enthalpy entropy اور دوسرے ترمودینامک کا قانون

مقصد یہ ہے کہ نیچلے مفہوموں کا بنیادی سمجھ تیار کرنا ہے:

• اندرونی توانائی اور ترمودینامکس کا پہلا قانون

• نظام کا دورانیہ اور اختیاری عمل

• پالٹنااور غیر قابل پالٹنا

• انٹروپی اور انٹالپی

• ترمودینامکس کا دوسرا قانون

اندرونی توانائی اور ترمودینامکس کا پہلا قانون

جب نظام کے اندر موجود مولکول کی توانائی نظام کی خصوصیات سے منسلک ہوتی ہے تو اسے اندرونی توانائی (u) کہا جاتا ہے۔
توانائی کی تشکیل یا تباہی نہیں ہوتی اور یہ اصول کے مطابق جب بھی توانائی نظام کی حدود کو عبور کرتی ہے تو نظام کی اندرونی توانائی (u) تبدیل ہوجاتی ہے۔
اس لیے، جب حرارت/کام نظام کے ساتھ تعامل کرتا ہے تو ترمودینامکس کا پہلا قانون نیچے دیئے گئے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔

اوپر دی گئی مساوات میں u فی یونٹ وزن کی اندرونی توانائی ہے اور q اور w کے ساتھ ساتھ فی یونٹ وزن کی حرارت اور کام ہیں۔ اوپر دی گئی مساوات میں اپنایا گیا نشان کا اصول یہ ہے:
dq > 0 (مثبت سمجھا جاتا ہے) ⇒ نظام کو حرارت منتقل ہوتی ہے
dq < 0 (منفی سمجھا جاتا ہے) ⇒ نظام سے حرارت منتقل ہوتی ہے dw > 0 (مثبت سمجھا جاتا ہے) ⇒ نظام کا کام ہوتا ہے
dw < 0 (منفی سمجھا جاتا ہے) ⇒ نظام پر کام ہوتا ہے

نظام کا دورانیہ اور اختیاری عمل

ترمودینامکس کا پہلا قانون کی ایک اہم شکل یہ ہے جب

ہم اوپر دی گئی مساوات کو دورانیہ عمل کے لیے تکمیل کرتے ہیں۔

جب نظام کو حرارت/کام کے ذریعے تصادفی تبدیلیوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے اور پھر یہ اپنی متعارفہ حالت میں واپس آ جاتا ہے تو اسے دورانیہ عمل کہا جاتا ہے۔

نکات:

1. کسی بھی حالت کی ملکیت کے تفریقی کی تکمیل اس کی حدود کا فرق ہوتی ہے۔

2. آخری حالت متعارفہ حالت کی طرح ہوتی ہے اور نظام کی اندرونی توانائی میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے۔

اس کے بعد

اپنی اوپر والی مساوات میں داخلی اور خاتمہ حالت کو i اور f سے ظاہر کیا گیا ہے۔ اب اوپر دی گئی معلومات کو مساوات (1) میں استعمال کرتے ہوئے،

مساوات (2) تمام کام کی تکمیل کی نمائندگی کرتی ہے جسے نظام کرتا ہے یا نظام کا کل کام کرنے والا کل گرمی کے منتقل کرنے والے کے برابر ہوتا ہے۔ اینجینئرنگ تھرمودائنامکس نظاموں اور عملیات کے مفہوم کو مزید دریافت کرتا ہے۔

نظام کا غیر متعین عمل

یہ تھرمودائنامکس کے پہلے قانون کا نتیجہ ہے اور اگر نظام میں غیر متعین عمل شامل ہو تو مساوات (1) سے متعلق ہوتا ہے۔

اس مساوات میں q اور w معمولی گرمی کا منتقل ہونا اور عمل کا معمولی کام ہوتا ہے، جبکہ uf اور ui داخلی توانائی (u) کے خاتمہ اور ابتدائی قیمتیں ہوتی ہیں۔ ایک رکھا ہوا اور الگ الگ اڈیابیٹک نظام (w = 0, q = 0) میں، تو اس کی داخلی توانائی (u) ناقابل تبدیل رہتی ہے۔ پھر کسی دورانیہ عمل کی مساوات (2) سے۔

معاود شدنی اور غیر معاود شدنی

جب نظام کی ابتدائی حالت خاتمہ حالت میں تبدیل ہو جاتی ہے تو یہ کہا جاتا ہے کہ یہ عمل کا ذریعہ ہے۔ دباؤ، حجم، انٹالپی، درجہ حرارت، آنتروپی وغیرہ جیسی خصوصیات کسی تھرمودائنامک عمل کے دوران تبدیل ہوتی ہیں۔ تھرمودائنامکس کا دوسرا قانون عمل کو دو سرخیوں تحت درج کرتا ہے

• ایdeal یا معاود شدنی عمل

• قدرتی یا غیر معاود شدنی عمل

اگر کسی نظام میں درجہ حرارت (t) اور دباؤ (p) کی تبدیلی بہت کم ہو جس کا عمل جاری ہو رہا ہے، تو عمل کو قریب توازن حالت یا معاود شدنی کے قریب پہنچنے کا کہا جا سکتا ہے۔
عمل کو اگر اصل حالت کو عکس راستے سے واپس لایا جا سکے تو داخلی طور پر معاود شدنی کہا جاتا ہے۔
عمل کو اگر محیط کی تبدیلی کو بھی ترتیب کے مطابق واپس لایا جا سکے تو بیرونی طور پر معاود شدنی کہا جاتا ہے۔
معاود شدنی عمل وہ ہے جو داخلی اور بیرونی دونوں طور پر معاود شدنی ہے۔
واقعی عمل کی کامیابی کی ناپ کے لیے ماہرین معاود شدنی عمل کو مقایسه کرنے اور واقعی اور فعلي عمل کو معاود شدنی کے قریب لانے کے لیے استعمال کرتے ہیں تاکہ کامیابی میں اضافہ ہو۔

غیر معاود شدنی

جب فعلی عمل معاود شدنی کے الزامات پورے نہ کر سکے تو اسے غیر معاود شدنی کہا جاتا ہے۔
غیر معاود شدنی عمل میں نظام کی ابتدائی حالت اور ماحول کو خاتمہ حالت سے ابتدائی حالت میں واپس نہیں لایا جا سکتا۔ غیر معاود شدنی عمل میں نظام کی آنتروپی تیزی سے بڑھتی ہے اور اس کی قیمت کو ابتدائی قیمت سے خاتمہ قیمت میں واپس نہیں لایا جا سکتا۔
غیر معاود شدنی کا وجود دباؤ، ترکیب، درجہ حرارت، ترکیب کی تبدیلی کے باعث ہوتا ہے جس کا سبب گرمی کا منتقل ہونا، صلیبی اور مائع میں اصطکاک، کیمیائی ریاکشن ہوتا ہے۔ ماہرین غیر معاود شدنی کے اثرات کو کم کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔

آنتروپی اور انٹالپی

انٹرنل انجیرج کی طرح، آنتروپی اور انٹالپی تھرمودائنامک خصوصیات ہیں۔ آنتروپی کو سمبول s سے ظاہر کیا جاتا ہے اور آنتروپی میں تبدیلی Δs کو kJ/kg-K میں ظاہر کیا جاتا ہے۔ آنتروپی عدم منظمی کا حالت ہے۔ آنتروپی دوسرے قانون کا موضوع ہے جو نظام اور ماحول کے آنتروپی کی تبدیلی کو یونیورس کے نسبت سے بیان کرتا ہے۔
آنتروپی کو ایک ریورسلبل تھرمودائنامک راستے کے لیے نظام میں مطلق درجہ حرارت پر گرمی کے منتقل کرنے کے تناسب کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

جہاں، qrev ریورسلبل راستے کے ساتھ گرمی کا منتقل کرنے کو ظاہر کرتا ہے۔
انٹالپی (h) حالت کی خصوصیت ہے اور اسے یوں تعریف کیا جاتا ہے،

جہاں، h خاص انٹالپی ہے، u خاص انٹرنل انجیرج ہے، v خاص حجم ہے، p دباؤ ہے۔
معادلة (1) سے

اس لیے

معادلة (4) کو فرق کرکے اور اسے اوپر والی معادلة میں تعویض کرنے سے، تو

دونوں معادلات ریورسلبل عملیات کے لیے آنتروپی میں تبدیلی کے ساتھ وابستہ ہیں، سابق میں داخلی انجیرج اور حجم میں تبدیلی کے ناطق اور آخری معادلة میں انٹالپی اور دباؤ میں تبدیلی کے ناطق۔
چونکہ یہ دو معادلات کی تمام مقداریں حالت کی خصوصیات ہیں، اس لیے آنتروپی بھی ایک تھرمودائنامک خصوصیت ہے۔

تھرمودائنامکس کا دوسرا قانون

تھرمودائنامکس کا دوسرا قانون یونیورس کے حدود کو بیان کرتا ہے کہ یونیورس کیا کر سکتا ہے۔ 2نڈ قانون کم کارکردگی، کمزوری اور تجزیے کے بارے میں زیادہ ہوتا ہے۔
ہم اپنی روزمرہ کی زندگی میں کچھ کام کرتے ہیں جو بنیادی طور پر کم کارکردگی والے اور غیر واپسی عملیات ہیں۔
تھرمودائنامکس کا دوسرا قانون آنتروپی کے ناطق زیادہ آسانی سے بیان کیا جا سکتا ہے:
آنتروپی کو بند نظام میں داخل ہونے والی گرمی (dqrev) کی مقدار اور نقطہ جہاں گرمی کا منتقل ہوا (T) کے تناسب کے طور پر تعریف کیا جاتا ہے۔

تھرمودائنامکس کا دوسرا قانون کہتا ہے کہ "آنتروپی کی تبدیلی غیر منفی سمجھی جاتی ہے"۔
یا
یونیورس کی توانائی کثافت کی طرف تدریجی طور پر منتقل ہو رہی ہے۔

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.