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ओन्सेगर पारस्परिक संबंध

1930
  • Lars Onsager
Laboratory scene demonstrating thermoelectricity applications with Peltier cooler and generator.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

असामंजस्य ऊष्मागतिकी में एक महत्वपूर्ण प्रमेय के रूप में, ये संबंध ऊर्जा और पदार्थ के युग्मित प्रवाहों के बीच कुछ क्रॉस-गुणांकों की समानता को व्यक्त करते हैं। वे बताते हैं कि चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, परिवहन गुणांकों का मैट्रिक्स सममित होता है: [latex]L_{alphabeta} = L_{betaalpha}[/latex]। यह प्रतीत होने वाले असंबंधित परिवहन घटनाओं को जोड़ता है, जैसे कि सीबेक और Peltier ऊष्माविद्युतता में प्रभाव।

ओन्सेगर पारस्परिक संबंध शास्त्रीय ऊष्मागतिकी का विस्तार करते हैं, जो मुख्य रूप से संतुलन में मौजूद प्रणालियों से संबंधित है, उन प्रणालियों तक जो संतुलन के निकट हैं लेकिन अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं से गुजर रही हैं। इन प्रक्रियाओं को रैखिक समीकरणों के एक समूह द्वारा वर्णित किया जाता है जो आपस में संबंधित हैं। thermodynamic ऊष्मागतिक बल (जैसे तापमान प्रवणता, विद्युत विभव प्रवणता या रासायनिक विभव प्रवणता) के कारण ऊष्मा प्रवाह (जैसे ऊष्मा प्रवाह, विद्युत धारा या द्रव्यमान विसरण) उत्पन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ऊष्मा प्रवाह (J_q) तापमान प्रवणता (X_q) और विद्युत विभव प्रवणता (X_e) के कारण हो सकता है, इसलिए J_q = LqqXq + LqeXe।

The novelty of Onsager’s work, for which he won the 1968 Nobel Prize in Chemistry, was to prove that the cross-coefficient linking the electrical force to heat flow ([latex]L_{qe}[/latex]) is equal to the coefficient linking the thermal force to electric current ([latex]L_{eq}[/latex]). This symmetry is not obvious from macroscopic observation but arises from the principle of microscopic reversibility—the idea that the equations of motion for individual particles are symmetric with respect to time reversal. These relations dramatically simplified the study of complex transport phenomena by reducing the number of independent coefficients that need to be measured experimentally.

UNESCO Nomenclature: 2212
ऊष्मागतिकी, सांख्यिकीय भौतिकी और संघनित पदार्थ

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

विशिष्ट/विशेषज्ञ

शगुन

  • शास्त्रीय ऊष्मागतिकी (प्रथम और द्वितीय नियम)
  • फोरियर के ऊष्मा चालन नियम और फिक के विसरण नियम जैसे अनुभवजन्य नियम
  • discovery of various cross-phenomena like the Seebeck, Peltier, and Thomson effects
  • लुडविग बोल्ट्जमैन और जे. विलार्ड गिब्स की सांख्यिकीय यांत्रिकी
  • ब्राउनियन गति और उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेयों पर आइंस्टीन का कार्य

आवेदन

  • ऊष्माविद्युतता (पेल्टियर कूलर, रेडियोआइसोटोप ऊष्माविद्युत जनरेटर)
  • इलेक्ट्रोकाइनेटिक्स (माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए इलेक्ट्रो-ऑस्मोसिस, स्ट्रीमिंग पोटेंशियल)
  • analysis of transport phenomena across biological membranes
  • बहुकार्यात्मक सामग्रियों के डिजाइन के लिए सामग्री विज्ञान
  • पृथ्वी की भूपर्पटी में युग्मित ऊष्मा और द्रव प्रवाह के मॉडलिंग के लिए भूभौतिकी

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति के लिए अत्यधिक कुशल सॉलिड-स्टेट थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर और जनरेटर
  • ऊर्जा खपत को कम करने के लिए युग्मित परिवहन घटनाओं का उपयोग करने वाली जल शोधन के लिए स्मार्ट झिल्ली
  • चिकित्सा निदान के लिए सटीक रूप से नियंत्रित विद्युतगतिकी प्रभावों का उपयोग करने वाले लैब-ऑन-ए-चिप उपकरण
  • बहुकार्यात्मक सेंसर जो युग्मित थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभावों के माध्यम से तापमान और दबाव को एक साथ मापते हैं
  • भूतापीय ऊर्जा निष्कर्षण मॉडल जो युग्मित द्रव, ऊष्मा और रासायनिक परिवहन की सटीक भविष्यवाणी करते हैं
  • उन्नत बैटरी प्रबंधन प्रणालियाँ जो क्षरण को रोकने के लिए युग्मित आयनिक और थर्मल प्रवाहों का मॉडल तैयार करती हैं।
  • झिल्ली के आर-पार युग्मित रासायनिक क्षमता और दबाव प्रवणता पर आधारित स्व-विनियमित दवा वितरण प्रणाली
  • predictive models for मिश्र धातु corrosion that consider coupled electrochemical reactions and thermal gradients
  • कृत्रिम जैविक परिपथ जो गणना के लिए इंजीनियर किए गए कोशिका झिल्लियों के पार युग्मित परिवहन का उपयोग करते हैं
  • metamaterials with engineered cross-phenomena for advanced energy harvesting from multiple sources
संबंधित विषय: ओन्सेगर पारस्परिक संबंध, गैर-संतुलन ऊष्मागतिकी, परिवहन घटनाएँ, प्रवाह, बल, ऊष्माविद्युत सीबेक प्रभाव, पेल्टियर प्रभावसूक्ष्म उत्क्रमणीयता, सांख्यिकीय यांत्रिकी।

ऐतिहासिक संदर्भ

ओन्सेगर पारस्परिक संबंध

1927
1927
1930
1930
1930
1931
1932
1927
1927
1930
1930
1930
1931
1932
1933

(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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