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ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम

1850
  • Sadi Carnot
  • Rudolf Clausius
  • William Thomson (Lord Kelvin)
Engineers designing an efficient heat engine in a laboratory, illustrating thermodynamics applications.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

द्वितीय नियम एन्ट्रापी की अवधारणा प्रस्तुत करता है और स्वतःस्फूर्त प्रक्रियाओं की दिशा निर्धारित करता है। इसे कई तरह से व्यक्त किया जा सकता है, लेकिन इसका एक प्रमुख परिणाम यह है कि एक पृथक प्रणाली की कुल एन्ट्रापी समय के साथ कभी कम नहीं हो सकती। यह नियम समय की दिशा (पावर) की व्याख्या करता है और यह भी बताता है कि प्रक्रियाएँ अपरिवर्तनीय क्यों होती हैं, जैसे कि ऊष्मा का स्वतः गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु की ओर प्रवाहित होना।

द्वितीय नियम विज्ञान के सबसे गहन सिद्धांतों में से एक है। इसके सबसे प्रारंभिक सूत्रों में से एक क्लॉसियस का कथन है: “ऊष्मा किसी ठंडी वस्तु से गर्म वस्तु में तब तक स्थानांतरित नहीं हो सकती जब तक कि उसी समय उससे संबंधित कोई अन्य परिवर्तन न हो जाए।” दूसरा केल्विन-प्लैंक का कथन है: “चक्रीय रूप से संचालित होने वाला ऐसा उपकरण बनाना असंभव है जिसका एकमात्र प्रभाव किसी एक ऊष्मीय भंडार से ऊष्मा के रूप में ऊर्जा अवशोषित करना और समतुल्य मात्रा में कार्य प्रदान करना हो।” ये दोनों कथन द्वितीय प्रकार की शाश्वत गति मशीनों के निर्माण को वर्जित करते हैं।

इस नियम की नवीनता मूलभूत भौतिकी में अपरिवर्तनीयता का परिचय था। जबकि पहला नियम के साथ सौदें उर्जा संरक्षणद्वितीय नियम ऊर्जा की गुणवत्ता और उसके अपरिहार्य रूप से कम उपयोगी रूपों (अपशिष्ट ऊष्मा) में परिवर्तित होने से संबंधित है। लुडविग बोल्ट्ज़मैन ने बाद में इसकी सांख्यिकीय व्याख्या प्रस्तुत करते हुए एन्ट्रापी (S) को किसी प्रणाली की प्रेक्षित स्थूल अवस्था के अनुरूप संभावित सूक्ष्म व्यवस्थाओं (माइक्रोस्टेट्स) की संख्या के माप के रूप में परिभाषित किया। सूत्र S = k_B ln W एन्ट्रापी को सांख्यिकीय प्रायिकता से जोड़ता है, और यह स्पष्ट करता है कि प्रणालियाँ अपनी सबसे संभावित (उच्चतम एन्ट्रापी) अवस्था की ओर विकसित होती हैं।

UNESCO Nomenclature: 2212
ऊष्मागतिकी, सांख्यिकीय भौतिकी और संघनित पदार्थ

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • सादी कार्नोट का अग्नि की प्रेरक शक्ति और आदर्श ऊष्मा पर किया गया कार्य इंजन चक्र
  • भाप इंजनों की अंतर्निहित अक्षमता के अवलोकन
  • यह सहज समझ कि ऊष्मा स्वतः ठंडे से गर्म की ओर प्रवाहित नहीं होती।
  • प्रायिकता सिद्धांत और सांख्यिकी का विकास लाप्लास और दूसरे

आवेदन

  • कुशल ऊष्मा इंजनों और रेफ्रिजरेटरों का डिजाइन (कार्नोट दक्षता)
  • रासायनिक अभियांत्रिकी अभिक्रियाओं की स्वतःस्फूर्तता की भविष्यवाणी करने के लिए
  • सूचना सिद्धांत, जहाँ शैनन एन्ट्रॉपी सूचना सामग्री का एक माप है
  • ब्रह्मांड विज्ञान (ब्रह्मांड की ऊष्मा मृत्यु की परिकल्पना)
  • अव्यवस्था और चरण संक्रमणों को समझने के लिए पदार्थ विज्ञान

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • entropy-driven self-assembling nanomaterials for electronics
  • सूचना इंजन जो सूक्ष्म स्तर पर सूचना को कार्य में परिवर्तित करते हैं
  • एन्ट्रॉपी उत्पादन को न्यूनतम करके ऊर्जा ग्रिडों को अनुकूलित करने के लिए एल्गोरिदम
  • ‘time-reversal’ data processing to correct errors in quantum computing by locally reducing entropy
  • स्थानीय एन्ट्रॉपी कमी प्रवणता द्वारा संचालित स्व-उपचार क्षमताओं वाले जैव-अनुरूप सामग्री
  • एंट्रॉपी परिवर्तनों को सावधानीपूर्वक प्रबंधित करके न्यूनतम ऊर्जा खपत के साथ उन्नत विलवणीकरण प्रक्रियाएं
  • मुक्त ऊर्जा और एन्ट्रॉपी न्यूनीकरण सिद्धांतों के आधार पर प्रोटीन फोल्डिंग की भविष्यवाणी करने वाला सॉफ्टवेयर
  • क्रायोजेनिक cooling systems that approach the theoretical carnot efficiency limit
  • वित्तीय बाजार की अस्थिरता और मंदी की भविष्यवाणी के लिए एन्ट्रॉपी-आधारित विश्लेषण
  • अपशिष्ट पुनर्चक्रण प्रक्रियाएं जो स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके उनके एंट्रोपिक संकेतों के आधार पर सामग्रियों को छांटती हैं
संबंधित विषय: द्वितीय नियम, एंट्रॉपी, अनुत्क्रमणीयता, समय की दिशा, ऊष्मा इंजन, क्लॉसियस का कथन, केल्विन-प्लैंक का कथन, अव्यवस्था, सांख्यिकीय यांत्रिकी, स्वतःस्फूर्तता।

ऐतिहासिक संदर्भ

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम

1845
1850
1850
1850
1850
1850
1851
1842
1847
1850
1850
1850
1850
1850
1851

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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