापमान के साथ कई थर्मल जलाशयों के साथ काम कर रहे तरल पदार्थ को थर्मल संपर्क में लाना आवश्यक है टी मैं. नज़रिया ΔQ i / T iबुलाया गर्मी कम हो गई. परिणामी सूत्र यह दर्शाता है किसी भी प्रतिवर्ती चक्र पर कुल कम गर्मी शून्य है. यह सूत्र आपको एक नई भौतिक मात्रा प्रस्तुत करने की अनुमति देता है जिसे कहा जाता है एन्ट्रापीऔर पत्र द्वारा निर्दिष्ट है एस(आर. क्लॉसियस, 1865)। यदि कोई थर्मोडायनामिक प्रणाली एक संतुलन अवस्था से दूसरी संतुलन अवस्था में जाती है, तो उसकी एन्ट्रापी बदल जाती है। दो राज्यों में एन्ट्रापी मूल्यों में अंतर एक राज्य से दूसरे राज्य में प्रतिवर्ती संक्रमण के दौरान सिस्टम द्वारा प्राप्त कम गर्मी के बराबर है।Δ एस = एस 2 - एस 1 = ∑ (1) (2) Δ क्यू आई अरेस्ट टी।

प्रतिवर्ती रुद्धोष्म प्रक्रिया के मामले में ΔQ i = 0और इसलिए एन्ट्रापी एसअपरिवर्तित।

एन्ट्रापी परिवर्तन के लिए अभिव्यक्ति ΔSएक गैर-पृथक प्रणाली के एक संतुलन अवस्था (1) से दूसरे संतुलन अवस्था (2) में संक्रमण के दौरान इसे Δ S = ∫ (1) (2) d Q arr T के रूप में लिखा जा सकता है।

एन्ट्रॉपी एक स्थिर पद तक निर्धारित की जाती है, जैसे, उदाहरण के लिए, किसी बल क्षेत्र में किसी पिंड की संभावित ऊर्जा। अंतर का एक भौतिक अर्थ है ΔSसिस्टम की दो अवस्थाओं में एन्ट्रापी। मामले में एन्ट्रापी में परिवर्तन का निर्धारण करने के लिए अपरिवर्तनीय संक्रमणएक राज्य से दूसरे राज्य तक की प्रणालियाँ, आपको कुछ के साथ आने की जरूरत है प्रतिवर्तीप्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं को जोड़ने वाली प्रक्रिया, और ऐसे संक्रमण के दौरान सिस्टम द्वारा प्राप्त कम गर्मी का पता लगाएं।

एन्ट्रॉपी और चरण संक्रमण

चावल। 3.12.4 ऊष्मा विनिमय के अभाव में गैस के "खालीपन में" विस्तार की अपरिवर्तनीय प्रक्रिया को दर्शाता है। इस प्रक्रिया में गैस की केवल प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाएँ ही संतुलन होती हैं, और उन्हें एक आरेख पर दर्शाया जा सकता है ( पी, वी). अंक ( ए) और ( बी), इन अवस्थाओं के अनुरूप, एक ही समताप रेखा पर स्थित हैं। परिवर्तन की गणना करने के लिए ΔSएन्ट्रापी, हम (से) एक प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल संक्रमण पर विचार कर सकते हैं ए) वी ( बी). चूँकि इज़ोटेर्मल विस्तार के दौरान गैस को आसपास के पिंडों से एक निश्चित मात्रा में गर्मी प्राप्त होती है क्यू > 0, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि गैस के अपरिवर्तनीय विस्तार के साथ, एन्ट्रापी में वृद्धि हुई: ΔS > 0.

गैस का "शून्यता" में विस्तार। एन्ट्रापी परिवर्तन Δ S = Q T = A T > 0, जहां ए = क्यू- प्रतिवर्ती इज़ोटेर्मल विस्तार के तहत गैस कार्य

अपरिवर्तनीय प्रक्रिया का एक अन्य उदाहरण एक सीमित तापमान अंतर पर गर्मी हस्तांतरण है। चित्र में. चित्र 3.12.5 रुद्धोष्म खोल में बंद दो पिंडों को दर्शाता है। प्रारंभिक शरीर का तापमान टी 1और टी 2< T 1 . ऊष्मा विनिमय के दौरान शरीर का तापमान धीरे-धीरे बराबर हो जाता है। गर्म शरीर कुछ गर्मी देता है, और ठंडा शरीर इसे प्राप्त करता है। किसी ठंडी वस्तु द्वारा प्राप्त कम ऊष्मा, गर्म वस्तु द्वारा उत्सर्जित कम ऊष्मा से निरपेक्ष मान से अधिक होती है। यह इस प्रकार है कि एक अपरिवर्तनीय ताप विनिमय प्रक्रिया में एक बंद प्रणाली की एन्ट्रापी में परिवर्तन होता है ΔS > 0.

एक सीमित तापमान अंतर पर ऊष्मा स्थानांतरण: ए- आरंभिक राज्य; बी- सिस्टम की अंतिम स्थिति. एन्ट्रापी परिवर्तन ΔS > 0

एन्ट्रापी में वृद्धि पृथक थर्मोडायनामिक प्रणालियों में सभी स्वतःस्फूर्त रूप से होने वाली अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं की एक सामान्य संपत्ति है। पृथक प्रणालियों में प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के दौरान, एन्ट्रापी नहीं बदलती है: ΔS ≥ 0.

इस रिश्ते को आम तौर पर एन्ट्रापी बढ़ाने का नियम कहा जाता है।

थर्मोडायनामिक पृथक प्रणालियों में होने वाली किसी भी प्रक्रिया के लिए, एन्ट्रापी या तो अपरिवर्तित रहती है या बढ़ जाती है।

इस प्रकार, एन्ट्रॉपी स्वचालित रूप से होने वाली प्रक्रियाओं की दिशा को इंगित करती है। एन्ट्रापी में वृद्धि इंगित करती है कि सिस्टम थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति के करीब पहुंच रहा है। संतुलन पर, एन्ट्रापी अपना अधिकतम मान ले लेती है। बढ़ती एन्ट्रापी के नियम को ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के दूसरे सूत्रीकरण के रूप में लिया जा सकता है।

1878 में एल. बोल्ट्ज़मैन ने दिया संभाव्यएन्ट्रापी की अवधारणा की व्याख्या. उन्होंने एन्ट्रापी को इस प्रकार मानने का प्रस्ताव रखा सांख्यिकीय विकार का मापएक बंद थर्मोडायनामिक प्रणाली में। एक बंद प्रणाली में स्वचालित रूप से होने वाली सभी प्रक्रियाएं, प्रणाली को संतुलन की स्थिति के करीब लाती हैं और एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ, राज्य की संभावना को बढ़ाने की दिशा में निर्देशित होती हैं।

बड़ी संख्या में कणों वाले स्थूल तंत्र की किसी भी स्थिति को कई तरीकों से महसूस किया जा सकता है। थर्मोडायनामिक संभावना डब्ल्यूसिस्टम की स्थिति है संख्या के तरीके, जिसके द्वारा स्थूल प्रणाली की दी गई स्थिति या संख्या को महसूस किया जा सकता है सूक्ष्म, इस मैक्रोस्टेट को लागू करना। परिभाषा के अनुसार, थर्मोडायनामिक संभाव्यता डब्ल्यू >> 1.

उदाहरण के लिए, यदि बर्तन में है 1 तिलगैस, तो एक बड़ी संख्या संभव है एनएक अणु को बर्तन के दो हिस्सों में रखने के तरीके: N = 2 N A, जहां N A अवोगाद्रो की संख्या है। उनमें से प्रत्येक एक माइक्रोस्टेट है। माइक्रोस्टेट्स में से केवल एक ही उस स्थिति से मेल खाता है जब सभी अणु बर्तन के एक आधे (उदाहरण के लिए, दाएं) में एकत्र होते हैं। ऐसी घटना की संभावना व्यावहारिक रूप से शून्य है। सूक्ष्म अवस्थाओं की सबसे बड़ी संख्या संतुलन अवस्था से मेल खाती है, जिसमें अणु पूरे आयतन में समान रूप से वितरित होते हैं। इसीलिए संतुलन की स्थिति सबसे अधिक संभावित है. दूसरी ओर, संतुलन की स्थिति थर्मोडायनामिक प्रणाली में सबसे बड़ी गड़बड़ी की स्थिति और अधिकतम एन्ट्रापी वाली स्थिति है।

बोल्ट्ज़मैन के अनुसार एन्ट्रापी एससिस्टम और थर्मोडायनामिक संभावना डब्ल्यूएक दूसरे से इस प्रकार संबंधित हैं: एस = के लॉग डब्ल्यू, कहाँ के = 1.38·10 –23 जे/के– बोल्ट्ज़मान स्थिरांक. इस प्रकार, एन्ट्रॉपी माइक्रोस्टेट्स की संख्या के लघुगणक द्वारा निर्धारित की जाती है जिसकी सहायता से किसी दिए गए मैक्रोस्टेट को महसूस किया जा सकता है। नतीजतन, एन्ट्रापी को थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति की संभावना के माप के रूप में माना जा सकता है।

थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम की संभाव्य व्याख्या थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति से सिस्टम के सहज विचलन की अनुमति देती है। ऐसे विचलन कहलाते हैं उतार चढ़ाव. बड़ी संख्या में कणों वाली प्रणालियों में, संतुलन स्थिति से महत्वपूर्ण विचलन बेहद संभावना नहीं है।




थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता

ऊष्मागतिकी का पहला नियम तापीय प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा के संरक्षण का नियम है, जब एक प्रकार की ऊर्जा दूसरे प्रकार में परिवर्तित हो जाती है।

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम, प्रक्रियाओं के दौरान ऊर्जा समानता स्थापित करते समय, यह संकेत नहीं देता है कि प्रक्रियाएं किस दिशा में आगे बढ़ती हैं और वे इस तरह से क्यों होती हैं और अन्यथा नहीं।

जब निकाय और सिस्टम परस्पर क्रिया करते हैं, तो होने वाली प्रक्रियाओं की एक निश्चित दिशा होती है। इस प्रकार, पेंडुलम के नम दोलनों के साथ, इसकी यांत्रिक ऊर्जा धीरे-धीरे पेंडुलम और पर्यावरण की आंतरिक ऊर्जा में बदल जाती है, लेकिन विपरीत प्रक्रिया नहीं होती है।

पानी में चीनी का घुलना और गर्म शरीर से ठंडे शरीर में गर्मी का स्थानांतरण एकतरफा प्रक्रियाओं के उदाहरण हैं। अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के उदाहरण प्रसार, तापीय चालकता और चिपचिपा द्रव प्रवाह हैं। 11ऐसी प्रक्रियाओं को कहा जाता है अपरिवर्तनीय.

एच.10. ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम

प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता और संभावित ऊर्जा परिवर्तनों की दिशा थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का उपयोग करके तैयार की जाती है, जो मानव अनुभव और प्राकृतिक घटनाओं के अवलोकन का सामान्यीकरण है। आइए हम जर्मन वैज्ञानिक आर क्लॉसियस द्वारा प्रस्तावित इसका सूत्रीकरण प्रस्तुत करें।

ऊष्मा की मात्रा को कम गर्म वस्तु से अधिक गर्म वस्तु में अनायास स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है। यहां आपको "सहज" शब्द पर ध्यान देना चाहिए, अर्थात। अन्य निकायों की भागीदारी के बिना, उनकी स्थिति को बदले बिना, स्वयं ही घटित हो रहा है।

हमारा दैनिक अनुभव ऊष्मागतिकी के इस नियम की वैधता की पुष्टि करता है। तो, एक कमरे में, गर्म रेडिएटर से गर्मी कमरे में हवा और वस्तुओं में स्थानांतरित होती है, और इसके विपरीत नहीं।

प्रशीतन मशीनों में, गर्मी को फ्रीजर से लिया जाता है और पर्यावरण में स्थानांतरित किया जाता है। हालाँकि, थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का उल्लंघन यहां नहीं होता है, क्योंकि यह प्रक्रिया अनायास नहीं होती है, लेकिन रेफ्रिजरेटर की इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा खपत की गई यांत्रिक ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है, अर्थात। फ्रीजर से गर्मी "दूर" करने की प्रक्रिया आसपास के निकायों की स्थिति में बदलाव के साथ होती है।

अपरिवर्तनीयता न केवल गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया की विशेषता है, बल्कि सभी सहज प्रक्रियाओं की भी विशेषता है।

ऐतिहासिक सन्दर्भ. क्लॉसिस रुडोल्फ जूलियस इमानुएल(1822-1888) - जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, थर्मोडायनामिक्स और गैसों के गतिज सिद्धांत के रचनाकारों में से एक। आणविक भौतिकी, ऊष्मागतिकी, भाप इंजन के सिद्धांत, सैद्धांतिक यांत्रिकी, गणितीय भौतिकी के क्षेत्र में मुख्य कार्य। एस. कार्नोट के विचारों को विकसित करते हुए उन्होंने ताप और कार्य की तुल्यता का सिद्धांत प्रतिपादित किया। 1850 में, उन्होंने गर्मी और यांत्रिक कार्य (थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम) के बीच संबंध साबित किया, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम तैयार किया: "गर्मी अपने आप एक ठंडे शरीर से गर्म शरीर की ओर नहीं जा सकती।"

कार्नोट निकोला लियोनार्ड सादी(1796-1832) - फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी और इंजीनियर। 1824 में उन्होंने "अग्नि की प्रेरक शक्ति और इस बल को विकसित करने में सक्षम मशीनों पर विचार" पुस्तक प्रकाशित की। इस कार्य में उन्होंने पहली बार यह साबित किया कि उपयोगी कार्य तभी प्राप्त किया जा सकता है जब ऊष्मा अधिक गर्म वस्तु से कम गर्म वस्तु (थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम) में स्थानांतरित हो। वृत्ताकार और प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं की अवधारणाओं के साथ-साथ ऊष्मा इंजनों के आदर्श चक्र का परिचय दिया।

टिकट 23. 1. थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता; ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम और इसकी सांख्यिकीय व्याख्या

1. थर्मल प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता; ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम और इसकी सांख्यिकीय व्याख्या।

ऊष्मागतिकी का पहला नियम - तापीय प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के संरक्षण का नियम - के बीच संबंध स्थापित करता है ऊष्मा की मात्रा Q को सिस्टम द्वारा ΔU को बदलकर प्राप्त किया जाता है आंतरिक ऊर्जाऔर कामए, बाहरी निकायों पर परिपूर्ण:

क्यू = Δयू + ए.

इस नियम के अनुसार, ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है; यह एक प्रणाली से दूसरे प्रणाली में संचारित होता है और एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरित होता है। ऐसी प्रक्रियाएँ जो ऊष्मागतिकी के पहले नियम का उल्लंघन करती हैं, कभी नहीं देखी गईं। ऊष्मागतिकी का पहला नियम तापीय प्रक्रियाओं की दिशा स्थापित नहीं करता है। हालाँकि, जैसा कि अनुभव से पता चलता है, कई तापीय प्रक्रियाएँ केवल एक ही दिशा में हो सकती हैं। ऐसी प्रक्रियाओं को कहा जाता है अचल. उदाहरण के लिए, अलग-अलग तापमान वाले दो पिंडों के थर्मल संपर्क के दौरान, गर्मी का प्रवाह हमेशा गर्म पिंड से ठंडे पिंड की ओर निर्देशित होता है। कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर में गर्मी हस्तांतरण की सहज प्रक्रिया कभी नहीं होती है। नतीजतन, एक सीमित तापमान अंतर पर गर्मी हस्तांतरण प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है। प्रतिवर्तीप्रक्रियाएँ एक प्रणाली के एक संतुलन अवस्था से दूसरे में संक्रमण की प्रक्रियाएँ हैं, जिन्हें मध्यवर्ती संतुलन अवस्थाओं के समान अनुक्रम के माध्यम से विपरीत दिशा में किया जा सकता है। इस मामले में, सिस्टम स्वयं और आसपास के निकाय अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं। वे प्रक्रियाएँ जिनके दौरान कोई प्रणाली हर समय संतुलन की स्थिति में रहती है, कहलाती है अर्ध स्टेटिक. सभी अर्ध-स्थैतिक प्रक्रियाएँ प्रतिवर्ती हैं। दो ताप भंडारों के साथ की गई अन्य सभी गोलाकार प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं। घर्षण की उपस्थिति, गैसों और तरल पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाओं, प्रारंभिक दबाव अंतर की उपस्थिति में गैस मिश्रण की प्रक्रियाओं आदि के कारण यांत्रिक कार्य को शरीर की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं। सभी वास्तविक प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय हैं, लेकिन वे प्रतिवर्ती मनमाने ढंग से बंद प्रक्रियाओं तक पहुंच सकते हैं। प्रतिवर्ती प्रक्रियाएँ वास्तविक प्रक्रियाओं का आदर्शीकरण हैं। ऊष्मागतिकी का पहला नियम प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं को अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं से अलग नहीं कर सकता है। इसे बस थर्मोडायनामिक प्रक्रिया से एक निश्चित ऊर्जा संतुलन की आवश्यकता होती है और यह इस बारे में कुछ नहीं कहता है कि ऐसी प्रक्रिया संभव है या नहीं। स्वतःस्फूर्त होने वाली प्रक्रियाओं की दिशा ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम द्वारा स्थापित की जाती है। जर्मन भौतिक विज्ञानी आर क्लॉसियस ने थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का सूत्रीकरण दिया: एक प्रक्रिया असंभव है जिसका एकमात्र परिणाम कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर में गर्मी विनिमय द्वारा ऊर्जा का स्थानांतरण होगा। ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम सीधे तौर पर वास्तविक तापीय प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता से संबंधित है। अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा अन्य सभी प्रकार की ऊर्जा - यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक, आदि से गुणात्मक रूप से भिन्न होती है। अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा को छोड़कर किसी भी प्रकार की ऊर्जा को पूरी तरह से किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। तापीय गति की ऊर्जा सहित। उत्तरार्द्ध केवल आंशिक रूप से किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तन का अनुभव कर सकता है। अतः कोई भी भौतिक प्रक्रिया जिसमें किसी भी प्रकार की ऊर्जा को अणुओं की तापीय गति की ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है, अर्थात इसे पूरी तरह से विपरीत दिशा में नहीं किया जा सकता है। सभी अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं की एक सामान्य संपत्ति यह है कि वे थर्मोडायनामिक रूप से गैर-संतुलन प्रणाली में होती हैं और इन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप होती हैं एक बंद प्रणाली थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति तक पहुंचती है।ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के आधार पर निम्नलिखित कथनों को सिद्ध किया जा सकता है, जिन्हें कहा जाता है कार्नोट के प्रमेय:

1. हीटर और रेफ्रिजरेटर के दिए गए तापमान पर चलने वाले ताप इंजन की दक्षता हीटर और रेफ्रिजरेटर के समान तापमान पर प्रतिवर्ती कार्नोट चक्र में चलने वाली मशीन की दक्षता से अधिक नहीं हो सकती है।
2. कार्नोट चक्र के अनुसार चलने वाले ताप इंजन की दक्षता कार्यशील तरल पदार्थ के प्रकार पर निर्भर नहीं करती है, बल्कि केवल हीटर और रेफ्रिजरेटर के तापमान पर निर्भर करती है।

2 . परमाणु प्रतिक्रियाएँ: परमाणु प्रतिक्रियाओं के लिए संरक्षण कानून; परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाएं; परमाणु ऊर्जा; थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ

परस्पर क्रिया के दौरान परमाणु नाभिक में परिवर्तन होते हैं, जो उनमें भाग लेने वाले कणों की गतिज ऊर्जा में वृद्धि या कमी के साथ होते हैं।

परमाणु प्रतिक्रियाएँ तब होती हैं जब कण नाभिक के करीब आते हैं और परमाणु बलों की सीमा के भीतर आते हैं। संभावित आवेशित कण एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। इसलिए, धनावेशित कणों का नाभिक (या एक दूसरे के नाभिक) तक पहुंचना संभव है यदि इन कणों (या नाभिक) को बड़ी गतिज ऊर्जा दी जाए (उदाहरण के लिए, प्रोटॉन, ड्यूटेरियम नाभिक - ड्यूटेरॉन, α-कण और अन्य नाभिक के साथ) प्राथमिक कण आयन त्वरक की सहायता)।

तेज़ प्रोटॉन का उपयोग करके पहली परमाणु प्रतिक्रिया 1932 में की गई थी। लिथियम को अल्फा कणों में विभाजित करना संभव था:

परमाणु प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा उपज।, जहां t r, t p, s स्थिरांक हैं

इस प्रतिक्रिया में, हीलियम नाभिक में विशिष्ट बंधन ऊर्जा लिथियम नाभिक में विशिष्ट बंधन ऊर्जा से अधिक होती है। इसलिए, लिथियम नाभिक की आंतरिक ऊर्जा का एक हिस्सा अलग-अलग उड़ने वाले अल्फा कणों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

नाभिक की बंधन ऊर्जा में परिवर्तन का अर्थ है कि प्रतिक्रियाओं में भाग लेने वाले कणों और नाभिकों की कुल विश्राम ऊर्जा अपरिवर्तित नहीं रहती है। आख़िरकार, सूत्र के अनुसार, नाभिक एम I की शेष ऊर्जा सीधे बंधन ऊर्जा के माध्यम से व्यक्त की जाती है। ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, क्षय प्रक्रिया के दौरान गतिज ऊर्जा में परिवर्तन नाभिक और प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले कणों की शेष ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।

परमाणु प्रतिक्रिया का ऊर्जा उत्पादन प्रतिक्रिया से पहले और बाद में नाभिक और कणों की बाकी ऊर्जाओं के बीच का अंतर है। जैसा कि पहले कहा गया था, उसके अनुसार परमाणु प्रतिक्रिया का ऊर्जा उत्पादन भी प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले कणों की गतिज ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है।

न्यूट्रॉन के साथ परमाणु प्रतिक्रियाएँ।

न्यूट्रॉन की खोज परमाणु प्रतिक्रियाओं के अध्ययन में एक महत्वपूर्ण मोड़ थी। चूँकि न्यूट्रॉन पर कोई आवेश नहीं होता, वे आसानी से परमाणु नाभिक में प्रवेश करते हैं और उनमें परिवर्तन का कारण बनते हैं।

उदाहरण के लिए, निम्नलिखित प्रतिक्रिया देखी गई है:

एनरिको फर्मी न्यूट्रॉन के कारण होने वाली प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने वाले पहले व्यक्ति थे। उन्होंने पाया कि परमाणु परिवर्तन न केवल तेज़ न्यूट्रॉन के कारण होते हैं, बल्कि न्यूट्रॉन के कारण भी होते हैं।

जिन प्रतिक्रियाओं में परमाणु नाभिक गुजरता है वे बहुत विविध होते हैं। न्यूट्रॉन नाभिक द्वारा विकर्षित नहीं होते हैं और इसलिए धीमी गति से परमाणु परिवर्तन करने में विशेष रूप से प्रभावी होते हैं।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं जब परमाणु नाभिक प्राथमिक कणों के साथ या एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं तो उनमें परिवर्तन कहते हैं।

3. प्रायोगिक कार्य: "गणितीय पेंडुलम का उपयोग करके मुक्त गिरावट के त्वरण को मापना।"