थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं प्रकार और उदाहरण

थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं वे भौतिक या रासायनिक घटनाएं हैं जो एक प्रणाली और उसके आस-पास गर्मी (ऊर्जा) के प्रवाह को शामिल करती हैं या काम करती हैं। जब गर्मी के बारे में बात की जाती है, तो तर्कसंगत रूप से आग की छवि को ध्यान में रखा जाता है, जो एक ऐसी प्रक्रिया की अभिव्यक्ति समानता है जो बहुत अधिक बाहरी ऊर्जा जारी करती है.

प्रणाली मैक्रोस्कोपिक (एक ट्रेन, एक रॉकेट, एक ज्वालामुखी) और माइक्रोस्कोपिक (परमाणु, बैक्टीरिया, अणु, क्वांटम डॉट्स, आदि) दोनों हो सकती है। यह गर्मी या उस काम पर विचार करने के लिए बाकी ब्रह्मांड से अलग होता है जो इसमें प्रवेश करता है या छोड़ता है.

हालांकि, न केवल गर्मी प्रवाह मौजूद है, लेकिन सिस्टम भी माना जाने वाली घटना के जवाब में अपने वातावरण के कुछ चर में परिवर्तन उत्पन्न कर सकता है। थर्मोडायनामिक कानूनों के अनुसार, प्रतिक्रिया और गर्मी के बीच मुआवजा होना चाहिए ताकि पदार्थ और ऊर्जा हमेशा संरक्षित रहें.

ऊपर मैक्रोस्कोपिक और माइक्रोस्कोपिक सिस्टम के लिए मान्य है। पहले और अंतिम के बीच का अंतर वे चर हैं जो अपनी ऊर्जा अवस्थाओं को परिभाषित करने के लिए माने जाते हैं (संक्षेप में, प्रारंभिक और अंतिम).

हालाँकि, थर्मोडायनामिक मॉडल का उद्देश्य दोनों दुनिया को जोड़ने के लिए है, जैसे कि दबाव, मात्रा और प्रणालियों के तापमान को नियंत्रित करना, इनमें से कुछ को दूसरों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए स्थिर रखना.

पहला मॉडल जो इस सन्निकटन की अनुमति देता है, वह है आदर्श गैसों (PV = nRT), जहाँ n मोल्स की संख्या है, कि जब वॉल्यूम V के बीच विभाजन होता है तो मोलर वॉल्यूम प्राप्त होता है.

फिर, इन चरों के आधार पर सिस्टम-इर्द-गिर्द के परिवर्तनों को व्यक्त करते हुए, दूसरों को काम (पीवी = डब्ल्यू) के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, मशीनों और औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए अपरिहार्य.

दूसरी ओर, रासायनिक घटनाओं के लिए एक अन्य प्रकार का थर्मोडायनामिक चर अधिक रुचि रखता है। ये सीधे ऊर्जा के रिलीज या अवशोषण से संबंधित हैं, और अणुओं की आंतरिक प्रकृति पर निर्भर करते हैं: लिंक का गठन और प्रकार.

सूची

• 1 सिस्टम और थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में घटना
  • 1.1 भौतिक और रासायनिक घटनाएं
  • 1.2 शारीरिक घटना के उदाहरण
  • 1.3 रासायनिक घटना के उदाहरण
• थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं के 2 प्रकार और उदाहरण
  • २.१ अदिबेटिक प्रक्रिया
  • २.२ इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएँ
  • 2.3 आइसोबैरिक प्रक्रियाएं
  • २.४ आइसोकोरिक प्रक्रिया
• 3 संदर्भ

थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में सिस्टम और घटनाएं

ऊपर की छवि में, तीन प्रकार की प्रणालियों का प्रतिनिधित्व किया जाता है: बंद, खुला और एडियाबेटिक.

बंद प्रणाली में इसके और इसके आस-पास के बीच कोई हस्तांतरण नहीं होता है, जिससे कोई भी पदार्थ प्रवेश या बाहर नहीं निकल सकता है; हालाँकि, ऊर्जा बॉक्स की सीमाओं को पार कर सकती है। दूसरे शब्दों में: एफ घटना ऊर्जा को छोड़ या अवशोषित कर सकती है, इस प्रकार यह संशोधित कर सकती है कि बॉक्स से परे क्या है.

दूसरी ओर, खुले सिस्टम में सिस्टम के क्षितिज में अपनी बिंदीदार रेखाएं होती हैं, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा और पदार्थ दोनों इस और आसपास के बीच आ सकते हैं और जा सकते हैं.

अंत में, एक पृथक प्रणाली में पदार्थ और उसके और आसपास के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान शून्य है; इस कारण से, छवि में तीसरा बॉक्स एक बुलबुले में संलग्न है। यह स्पष्ट करना आवश्यक है कि परिवेश ब्रह्मांड का बाकी हिस्सा हो सकता है, और अध्ययन वह है जो यह परिभाषित करता है कि सिस्टम के दायरे पर विचार करना कितना दूर है.

भौतिक और रासायनिक घटनाएं

क्या विशेष रूप से घटना एफ है? F अक्षर से संकेत मिलता है और एक पीले वृत्त के भीतर, घटना एक परिवर्तन है जो जगह लेता है और पदार्थ का भौतिक संशोधन या परिवर्तन हो सकता है.

अंतर क्या है? संक्षिप्त रूप से: पहला नया लिंक नहीं तोड़ता या बनाता नहीं है, जबकि दूसरा करता है.

इस प्रकार, एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया के अनुसार विचार किया जा सकता है कि क्या घटना भौतिक या रासायनिक है। हालांकि, दोनों में कुछ आणविक या परमाणु संपत्ति में आम बदलाव है.

शारीरिक घटनाओं के उदाहरण

एक बर्तन में पानी गर्म करने से उसके अणुओं के बीच टकराव में वृद्धि होती है, उस बिंदु तक जहां उसके वाष्प का दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर होता है, और फिर तरल से गैस में चरण परिवर्तन होता है। दूसरे शब्दों में: पानी वाष्पित हो जाता है.

यहां पानी के अणु उनके किसी भी बंधन को नहीं तोड़ रहे हैं, लेकिन वे ऊर्जा परिवर्तन से गुजरते हैं; या जो समान है, पानी की आंतरिक ऊर्जा यू को संशोधित किया गया है.

इस मामले के लिए थर्मोडायनामिक चर क्या हैं? वायुमंडलीय दबाव पी_{भूतपूर्व}, खाना पकाने की गैस के दहन और पानी की मात्रा से उत्पन्न तापमान.

वायुमंडलीय दबाव स्थिर है, लेकिन पानी का तापमान गर्म होने के बाद से नहीं है; न ही आयतन, क्योंकि इसके अणु अंतरिक्ष में विस्तार करते हैं। यह एक आइसोबैरिक प्रक्रिया के भीतर एक शारीरिक घटना का एक उदाहरण है; स्थिर दबाव में एक थर्मोडायनामिक प्रणाली है.

यदि आप प्रेशर कुकर के अंदर कुछ फलियों के साथ पानी डालते हैं तो क्या होगा? इस मामले में, मात्रा स्थिर रहती है (जब तक कि अनाज पकाते समय दबाव जारी नहीं किया जाता है), लेकिन दबाव और तापमान में परिवर्तन.

इसका कारण यह है कि उत्पादित गैस बच नहीं सकती है और बर्तन की दीवारों और तरल की सतह पर घूमती है। हम एक और शारीरिक घटना के बारे में बात कर रहे हैं, लेकिन एक इज़ोकोरिक प्रक्रिया के भीतर.

रासायनिक घटना के उदाहरण हैं

यह उल्लेख किया गया था कि आणविक या परमाणु संरचना जैसे सूक्ष्म कारकों में निहित थर्मोडायनामिक चर हैं। ये चर क्या हैं? थैलीपी (एच), एन्ट्रॉपी (एस), आंतरिक ऊर्जा (यू) और गिब्स (एस) की मुफ्त ऊर्जा.

चयनित गणितीय मॉडल (आमतौर पर आदर्श गैस मॉडल) के अनुसार पदार्थ के इन आंतरिक चर को मैक्रोस्कोपिक थर्मोडायनामिक चर (पी, टी और वी) के संदर्भ में परिभाषित और व्यक्त किया जाता है। इस थर्मोडायनामिक अध्ययन के लिए धन्यवाद रासायनिक घटना के लिए बनाया जा सकता है.

उदाहरण के लिए, हम A + B => C प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया का अध्ययन करना चाहते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया केवल 70 ° C के तापमान पर होती है। इसके अलावा, सी के उत्पादन के बजाय 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, डी उत्पन्न होता है.

इन शर्तों के तहत, रिएक्टर (विधानसभा जहां प्रतिक्रिया की जाती है) को 70 डिग्री सेल्सियस के आसपास एक निरंतर तापमान की गारंटी देनी चाहिए, इसलिए प्रक्रिया इज़ोटेर्मल है.

थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं के प्रकार और उदाहरण

एडियाबेटिक प्रक्रियाएं

वे वे हैं जिनमें सिस्टम और उसके आस-पास कोई शुद्ध अंतरण नहीं है। यह लंबे समय तक एक अलग सिस्टम (बबल के अंदर बॉक्स) द्वारा गारंटीकृत है.

उदाहरण

इसका एक उदाहरण कैलोरीमीटर है, जो रासायनिक प्रतिक्रिया (दहन, विघटन, ऑक्सीकरण, आदि) से मुक्त या अवशोषित गर्मी की मात्रा निर्धारित करता है।.

भौतिक घटनाओं के भीतर पिस्टन पर दबाव डालने के कारण गर्म गैस उत्पन्न होती है। इसी तरह, जब एक स्थलीय सतह पर हवा का एक दबाव बढ़ता है, तो इसका तापमान बढ़ जाता है क्योंकि यह विस्तार करने के लिए मजबूर होता है.

दूसरी ओर, यदि दूसरी सतह गैसीय है और घनत्व कम है, तो इसका तापमान घट जाएगा जब यह एक उच्च दबाव महसूस करेगा, इसके कणों को संघनन के लिए मजबूर करेगा.

एडियाबेटिक प्रक्रिया कई औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए आदर्श होती है, जिसमें कम गर्मी का नुकसान एक कम प्रदर्शन होता है जो लागत में परिलक्षित होता है। इस तरह से विचार करने के लिए, गर्मी का प्रवाह शून्य होना चाहिए या प्रवेश करने वाली गर्मी की मात्रा उस राशि के बराबर होनी चाहिए जो सिस्टम में प्रवेश करती है।.

इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं

इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं वे सभी हैं जिनमें सिस्टम का तापमान स्थिर रहता है। यह काम करके किया जाता है, ताकि समय के साथ अन्य चर (पी और वी) अलग-अलग हों.

उदाहरण

इस प्रकार की थर्मोडायनामिक प्रक्रिया के उदाहरण असंख्य हैं। संक्षेप में, बहुत अधिक सेलुलर गतिविधि एक स्थिर तापमान (सेल झिल्ली के माध्यम से आयनों और पानी का आदान-प्रदान) पर होती है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के भीतर, जो सभी थर्मल संतुलन स्थापित करते हैं, उन्हें इज़ोटेर्माल प्रक्रियाएं माना जाता है.

मानव चयापचय रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला के माध्यम से निरंतर शरीर के तापमान (लगभग 37 डिग्री सेल्सियस) को बनाए रखने का प्रबंधन करता है। यह भोजन से प्राप्त ऊर्जा के लिए धन्यवाद प्राप्त किया जाता है.

चरण परिवर्तन भी इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं हैं। उदाहरण के लिए, जब एक तरल जमा होता है, तो यह गर्मी छोड़ता है, तापमान को कम होने से रोकता है जब तक कि यह पूरी तरह से ठोस चरण में न हो। एक बार ऐसा होने के बाद, तापमान में कमी जारी रह सकती है, क्योंकि ठोस अब ऊर्जा नहीं छोड़ता है.

उन प्रणालियों में, जिनमें आंतरिक गैसों का परिवर्तन होता है, आंतरिक ऊर्जा का परिवर्तन शून्य होता है, इसलिए सभी गर्मी का उपयोग कार्य करने के लिए किया जाता है.

आइसोबैरिक प्रक्रियाएं

इन प्रक्रियाओं में सिस्टम में दबाव स्थिर रहता है, इसकी मात्रा और तापमान में अंतर होता है। सामान्य तौर पर, वे सिस्टम में वातावरण के लिए, या बंद सिस्टम में हो सकते हैं, जिनकी मात्रा दबाव में वृद्धि का प्रतिकार करने के लिए, वॉल्यूम में वृद्धि से विकृत हो सकती है।.

उदाहरण

इंजन के अंदर सिलेंडर में, जब गैस गरम होती है, तो यह पिस्टन को धक्का देता है, जो सिस्टम की मात्रा को संशोधित करता है.

यदि ऐसा नहीं होता, तो दबाव बढ़ जाता, क्योंकि सिस्टम के पास सिलेंडर की दीवारों पर गैसीय प्रजातियों के टकराव को कम करने का कोई तरीका नहीं है।.

Isochoric प्रक्रियाओं

समस्थानिक प्रक्रियाओं में आयतन स्थिर रहता है। इसे उन लोगों के रूप में भी माना जा सकता है जिनमें सिस्टम कोई काम नहीं करता है (W = 0).

मूल रूप से, वे शारीरिक या रासायनिक घटनाएं हैं जो किसी भी कंटेनर के अंदर अध्ययन की जाती हैं, चाहे वह आंदोलन के साथ हो या नहीं.

उदाहरण

इन प्रक्रियाओं के उदाहरण हैं, भोजन पकाना, कॉफी तैयार करना, आइसक्रीम की एक बोतल का ठंडा होना, चीनी का क्रिस्टलीकरण, थोड़ा घुलनशील अवक्षेपण का विघटन, एक आयन एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी, अन्य।.

संदर्भ

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