स्थैतिककल्प प्रक्रम: Difference between revisions

Latest revision as of 16:12, 20 October 2023

ऊष्मागतिकी में,स्थैतिककल्प प्रक्रम (जिसे अर्ध-संतुलन प्रक्रम के रूप में भी जाना जाता है, लैटिन 'अर्ध' से, जिसका अर्थ है 'जैसे'^[1]), ऊष्मागतिकी प्रक्रम है जो प्रणाली के आंतरिक भौतिक (लेकिन आवश्यक रूप से रासायनिक नहीं) ऊष्मागतिकी संतुलन में बने रहने के लिए धीरे-धीरे पर्याप्त होती है। इसका एक उदाहरण हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैस के मिश्रण का अर्ध-स्थैतिक विस्तार है, जहां प्रणाली का आयतन इतनी धीमी गति से बदलता है कि प्रक्रम के दौरान के प्रत्येक क्षण पर पूरे तंत्र में दबाव एक समान रहता है।^[2] इस तरह की आदर्श प्रक्रम भौतिक संतुलन राज्यों का उत्तराधिकार है, जो अनंत धीमी गति की विशेषता है।^[3]

केवल एक अर्ध-स्थैतिक ऊष्मागतिकी प्रक्रम में हम पूरी प्रक्रम के दौरान हर पल प्रणाली की गहन मात्रा (जैसे दबाव, तापमान, विशिष्ट आयतन, विशिष्ट एन्ट्रापी) को सटीक रूप से परिभाषित कर सकते हैं, अन्यथा, चूंकि कोई आंतरिक संतुलन स्थापित नहीं होता है, प्रणाली के विभिन्न भागों में इन मात्राओं के अलग-अलग मूल्य होंगे, इसलिए प्रति मात्रा का मान पूरे प्रणाली का प्रतिनिधित्व करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। दूसरे शब्दों में, जब किसीअवस्था फलन में परिवर्तन के समीकरण में पी या टी होता है, तो इसका तात्पर्य स्थैतिककल्प प्रक्रम से है।

प्रतिवर्ती प्रक्रम से संबंध

जबकि सभी प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं (ऊष्मागतिकी) अर्ध-स्थैतिक हैं, अधिकांश लेखकों को प्रणाली और परिवेश के बीच संतुलन बनाए रखने और अपव्यय से बचने के लिए सामान्य स्थैतिककल्प प्रक्रम की आवश्यकता नहीं होती है,^[4] जो प्रतिवर्ती प्रक्रम की विशेषताओं को परिभाषित कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, घर्षण के अधीन पिस्टन द्वारा प्रणाली का अर्ध-स्थैतिक संपीड़न अपरिवर्तनीय है, यद्यपि प्रणाली हमेशा आंतरिक तापीय संतुलन में होती है, घर्षण विघटनकारी एन्ट्रॉपी की पीढ़ी को सुनिश्चित करता है, जो प्रतिवर्तीता की परिभाषा के खिलाफ जाता है। कोई भी इंजीनियर अपव्यय एंट्रॉपी पीढ़ी की गणना करते समय घर्षण को सम्मिलित करना याद रखेगा।

स्थैतिककल्प प्रक्रम का उदाहरण जो प्रतिवर्ती के रूप में आदर्श नहीं है, दो पिंडों के बीच दो अलग-अलग तापमानों पर धीमी गर्मी हस्तांतरण है, जहां दो पिंडों के बीच खराब प्रवाहकीय विभाजन द्वारा ताप अंतरण दर को नियंत्रित किया जाता है। इस मामले में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रक्रम कितनी धीरे होती है, दो पिंडों से मिलकर बनने वाली समग्र प्रणाली की स्थिति संतुलन से बहुत दूर है, क्योंकि इस समग्र प्रणाली के लिए थर्मल संतुलन के लिए आवश्यक है कि दोनों पिंड एक ही तापमान पर हों। फिर भी, प्रत्येक पिंड के लिए एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना उत्क्रमणीय ताप अंतरण के लिए क्लॉसियस समानता का उपयोग करके की जा सकती है।

पीवी-विभिन्न अर्ध-स्थैतिक प्रक्रियाओं में कार्य

लगातार दबाव: समदाब रेखीय प्रक्रियाएं,
$W_{1-2}=\int PdV=P(V_{2}-V_{1})$
स्थिर मात्रा: समआयतनिक प्रक्रियाएं,
$W_{1-2}=\int PdV=0$
लगातार तापमान: समतापी प्रक्रियाएं,
$W_{1-2}=\int PdV,$ जहाँ P (दबाव) V (आयतन) के साथ बदलता रहता है $PV=P_{1}V_{1}=C$ , इसलिए

$W_{1-2}=P_{1}V_{1}\ln {\frac {V_{2}}{V_{1}}}$
पॉलीट्रॉपिक प्रक्रियाएं,
$W_{1-2}={\frac {P_{1}V_{1}-P_{2}V_{2}}{n-1}}$

यह भी देखें

एन्ट्रापी
प्रतिवर्ती प्रक्रम (ऊष्मागतिकी)

संदर्भ

↑ Lewis, C.T., Short, C. (1879). A Latin Dictionary, Clarendon Press, Oxford, page 1507.
↑ Schroeder, Daniel (2000). थर्मल भौतिकी का एक परिचय. United States: Addison Wesley Longman. pp. 20–21. ISBN 0-201-38027-7.
↑ Rajput, R.K. (2010). A Textbook of Engineering Thermodynamics, 4th edition, Laxmi Publications (P) Ltd, New Delhi, pages 21, 45, 58.
↑ H. DeVoe (2020).https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/DeVoes_Thermodynamics_and_Chemistry/03%3A_The_First_Law/3.02%3A_Spontaneous_Reversible_and_Irreversible_Processes

[1] Lewis, C.T., Short, C. (1879). A Latin Dictionary, Clarendon Press, Oxford, page 1507.

[2] Schroeder, Daniel (2000). थर्मल भौतिकी का एक परिचय. United States: Addison Wesley Longman. pp. 20–21. ISBN 0-201-38027-7.

[3] Rajput, R.K. (2010). A Textbook of Engineering Thermodynamics, 4th edition, Laxmi Publications (P) Ltd, New Delhi, pages 21, 45, 58.

[deVoe_2020-4] H. DeVoe (2020).https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/DeVoes_Thermodynamics_and_Chemistry/03%3A_The_First_Law/3.02%3A_Spontaneous_Reversible_and_Irreversible_Processes

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+केवल एक अर्ध-स्थैतिक ऊष्मागतिकी प्रक्रम में हम पूरी प्रक्रम के दौरान हर पल प्रणाली की [[गहन मात्रा]] (जैसे दबाव, [[तापमान]], [[विशिष्ट आयतन]], [[विशिष्ट एन्ट्रापी]]) को सटीक रूप से परिभाषित कर सकते हैं, अन्यथा, चूंकि कोई आंतरिक संतुलन स्थापित नहीं होता है, प्रणाली के विभिन्न भागों में इन मात्राओं के अलग-अलग मूल्य होंगे, इसलिए प्रति मात्रा का मान पूरे प्रणाली का प्रतिनिधित्व करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। दूसरे शब्दों में, जब किसी[[मौलिक थर्मोडायनामिक संबंध|अवस्था फलन में परिवर्तन]] के समीकरण में पी या टी होता है, तो इसका तात्पर्य स्थैतिककल्प प्रक्रम से है।
-== प्रतिवर्ती प्रक्रिया से संबंध ==
+== प्रतिवर्ती प्रक्रम से संबंध ==
-जबकि सभी [[प्रतिवर्ती प्रक्रिया (थर्मोडायनामिक्स)|प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं (ऊष्मागतिकी्स)]] अर्ध-स्थैतिक हैं, अधिकांश लेखकों को प्रणाली और परिवेश के बीच संतुलन बनाए रखने और अपव्यय से बचने के लिए सामान्य अर्ध-स्थैतिक प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है,<ref name="deVoe 2020"> H. DeVoe (2020).https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/DeVoes_Thermodynamics_and_Chemistry/03%3A_The_First_Law/3.02%3A_Spontaneous_Reversible_and_Irreversible_Processes</ref> जो प्रतिवर्ती प्रक्रिया की विशेषताओं को परिभाषित कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, घर्षण के अधीन पिस्टन द्वारा प्रणाली का अर्ध-स्थैतिक संपीड़न अपरिवर्तनीय है, हालांकि प्रणाली हमेशा आंतरिक तापीय संतुलन में होती है, घर्षण विघटनकारी एन्ट्रॉपी की पीढ़ी को सुनिश्चित करता है, जो प्रतिवर्तीता की परिभाषा के खिलाफ जाता है। कोई भी इंजीनियर अपव्यय एंट्रॉपी पीढ़ी की गणना करते समय घर्षण को शामिल करना याद रखेगा।
+जबकि सभी [[प्रतिवर्ती प्रक्रिया (थर्मोडायनामिक्स)|प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं (ऊष्मागतिकी)]] अर्ध-स्थैतिक हैं, अधिकांश लेखकों को प्रणाली और परिवेश के बीच संतुलन बनाए रखने और अपव्यय से बचने के लिए सामान्य स्थैतिककल्प प्रक्रम की आवश्यकता नहीं होती है,<ref name="deVoe 2020"> H. DeVoe (2020).https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/DeVoes_Thermodynamics_and_Chemistry/03%3A_The_First_Law/3.02%3A_Spontaneous_Reversible_and_Irreversible_Processes</ref> जो प्रतिवर्ती प्रक्रम की विशेषताओं को परिभाषित कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, घर्षण के अधीन पिस्टन द्वारा प्रणाली का अर्ध-स्थैतिक संपीड़न अपरिवर्तनीय है, यद्यपि प्रणाली हमेशा आंतरिक तापीय संतुलन में होती है, घर्षण विघटनकारी एन्ट्रॉपी की पीढ़ी को सुनिश्चित करता है, जो प्रतिवर्तीता की परिभाषा के खिलाफ जाता है। कोई भी इंजीनियर अपव्यय एंट्रॉपी पीढ़ी की गणना करते समय घर्षण को सम्मिलित करना याद रखेगा।
-'''अर्ध'''-स्थैतिक प्रक्रिया का एक उदाहरण जो प्रतिवर्ती के रूप में आदर्श नहीं है, दो पिंडों के बीच दो अलग-अलग तापमानों पर धीमी गर्मी हस्तांतरण है, जहां दो पिंडों के बीच खराब प्रवाहकीय विभाजन द्वारा ताप अंतरण दर को नियंत्रित किया जाता है। इस मामले में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रक्रिया कितनी धीरे-धीरे होती है, दो पिंडों से मिलकर बनने वाली समग्र प्रणाली की स्थिति संतुलन से बहुत दूर है, क्योंकि इस समग्र प्रणाली के लिए थर्मल संतुलन के लिए आवश्यक है कि दोनों पिंड एक ही तापमान पर हों। फिर भी, प्रत्येक पिंड के लिए एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना उत्क्रमणीय ताप अंतरण के लिए क्लॉसियस समानता का उपयोग करके की जा सकती है।
+स्थैतिककल्प प्रक्रम का उदाहरण जो प्रतिवर्ती के रूप में आदर्श नहीं है, दो पिंडों के बीच दो अलग-अलग तापमानों पर धीमी गर्मी हस्तांतरण है, जहां दो पिंडों के बीच खराब प्रवाहकीय विभाजन द्वारा ताप अंतरण दर को नियंत्रित किया जाता है। इस मामले में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि प्रक्रम कितनी धीरे होती है, दो पिंडों से मिलकर बनने वाली समग्र प्रणाली की स्थिति संतुलन से बहुत दूर है, क्योंकि इस समग्र प्रणाली के लिए थर्मल संतुलन के लिए आवश्यक है कि दोनों पिंड एक ही तापमान पर हों। फिर भी, प्रत्येक पिंड के लिए एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना उत्क्रमणीय ताप अंतरण के लिए क्लॉसियस समानता का उपयोग करके की जा सकती है।
 == पीवी-विभिन्न अर्ध-स्थैतिक प्रक्रियाओं में कार्य ==
-{{main|Work (thermodynamics)|Ideal gas equation}}
+{{main|कार्य (ऊष्मागतिकी)|आदर्श गैस समीकरण
+}}
-# लगातार दबाव: [[आइसोबैरिक प्रक्रिया]]एं,
+# लगातार दबाव: [[आइसोबैरिक प्रक्रिया|समदाब रेखीय प्रक्रियाएं]],
 #: <math>W_{1-2} = \int P dV = P(V_2 - V_1)</math>
-# लगातार आयतन: [[आइसोकोरिक प्रक्रिया]]एँ,
+# स्थिर मात्रा: [[आइसोकोरिक प्रक्रिया|समआयतनिक प्रक्रियाएं]],
 #: <math>W_{1-2} = \int P dV = 0</math>
-# लगातार तापमान: [[इज़ोटेर्मल प्रक्रिया]]एं,
+# लगातार तापमान: [[इज़ोटेर्मल प्रक्रिया|समतापी]] [[आइसोकोरिक प्रक्रिया|प्रक्रियाएं]],
 #:<math>W_{1-2} = \int P dV,</math> जहाँ P (दबाव) V (आयतन) के साथ बदलता रहता है <math>PV = P_1 V_1 = C</math>, इसलिए
 #:<math>W_{1-2} = P_1 V_1 \ln \frac{V_2}{V_1}</math>
-# [[पॉलीट्रोपिक प्रक्रिया]]एं,
+# [[पॉलीट्रोपिक प्रक्रिया|पॉलीट्रॉपिक प्रक्रियाएं]],
 #: <math>W_{1-2} = \frac{P_1 V_1 - P_2 V_2}{n-1}</math>
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 == यह भी देखें ==
 * [[एन्ट्रापी]]
-* प्रतिवर्ती प्रक्रिया (ऊष्मागतिकी्स)
+* प्रतिवर्ती प्रक्रम (ऊष्मागतिकी)
 ==संदर्भ==
 {{Reflist}}
-[[Category: थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं]] [[Category: सांख्यिकीय यांत्रिकी]]
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