अभिकलनात्मक ऊष्मागतिकी: Difference between revisions

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कम्प्यूटेशनल [[ thermodynamic |thermodynamic]] सामग्री विज्ञान के लिए विशिष्ट तापकीय गतिविज्ञानसमस्याओं का अनुकरण करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग है, विशेष रूप से चरण आरेखों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।<ref name=":0">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=0J5ODAAAQBAJ|title=सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स|last1=Liu|first1=Zi-Kui|last2=Wang|first2=Yi|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=9780521198967}}</ref><ref name="Zi-Kui Liu Acta Materialia">{{Cite journal|title=कम्प्यूटेशनल कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स और इसके अनुप्रयोग|last1=Liu|first1=Zi-Kui|last2=Wang|first2=Liu|date=2020|doi=10.1016/j.actamat.2020.08.008|doi-access=free}}</ref> इन कार्यों को करने के लिए अनेक खुले और व्यावसायिक कार्यक्रम उपस्तिथ हैं। विधि की अवधारणा प्रणाली की [[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] को कम करना है; इस विधि की सफलता न केवल [[थर्मोडायनामिक गुणों की सूची|तापकीय गतिविज्ञानगुणों की सूची]] में तापकीय गतिविज्ञानगुणों को ठीक से मापने के कारण है, किंतु [[रासायनिक तत्व]] के मेटास्टेबल [[ अपररूपता |अपररूपता]] के गुणों के अतिक्रमण के कारण भी है।
'''कम्प्यूटेशनल''' [[ thermodynamic |'''थर्मोडायनामिक्स''']] सामग्री विज्ञान के लिए विशिष्ट तापकीय गतिविज्ञानसमस्याओं का अनुकरण करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग है, विशेष रूप से चरण आरेखों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।<ref name=":0">{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=0J5ODAAAQBAJ|title=सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स|last1=Liu|first1=Zi-Kui|last2=Wang|first2=Yi|year=2016|publisher=Cambridge University Press|isbn=9780521198967}}</ref><ref name="Zi-Kui Liu Acta Materialia">{{Cite journal|title=कम्प्यूटेशनल कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स और इसके अनुप्रयोग|last1=Liu|first1=Zi-Kui|last2=Wang|first2=Liu|date=2020|doi=10.1016/j.actamat.2020.08.008|doi-access=free}}</ref> इन कार्यों को करने के लिए अनेक खुले और व्यावसायिक कार्यक्रम उपस्तिथ हैं। विधि की अवधारणा प्रणाली की [[गिब्स मुक्त ऊर्जा]] को कम करना है; इस विधि की सफलता न केवल [[थर्मोडायनामिक गुणों की सूची|तापकीय गतिविज्ञानगुणों की सूची]] में तापकीय गतिविज्ञान गुणों को ठीक से मापने के कारण है, किंतु [[रासायनिक तत्व]] के मेटास्टेबल [[ अपररूपता |अपररूपता]] के गुणों के अतिक्रमण के कारण भी है।


==इतिहास==
==इतिहास==
धातु-आधारित चरण आरेखों की गणनात्मक मॉडलिंग, जो पिछली शताब्दी की किंतु में मुख्य रूप से [[जॉन वान लार]] द्वारा की गई थी और [[नियमित समाधान]] की मॉडलिंग, हाल के वर्षों में [[CALPHAD]] (चरण आरेखों की गणना) में विकसित हुई है।<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=0ZDuCAAAQBAJ&q=saxena+Thermodynamic+Data+on+Oxides+and+Silicates,+Springer,+New+York+(1993)|title=Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems: An Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data|last1=Fabrichnaya|first1=Olga|last2=Saxena|first2=Surendra K.|last3=Richet|first3=Pascal|last4=Westrum|first4=Edgar F.|date=2013-03-14|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=9783662105047|language=en}}</ref> इसकी किंतु 1970 के दशक से अमेरिकी धातु विज्ञानी लैरी कॉफमैन द्वारा की गई है।<ref>L Kaufman and H Bernstein, Computer Calculation of Phase Diagrams, Academic Press N Y (1970) {{ISBN|0-12-402050-X}}{{page needed|date=April 2017}}</ref><ref>N Saunders and P Miodownik, Calphad, Pergamon Materials Series, Vol 1 Ed. R W Cahn (1998) {{ISBN|0-08-042129-6}}{{page needed|date=April 2017}}</ref><ref>H L Lukas, S G Fries and B Sundman, Computational Thermodynamics, the Calphad Method, Cambridge University Press (2007) {{ISBN|0-521-86811-4}}{{page needed|date=April 2017}}</ref>
धातु-आधारित चरण आरेखों की गणनात्मक मॉडलिंग, जो पिछली शताब्दी की किंतु में मुख्य रूप से [[जॉन वान लार]] द्वारा की गई थी और [[नियमित समाधान]] की मॉडलिंग, हाल के वर्षों में [[CALPHAD|कैल्फहाड]] (चरण आरेखों की गणना) में विकसित हुई है।<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=0ZDuCAAAQBAJ&q=saxena+Thermodynamic+Data+on+Oxides+and+Silicates,+Springer,+New+York+(1993)|title=Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems: An Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data|last1=Fabrichnaya|first1=Olga|last2=Saxena|first2=Surendra K.|last3=Richet|first3=Pascal|last4=Westrum|first4=Edgar F.|date=2013-03-14|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=9783662105047|language=en}}</ref> इसकी किंतु 1970 के दशक से अमेरिकी धातु विज्ञानी लैरी कॉफमैन द्वारा की गई है।<ref>L Kaufman and H Bernstein, Computer Calculation of Phase Diagrams, Academic Press N Y (1970) {{ISBN|0-12-402050-X}}{{page needed|date=April 2017}}</ref><ref>N Saunders and P Miodownik, Calphad, Pergamon Materials Series, Vol 1 Ed. R W Cahn (1998) {{ISBN|0-08-042129-6}}{{page needed|date=April 2017}}</ref><ref>H L Lukas, S G Fries and B Sundman, Computational Thermodynamics, the Calphad Method, Cambridge University Press (2007) {{ISBN|0-521-86811-4}}{{page needed|date=April 2017}}</ref>
==वर्तमान स्थिति==
==वर्तमान स्थिति==
"गणकीय ऊष्मगतिकी को [[सामग्री सूचना विज्ञान]] का भाग माना जा सकता है और यह [[सामग्री जीनोम]] परियोजना के पीछे की अवधारणाओं की आधारशिला है। चूँकि क्रिस्टलोग्राफिक डेटाबेस का उपयोग मुख्य रूप से संदर्भ स्रोत के रूप में किया जाता है, तापकीय गतिविज्ञान डेटाबेस सूचना विज्ञान के किंतु उदाहरणों में से का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि इन डेटाबेस को बाइनरी और टर्नरी [[मिश्र धातु]]ओं में चरण स्थिरता को मैप करने के लिए [[ऊष्मारसायन]] में एकीकृत किया गया था।<ref>{{Cite book |title=Thermodynamic Data on Oxides and Silicates : an Assessed Data Set Based on Thermochemistry and High Pressure Phase Equilibrium|last=K.|first=Saxena, Surendra|date=1993|publisher=Springer Berlin Heidelberg|others=Chatterjee, Nilanjan., Fei, Yingwei., Shen, Guoyin.|isbn=9783642783326|location=Berlin, Heidelberg|oclc=840299125}}</ref> "गणकीय ऊष्मगतिकी में उपयोग की जाने वाली अनेक अवधारणाओं और सॉफ़्टवेयर का श्रेय एसजीटीई ग्रुप को दिया जाता है, जो तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के विकास के लिए समर्पित [[संघ]] है; खुला तत्व डेटाबेस निःशुल्क उपलब्ध है<ref>http://www.crct.polymtl.ca/sgte/unary50.tdb{{full citation needed|date=April 2017}}{{Dead link|date=July 2020 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> डिन्सडेल के पेपर पर आधारित हैं।<ref>{{cite journal |doi=10.1016/0364-5916(91)90030-N |title=शुद्ध तत्वों के लिए एसजीटीई डेटा|journal=Calphad |volume=15 |issue=4 |pages=317–425 |year=1991 |last1=Dinsdale |first1=A.T. }}</ref> यह तथा कथित यूनरी प्रणाली बाइनरी और मल्टीपल प्रणाली के विकास के लिए सामान्य आधार सिद्ध होता है और इस क्षेत्र में वाणिज्यिक और खुले सॉफ्टवेयर दोनों द्वारा उपयोग किया जाता है।
"गणकीय ऊष्मगतिकी को [[सामग्री सूचना विज्ञान]] का भाग माना जा सकता है और यह [[सामग्री जीनोम]] परियोजना के पीछे की अवधारणाओं की आधारशिला है। चूँकि क्रिस्टलोग्राफिक डेटाबेस का उपयोग मुख्य रूप से संदर्भ स्रोत के रूप में किया जाता है, तापकीय गतिविज्ञान डेटाबेस सूचना विज्ञान के किंतु उदाहरणों में से का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि इन डेटाबेस को बाइनरी और टर्नरी [[मिश्र धातु]]ओं में चरण स्थिरता को मैप करने के लिए [[ऊष्मारसायन]] में एकीकृत किया गया था।<ref>{{Cite book |title=Thermodynamic Data on Oxides and Silicates : an Assessed Data Set Based on Thermochemistry and High Pressure Phase Equilibrium|last=K.|first=Saxena, Surendra|date=1993|publisher=Springer Berlin Heidelberg|others=Chatterjee, Nilanjan., Fei, Yingwei., Shen, Guoyin.|isbn=9783642783326|location=Berlin, Heidelberg|oclc=840299125}}</ref> "गणकीय ऊष्मगतिकी में उपयोग की जाने वाली अनेक अवधारणाओं और सॉफ़्टवेयर का श्रेय एसजीटीई ग्रुप को दिया जाता है, जो तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के विकास के लिए समर्पित [[संघ]] है; खुला तत्व डेटाबेस निःशुल्क उपलब्ध है<ref>http://www.crct.polymtl.ca/sgte/unary50.tdb{{full citation needed|date=April 2017}}{{Dead link|date=July 2020 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> डिन्सडेल के पेपर पर आधारित हैं।<ref>{{cite journal |doi=10.1016/0364-5916(91)90030-N |title=शुद्ध तत्वों के लिए एसजीटीई डेटा|journal=Calphad |volume=15 |issue=4 |pages=317–425 |year=1991 |last1=Dinsdale |first1=A.T. }}</ref> यह तथा कथित यूनरी प्रणाली बाइनरी और मल्टीपल प्रणाली के विकास के लिए सामान्य आधार सिद्ध होता है और इस क्षेत्र में वाणिज्यिक और खुले सॉफ्टवेयर दोनों द्वारा उपयोग किया जाता है।


चूँकि , जैसा कि हाल ही में कहा गया है{{When|date=December 2017}} कैल्फहाड कागजात और बैठकें, ऐसे डिन्सडेल/एसजीटीई डेटाबेस को सामान्य आधार रखने की उपयोगिता के अतिरिक्त समय के साथ सही करने की आवश्यकता होगी। इस स्थितियों में, अधिकांश प्रकाशित आकलन को संशोधित करने की आवश्यकता होगी, उसी प्रकार जैसे किसी घर की नींव गंभीर रूप से टूट जाने के कारण उसका पुनर्निर्माण करना हो। इस अवधारणा को उल्टे पिरामिड के रूप में भी दर्शाया गया है।<ref>{{Cite web | url=http://web.micress.de/ICMEg1/presentations_pdfs/Hallstedt.pdf |title = MICRESS® - the MICRostructure Evolution Simulation Software}}</ref> केवल वर्तमान दृष्टिकोण (कमरे के तापमान से ऊपर के तापमान तक सीमित) का विस्तार करना जटिल कार्य है।<ref>{{cite web | url=http://thermocalc.micress.de/proceedings/proceedings2015/tc2015_tumminello_public.pdf | title=Computational Materials Engineering }}</ref> पिकल्फाड , पाइथन (प्रोग्रामिंग भाषा) पुस्तकालय, को [[खुला स्रोत सॉफ्टवेयर]] का उपयोग करके सरल "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया था।<ref>{{cite journal |doi=10.5334/jors.140 |title=Pycalphad: CALPHAD-based Computational Thermodynamics in Python |journal=Journal of Open Research Software |volume=5 |year=2017 |last1=Otis |first1=Richard |last2=Liu |first2=Zi-Kui |page=1 |doi-access=free }}</ref> जटिल प्रणालियों में, कैल्फहाड जैसी गणनात्मक विधियों को प्रत्येक चरण के लिए तापकीय गतिविज्ञानगुणों को मॉडल करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।<ref>{{Cite book |title=Computational thermodynamics : the CALPHAD method|last=L.|first=Lukas, H.|date=2007|publisher=Cambridge University Press|others=Fries, Suzana G., Sundman, Bo.|isbn=978-0521868112|location=Cambridge|oclc=663969016}}</ref> कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उच्च दबावों के लिए कैल्फहाड का अनुप्रयोग, जो [[ इस्पात |इस्पात]] | Fe-C प्रणाली जैसे सामग्री विज्ञान के पक्ष तक सीमित नहीं है,<ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.epsl.2014.09.044 |title=Experimental study and thermodynamic calculations of phase relations in the Fe–C system at high pressure |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=408 |pages=155–62 |year=2014 |last1=Fei |first1=Yingwei |last2=Brosh |first2=Eli |bibcode=2014E&PSL.408..155F }}</ref> उच्च दबाव पर Fe-C प्रणाली में चरण संबंधों की "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना का उपयोग करके प्रयोगात्मक परिणामों की पुष्टि करता है। अन्य वैज्ञानिकों ने चिपचिपाहट और अन्य भौतिक मापदंडों पर भी विचार किया, जो ऊष्मगतिकीके क्षेत्र से परे हैं।<ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.calphad.2015.04.001 |title=Modeling of the viscosity in the AL–Cu–Mg–Si system: Database construction |journal=Calphad |volume=49 |pages=79–86 |year=2015 |last1=Zhang |first1=Fan |last2=Du |first2=Yong |last3=Liu |first3=Shuhong |last4=Jie |first4=Wanqi }}</ref>
चूँकि, जैसा कि वर्तमान में कहा गया है{{When|date=December 2017}} कैल्फहाड कागजात और बैठकें, ऐसे डिन्सडेल/एसजीटीई डेटाबेस को सामान्य आधार रखने की उपयोगिता के अतिरिक्त समय के साथ सही करने की आवश्यकता होगी। इस स्थितियों में, अधिकांश प्रकाशित आकलन को संशोधित करने की आवश्यकता होगी, उसी प्रकार जैसे किसी घर की नींव गंभीर रूप से टूट जाने के कारण उसका पुनर्निर्माण करना हो। इस अवधारणा को उल्टे पिरामिड के रूप में भी दर्शाया गया है।<ref>{{Cite web | url=http://web.micress.de/ICMEg1/presentations_pdfs/Hallstedt.pdf |title = MICRESS® - the MICRostructure Evolution Simulation Software}}</ref> केवल वर्तमान दृष्टिकोण (कमरे के तापमान से ऊपर के तापमान तक सीमित) का विस्तार करना जटिल कार्य है।<ref>{{cite web | url=http://thermocalc.micress.de/proceedings/proceedings2015/tc2015_tumminello_public.pdf | title=Computational Materials Engineering }}</ref> पिकल्फाड , पाइथन (प्रोग्रामिंग भाषा) पुस्तकालय, को [[खुला स्रोत सॉफ्टवेयर]] का उपयोग करके सरल "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया था।<ref>{{cite journal |doi=10.5334/jors.140 |title=Pycalphad: CALPHAD-based Computational Thermodynamics in Python |journal=Journal of Open Research Software |volume=5 |year=2017 |last1=Otis |first1=Richard |last2=Liu |first2=Zi-Kui |page=1 |doi-access=free }}</ref> जटिल प्रणालियों में, कैल्फहाड जैसी गणनात्मक विधियों को प्रत्येक चरण के लिए तापकीय गतिविज्ञानगुणों को मॉडल करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।<ref>{{Cite book |title=Computational thermodynamics : the CALPHAD method|last=L.|first=Lukas, H.|date=2007|publisher=Cambridge University Press|others=Fries, Suzana G., Sundman, Bo.|isbn=978-0521868112|location=Cambridge|oclc=663969016}}</ref> कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उच्च दबावों के लिए कैल्फहाड का अनुप्रयोग, जो [[ इस्पात |इस्पात]] | Fe-C प्रणाली जैसे सामग्री विज्ञान के पक्ष तक सीमित नहीं है,<ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.epsl.2014.09.044 |title=Experimental study and thermodynamic calculations of phase relations in the Fe–C system at high pressure |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=408 |pages=155–62 |year=2014 |last1=Fei |first1=Yingwei |last2=Brosh |first2=Eli |bibcode=2014E&PSL.408..155F }}</ref> उच्च दबाव पर Fe-C प्रणाली में चरण संबंधों की "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना का उपयोग करके प्रयोगात्मक परिणामों की पुष्टि करता है। अन्य वैज्ञानिकों ने चिपचिपाहट और अन्य भौतिक मापदंडों पर भी विचार किया, जो ऊष्मगतिकीके क्षेत्र से परे हैं।<ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.calphad.2015.04.001 |title=Modeling of the viscosity in the AL–Cu–Mg–Si system: Database construction |journal=Calphad |volume=49 |pages=79–86 |year=2015 |last1=Zhang |first1=Fan |last2=Du |first2=Yong |last3=Liu |first3=Shuhong |last4=Jie |first4=Wanqi }}</ref>
==भविष्य के घटनाक्रम==
==भविष्य के घटनाक्रम==
प्रारंभिक दृष्टिकोण से विधियों के मध्य अभी भी अंतर है<ref>P. Turchi AB INITIO AND CALPHAD THERMODYNAMICS OF  MATERIALS  https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/306920.pdf</ref> और "प्रयोगात्मक गणनात्मक तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के बीच अभी भी अंतर है।। वर्त्तमान में मिडेमा मॉडल पर आधारित लैरी कॉफ़मैन के किंतु कार्यों द्वारा प्रारंभ किया गया सरलीकृत दृष्टिकोण, सबसे सरल [[ बाइनरी संख्या |बाइनरी संख्या]] प्रणाली की शुद्धता की जांच करने के लिए नियोजित किया गया था। चूँकि ,दोनों समुदायों को ठोस अवस्था भौतिकी और सामग्री विज्ञान से जोड़ना चुनौती बनी हुई है,<ref>J. A. Alonso and N. H. March  Electrons in Metals and Alloys http://www.sciencedirect.com/science/book/9780120536207{{page needed|date=April 2017}}</ref> जैसा कि यह अनेक वर्षों से होता आ रहा है।<ref>{{cite web | title=मिश्रधातुओं के ऊष्मागतिकी पर अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी की कार्यवाही - प्रथम संस्करण| website=elsevier.com| date=1 January 1981 | url=https://shop.elsevier.com/books/proceedings-of-the-international-symposium-on-thermodynamics-of-alloys/miedema/978-1-4832-2782-5 | access-date=1 July 2023}}{{full citation needed|date=April 2017}}{{page needed|date=April 2017}}</ref> प्रारंभिक दृष्टिकोण से [[ क्वांटम यांत्रिकी |क्वांटम यांत्रिकी]] आणविक "नकली वास्तविकता पैकेज जैसे [[वियना एब-इनिशियो सिमुलेशन पैकेज]] से आशा जनक परिणाम ज़ेनटूल जैसे दृष्टिकोण के साथ तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस में आसानी से एकीकृत होते हैं।<ref>[http://zengen.cnrs.fr/manual.pdf Manual] zengen.cnrs.fr {{dead link|date=July 2023}}</ref>
प्रारंभिक दृष्टिकोण से विधियों के मध्य अभी भी अंतर है<ref>P. Turchi AB INITIO AND CALPHAD THERMODYNAMICS OF  MATERIALS  https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/306920.pdf</ref> और "प्रयोगात्मक गणनात्मक तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के बीच अभी भी अंतर है।। वर्त्तमान में मिडेमा मॉडल पर आधारित लैरी कॉफ़मैन के किंतु कार्यों द्वारा प्रारंभ किया गया सरलीकृत दृष्टिकोण, सबसे सरल [[ बाइनरी संख्या |बाइनरी संख्या]] प्रणाली की शुद्धता की जांच करने के लिए नियोजित किया गया था। चूँकि ,दोनों समुदायों को ठोस अवस्था भौतिकी और सामग्री विज्ञान से जोड़ना चुनौती बनी हुई है,<ref>J. A. Alonso and N. H. March  Electrons in Metals and Alloys http://www.sciencedirect.com/science/book/9780120536207{{page needed|date=April 2017}}</ref> जैसा कि यह अनेक वर्षों से होता आ रहा है।<ref>{{cite web | title=मिश्रधातुओं के ऊष्मागतिकी पर अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी की कार्यवाही - प्रथम संस्करण| website=elsevier.com| date=1 January 1981 | url=https://shop.elsevier.com/books/proceedings-of-the-international-symposium-on-thermodynamics-of-alloys/miedema/978-1-4832-2782-5 | access-date=1 July 2023}}{{full citation needed|date=April 2017}}{{page needed|date=April 2017}}</ref> प्रारंभिक दृष्टिकोण से [[ क्वांटम यांत्रिकी |क्वांटम यांत्रिकी]] आणविक "नकली वास्तविकता पैकेज जैसे [[वियना एब-इनिशियो सिमुलेशन पैकेज]] से आशा जनक परिणाम ज़ेनटूल जैसे दृष्टिकोण के साथ तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस में आसानी से एकीकृत होते हैं।<ref>[http://zengen.cnrs.fr/manual.pdf Manual] zengen.cnrs.fr {{dead link|date=July 2023}}</ref>


खुला क्वांटम मैटेरियल्स डेटाबेस का उपयोग करके आंतरधातु यौगिकों के लिए जानकारी एकत्र करने का अपेक्षाकृत आसान विधि अब संभव है। ज़ेनट्रॉपी की अवधारणा पर केंद्रित पत्रों की श्रृंखला प्रोफेसर द्वारा प्रस्तावित की गई है। जेड.के. लियू और उनके अनुसंधान समूह को हाल ही में प्रस्तावित किया गया है <ref>{{Cite journal|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0364591623000524|title=Thermodynamics and its prediction and CALPHAD modeling: Review, state of the art, and perspectives|first=Zi-Kui|last=Liu|journal=Calphad|year=2023 |volume=82|pages=102580
खुला क्वांटम मैटेरियल्स डेटाबेस का उपयोग करके आंतरधातु यौगिकों के लिए जानकारी एकत्र करने का अपेक्षाकृत आसान विधि अब संभव है। ज़ेनट्रॉपी की अवधारणा पर केंद्रित पत्रों की श्रृंखला प्रोफेसर द्वारा प्रस्तावित की गई है। जेड.के. लियू और उनके अनुसंधान समूह को वर्तमान में प्रस्तावित किया गया है <ref>{{Cite journal|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0364591623000524|title=Thermodynamics and its prediction and CALPHAD modeling: Review, state of the art, and perspectives|first=Zi-Kui|last=Liu|journal=Calphad|year=2023 |volume=82|pages=102580
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==यह भी देखें==
==यह भी देखें==

Revision as of 01:26, 15 August 2023

कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स सामग्री विज्ञान के लिए विशिष्ट तापकीय गतिविज्ञानसमस्याओं का अनुकरण करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग है, विशेष रूप से चरण आरेखों के निर्माण में उपयोग किया जाता है।[1][2] इन कार्यों को करने के लिए अनेक खुले और व्यावसायिक कार्यक्रम उपस्तिथ हैं। विधि की अवधारणा प्रणाली की गिब्स मुक्त ऊर्जा को कम करना है; इस विधि की सफलता न केवल तापकीय गतिविज्ञानगुणों की सूची में तापकीय गतिविज्ञान गुणों को ठीक से मापने के कारण है, किंतु रासायनिक तत्व के मेटास्टेबल अपररूपता के गुणों के अतिक्रमण के कारण भी है।

इतिहास

धातु-आधारित चरण आरेखों की गणनात्मक मॉडलिंग, जो पिछली शताब्दी की किंतु में मुख्य रूप से जॉन वान लार द्वारा की गई थी और नियमित समाधान की मॉडलिंग, हाल के वर्षों में कैल्फहाड (चरण आरेखों की गणना) में विकसित हुई है।[3] इसकी किंतु 1970 के दशक से अमेरिकी धातु विज्ञानी लैरी कॉफमैन द्वारा की गई है।[4][5][6]

वर्तमान स्थिति

"गणकीय ऊष्मगतिकी को सामग्री सूचना विज्ञान का भाग माना जा सकता है और यह सामग्री जीनोम परियोजना के पीछे की अवधारणाओं की आधारशिला है। चूँकि क्रिस्टलोग्राफिक डेटाबेस का उपयोग मुख्य रूप से संदर्भ स्रोत के रूप में किया जाता है, तापकीय गतिविज्ञान डेटाबेस सूचना विज्ञान के किंतु उदाहरणों में से का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि इन डेटाबेस को बाइनरी और टर्नरी मिश्र धातुओं में चरण स्थिरता को मैप करने के लिए ऊष्मारसायन में एकीकृत किया गया था।[7] "गणकीय ऊष्मगतिकी में उपयोग की जाने वाली अनेक अवधारणाओं और सॉफ़्टवेयर का श्रेय एसजीटीई ग्रुप को दिया जाता है, जो तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के विकास के लिए समर्पित संघ है; खुला तत्व डेटाबेस निःशुल्क उपलब्ध है[8] डिन्सडेल के पेपर पर आधारित हैं।[9] यह तथा कथित यूनरी प्रणाली बाइनरी और मल्टीपल प्रणाली के विकास के लिए सामान्य आधार सिद्ध होता है और इस क्षेत्र में वाणिज्यिक और खुले सॉफ्टवेयर दोनों द्वारा उपयोग किया जाता है।

चूँकि, जैसा कि वर्तमान में कहा गया है[when?] कैल्फहाड कागजात और बैठकें, ऐसे डिन्सडेल/एसजीटीई डेटाबेस को सामान्य आधार रखने की उपयोगिता के अतिरिक्त समय के साथ सही करने की आवश्यकता होगी। इस स्थितियों में, अधिकांश प्रकाशित आकलन को संशोधित करने की आवश्यकता होगी, उसी प्रकार जैसे किसी घर की नींव गंभीर रूप से टूट जाने के कारण उसका पुनर्निर्माण करना हो। इस अवधारणा को उल्टे पिरामिड के रूप में भी दर्शाया गया है।[10] केवल वर्तमान दृष्टिकोण (कमरे के तापमान से ऊपर के तापमान तक सीमित) का विस्तार करना जटिल कार्य है।[11] पिकल्फाड , पाइथन (प्रोग्रामिंग भाषा) पुस्तकालय, को खुला स्रोत सॉफ्टवेयर का उपयोग करके सरल "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना की सुविधा के लिए डिज़ाइन किया गया था।[12] जटिल प्रणालियों में, कैल्फहाड जैसी गणनात्मक विधियों को प्रत्येक चरण के लिए तापकीय गतिविज्ञानगुणों को मॉडल करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।[13] कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में उच्च दबावों के लिए कैल्फहाड का अनुप्रयोग, जो इस्पात | Fe-C प्रणाली जैसे सामग्री विज्ञान के पक्ष तक सीमित नहीं है,[14] उच्च दबाव पर Fe-C प्रणाली में चरण संबंधों की "गणकीय ऊष्मगतिकी गणना का उपयोग करके प्रयोगात्मक परिणामों की पुष्टि करता है। अन्य वैज्ञानिकों ने चिपचिपाहट और अन्य भौतिक मापदंडों पर भी विचार किया, जो ऊष्मगतिकीके क्षेत्र से परे हैं।[15]

भविष्य के घटनाक्रम

प्रारंभिक दृष्टिकोण से विधियों के मध्य अभी भी अंतर है[16] और "प्रयोगात्मक गणनात्मक तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस के बीच अभी भी अंतर है।। वर्त्तमान में मिडेमा मॉडल पर आधारित लैरी कॉफ़मैन के किंतु कार्यों द्वारा प्रारंभ किया गया सरलीकृत दृष्टिकोण, सबसे सरल बाइनरी संख्या प्रणाली की शुद्धता की जांच करने के लिए नियोजित किया गया था। चूँकि ,दोनों समुदायों को ठोस अवस्था भौतिकी और सामग्री विज्ञान से जोड़ना चुनौती बनी हुई है,[17] जैसा कि यह अनेक वर्षों से होता आ रहा है।[18] प्रारंभिक दृष्टिकोण से क्वांटम यांत्रिकी आणविक "नकली वास्तविकता पैकेज जैसे वियना एब-इनिशियो सिमुलेशन पैकेज से आशा जनक परिणाम ज़ेनटूल जैसे दृष्टिकोण के साथ तापकीय गतिविज्ञानडेटाबेस में आसानी से एकीकृत होते हैं।[19]

खुला क्वांटम मैटेरियल्स डेटाबेस का उपयोग करके आंतरधातु यौगिकों के लिए जानकारी एकत्र करने का अपेक्षाकृत आसान विधि अब संभव है। ज़ेनट्रॉपी की अवधारणा पर केंद्रित पत्रों की श्रृंखला प्रोफेसर द्वारा प्रस्तावित की गई है। जेड.के. लियू और उनके अनुसंधान समूह को वर्तमान में प्रस्तावित किया गया है [20]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Liu, Zi-Kui; Wang, Yi (2016). सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स. Cambridge University Press. ISBN 9780521198967.
  2. ↑ Liu, Zi-Kui; Wang, Liu (2020). "कम्प्यूटेशनल कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स और इसके अनुप्रयोग". doi:10.1016/j.actamat.2020.08.008. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  3. ↑ Fabrichnaya, Olga; Saxena, Surendra K.; Richet, Pascal; Westrum, Edgar F. (2013-03-14). Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems: An Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data (in English). Springer Science & Business Media. ISBN 9783662105047.
  4. ↑ L Kaufman and H Bernstein, Computer Calculation of Phase Diagrams, Academic Press N Y (1970) ISBN 0-12-402050-X[page needed]
  5. ↑ N Saunders and P Miodownik, Calphad, Pergamon Materials Series, Vol 1 Ed. R W Cahn (1998) ISBN 0-08-042129-6[page needed]
  6. ↑ H L Lukas, S G Fries and B Sundman, Computational Thermodynamics, the Calphad Method, Cambridge University Press (2007) ISBN 0-521-86811-4[page needed]
  7. ↑ K., Saxena, Surendra (1993). Thermodynamic Data on Oxides and Silicates : an Assessed Data Set Based on Thermochemistry and High Pressure Phase Equilibrium. Chatterjee, Nilanjan., Fei, Yingwei., Shen, Guoyin. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 9783642783326. OCLC 840299125.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  8. ↑ http://www.crct.polymtl.ca/sgte/unary50.tdb[full citation needed][permanent dead link]
  9. ↑ Dinsdale, A.T. (1991). "शुद्ध तत्वों के लिए एसजीटीई डेटा". Calphad. 15 (4): 317–425. doi:10.1016/0364-5916(91)90030-N.
  10. ↑ "MICRESS® - the MICRostructure Evolution Simulation Software" (PDF).
  11. ↑ "Computational Materials Engineering" (PDF).
  12. ↑ Otis, Richard; Liu, Zi-Kui (2017). "Pycalphad: CALPHAD-based Computational Thermodynamics in Python". Journal of Open Research Software. 5: 1. doi:10.5334/jors.140.
  13. ↑ L., Lukas, H. (2007). Computational thermodynamics : the CALPHAD method. Fries, Suzana G., Sundman, Bo. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0521868112. OCLC 663969016.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  14. ↑ Fei, Yingwei; Brosh, Eli (2014). "Experimental study and thermodynamic calculations of phase relations in the Fe–C system at high pressure". Earth and Planetary Science Letters. 408: 155–62. Bibcode:2014E&PSL.408..155F. doi:10.1016/j.epsl.2014.09.044.
  15. ↑ Zhang, Fan; Du, Yong; Liu, Shuhong; Jie, Wanqi (2015). "Modeling of the viscosity in the AL–Cu–Mg–Si system: Database construction". Calphad. 49: 79–86. doi:10.1016/j.calphad.2015.04.001.
  16. ↑ P. Turchi AB INITIO AND CALPHAD THERMODYNAMICS OF MATERIALS https://e-reports-ext.llnl.gov/pdf/306920.pdf
  17. ↑ J. A. Alonso and N. H. March Electrons in Metals and Alloys http://www.sciencedirect.com/science/book/9780120536207[page needed]
  18. ↑ "मिश्रधातुओं के ऊष्मागतिकी पर अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी की कार्यवाही - प्रथम संस्करण". elsevier.com. 1 January 1981. Retrieved 1 July 2023.[full citation needed][page needed]
  19. ↑ Manual zengen.cnrs.fr[dead link]
  20. ↑ Liu, Zi-Kui (2023). "Thermodynamics and its prediction and CALPHAD modeling: Review, state of the art, and perspectives". Calphad. 82: 102580. arXiv:2301.02132. doi:10.1016/j.calphad.2023.102580. S2CID 259138637 – via ScienceDirect.

बाहरी संबंध

"गणकीय ऊष्मगतिकी पर विश्वविद्यालय पाठ्यक्रम

श्रेणी:कम्प्यूटेशनल भौतिकी

श्रेणी:सामग्री विज्ञान

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