डायथर्मल दीवार

ऊष्मागतिकी में दो ऊष्मागतिकी निकायों के बीच डायथर्मल दीवार या पारतानीय दीवार ऊष्मा हस्तांतरण की स्वीकृति देती है लेकिन इसके पदार्थ के हस्तांतरण की स्वीकृति नहीं देती है। डायथर्मल दीवार महत्वपूर्ण है क्योंकि ऊष्मा गतिकी में संवृत निकाय के लिए दीवार की ऊर्जा के हस्तांतरण का भौतिक अस्तित्व जो पदार्थ के लिए अभेद्य है लेकिन रुद्धोष्म नहीं है एक प्राथमिकता मानने के लिए स्थानांतरण प्रचलित है, जिसे ऊर्जा का हस्तांतरण कहा जाता है ऊष्मा के रूप में, हालांकि इस धारणा को अलग से स्वयंसिद्ध या क्रमांकित तथ्य के रूप में वर्गीकारण करने की प्रथा नहीं है।

ऊष्मा के स्थानांतरण की परिभाषा

सैद्धांतिक ऊष्मा गतिकी में, सम्मानित लेखक स्थानांतरित ऊष्मा की मात्रा की परिभाषा के लिए अपने दृष्टिकोण में भिन्न होते हैं। इसके चिन्तन की दो मुख्य धाराएँ हैं। एक मुख्य रूप से अनुभवजन्य दृष्टिकोण से है जिसे यहां ऊष्मागतिक धारा के रूप में संदर्भित किया जाता है ऊष्मा हस्तांतरण को केवल निर्दिष्ट स्थूलदर्शी तंत्र द्वारा होने के रूप में परिभाषित करने के लिए यह ऐतिहासिक दृष्टिकोण रूप से पुराना है। दूसरी मुख्य धारा जिसे यहां यांत्रिक धारा के रूप में संदर्भित किया जाता है मुख्य रूप से सैद्धांतिक दृष्टिकोण से इसे दो निकायों या संवृत निकायों के बीच स्थूलदर्शी कार्य के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण के बाद गणना की गई अवशिष्ट राशि के रूप में परिभाषित करने के लिए एक प्रक्रिया के लिए निर्धारित किया गया है। ताकि ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत या संवृत निकायों के लिए ऊष्मा गतिकी के पहले नियम के अनुरूप हो सके यह दृष्टिकोण बीसवीं शताब्दी में विस्तृत हुआ, हालांकि यह आंशिक रूप से उन्नीसवीं शताब्दी में प्रकट हुआ था।

विचारशील ऊष्मागतिक धारा

विचारशील ऊष्मा गतिकी धारा में, ऊष्मा हस्तांतरण के निर्दिष्ट तंत्र चालन और विकिरण हैं। ये तंत्र तापमान की पहचान को मानते हैं अनुभवजन्य तापमान इस उद्देश्य के लिए पर्याप्त है हालांकि पूर्ण तापमान भी कार्य कर सकता है। विचारशील इस धारा में, ऊष्मा की मात्रा को मुख्य रूप से ऊष्मा मापन के माध्यम से परिभाषित किया जाता है।

यद्यपि उनकी परिभाषा विचारशील यांत्रिक धारा से भिन्न है फिर भी विचारशील अनुभवजन्य धारा रुद्धोष्म परिक्षेत्रों के अस्तित्व को स्वीकृति करती है। यह उन्हें ऊष्मा और तापमान की अवधारणाओं के माध्यम से परिभाषित करता है। ये दो अवधारणाएँ इस अर्थ में समन्वित रूप से सुसंगत हैं कि वे ऊष्मा के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण के प्रयोगों के वर्णन में संयुक्त रूप से उत्पन्न होती हैं।

विचारशील यांत्रिक धारा

संवृत निकायों के विषय में विचारशील यांत्रिक धारा स्थानांतरित ऊष्मा को तापमान की अवधारणा के संदर्भ के बिना ऊर्जा के संरक्षण के नियम की गणना के लिए कार्य के रूप में स्थानांतरित ऊर्जा के बाद हस्तांतरित ऊर्जा की गणना को अवशिष्ट मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। इसमे अंतर्निहित सिद्धांत के पांच मुख्य तत्व हैं।

• ऊष्मागतिक संतुलन के अवस्थाओं का अस्तित्व, स्वतंत्र कार्य (विरूपण) चर की संख्या की तुलना में ठीक एक (गैर-विरूपण चर कहा जाता है) अवस्था के अधिक चर द्वारा निर्धारित किया जाता है।
• किसी पिंड के आंतरिक ऊष्मागतिक संतुलन की स्थिति में एक अच्छी तरह से परिभाषित आंतरिक ऊर्जा होती है जिसे ऊष्मागतिकी के पहले नियम द्वारा प्रस्तुत किया जाता है।
• ऊर्जा संरक्षण के नियम की सार्वभौमिकता।
• ऊर्जा हस्तांतरण के रूप में कार्य की स्वीकृति।
• प्राकृतिक प्रक्रियाओं की सार्वभौमिक या अपरिवर्तनीयता।
• रुद्धोष्म अंत:क्षेत्र का अस्तित्व।
• केवल ऊष्मा के लिए पारगम्य दीवारों का अस्तित्व।

विचारशील इस धारा की स्वयंसिद्ध प्रस्तुतियाँ अपेक्षाकृत भिन्न होती हैं लेकिन वे अपने स्वयंसिद्धों में ऊष्मा और तापमान की धारणाओं से बचने का कारण रखती हैं। विचारशील इस धारा के लिए यह आवश्यक है कि ऊष्मा को ऊष्मा मापन द्वारा मापने योग्य नहीं माना जाता है। यह विचारशील इस धारा के लिए आवश्यक है कि विरूपण चर कहे जाने वाली अवस्था के चर के अतिरिक्त भौतिक या संवृत निकाय की ऊष्मागतिक अवस्था के विनिर्देशन के लिए, अवस्था की एक अतिरिक्त वास्तविक संख्या मूल्यवान चर होना चाहिए, जिसे गैर-विरूपण चर कहा जाता है हालांकि इसे स्वयंसिद्ध रूप से एक अनुभवजन्य तापमान के रूप में मान्यता नहीं दी जानी चाहिए, यद्यपि यह एक के मानदंड को पूरा करता है।

डायथर्मल दीवार का लेखा

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है एक डायथर्मल दीवार ऊष्मीय चालन द्वारा ऊष्मा के रूप में ऊर्जा पारित कर सकती है लेकिन स्थित नहीं है कि डायथर्मल दीवार स्थानांतरित हो सकती है और इस प्रकार के कार्य के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण का भाग बन सकती है। दीवारों के बीच जो पदार्थ के लिए अभेद्य हैं डायथर्मल और रुद्धोष्म दीवारें इसके विपरीत होती हैं।

विकिरण के लिए, कुछ और टिप्पणियाँ उपयोगी हो सकती हैं:

ऊष्मा गतिकी में, एकदिशिक विकिरण प्रणाली से दूसरे में विचार नहीं किया जाता है। दो निकायों के बीच द्विपथवर्तीय विकिरण ऊष्मा के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण के दो तंत्रों में से एक है। यह निर्वात में हो सकता है, जिसमें दो निकायों बीच के निर्वात से दीवारों द्वारा अलग हो जाती हैं जो केवल विकिरण के लिए पारगम्य होती हैं ऐसी व्यवस्था एक डायथर्मल दीवार की परिभाषा के लिए प्रयुक्त है। विकिरण हस्तांतरण का संतुलन ऊष्मा का हस्तांतरण है।

ऊष्मा गतिकी में, यह आवश्यक नहीं है कि ऊष्मा का विकिरण हस्तांतरण शुद्ध कृष्णिका विकिरण का हो और न ही असंगत विकिरण का हो इसके अतिरिक्त कृष्णिका विकिरण असंगत होती है। इस प्रकार लेजर विकिरण ऊष्मा गतिकी में द्विपथवर्तीय विकिरण के एकदिशिक विकिरण घटक के रूप में गणना की जाती है जो ऊष्मा हस्तांतरण है। इसके अतिरिक्त, हेल्महोल्ट्ज़ पारस्परिकता सिद्धांत द्वारा लक्ष्य निकाय लेजर स्रोत प्रणाली में विकीर्ण होता है हालांकि निश्चित रूप से लेजर प्रकाश की तुलना में अपेक्षाकृत कम है। प्लैंक के अनुसार, प्रकाश की एक असंगत एकवर्णी किरण एन्ट्रापी स्थानांतरित करती है और इसका एक तापमान होता है। कार्य के रूप में अर्हता प्राप्त करने के लिए स्थानांतरण के लिए, यह परिवेश में प्रतिवर्ती होना चाहिए, उदाहरण के लिए एक प्रतिवर्ती कार्य भंडार की अवधारणा में लेज़र प्रकाश परिवेश में उत्क्रमणीय नहीं है और इसलिए ऊष्मा के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण का एक घटक कार्य नहीं करता है।

विकिरण हस्तांतरण सिद्धांत में, एकदिशिक विकिरण माना जाता है। ऊष्मीय विकिरण के किरचॉफ के नियम की जांच के लिए किरचॉफ के ऊष्मीय विकिरण के नियम और उत्सर्जन की धारणाएं आवश्यक हैं और वे एकदिशिक विकिरण के विचार पर आधारित हैं। आइंस्टीन गुणांक के अध्ययन के लिए ये महत्वपूर्ण हैं जो ऊष्मागतिक संतुलन की धारणा पर आंशिक रूप से निर्भर करती हैं।

विचारशील ऊष्मा गतिकी धारा के लिए अनुभवजन्य तापमान की धारणा को एक रुद्धोष्म दीवार की परिभाषा के लिए ऊष्मा हस्तांतरण की धारणा में समन्वित रूप से माना जाता है। विचारशील यांत्रिक धारा के लिए, जिस प्रकार से दीवारों को परिभाषित किया गया है वह महत्वपूर्ण है।

कैराथियोडोरी की प्रस्तुति में, यह आवश्यक है कि रुद्धोष्म दीवार की परिभाषा किसी भी प्रकार से ऊष्मा या तापमान की धारणाओं पर निर्भर नहीं होनी चाहिए। इसको केवल कार्य के रूप में ऊर्जा के हस्तांतरण के संदर्भ में सावधानीपूर्वक शब्दों और संदर्भ द्वारा प्राप्त किया जाता है। बुचडाहल उसी प्रकार सावधान है। फिर भी, कैराथोडोरी स्पष्ट रूप से दीवारों के अस्तित्व को दर्शाता है जो केवल ऊष्मा के लिए पारगम्य हैं, अर्थात कार्य करने के लिए अभेद्य और पदार्थ के लिए अभेद्य, लेकिन फिर भी कुछ अनिर्दिष्ट प्रकार से ऊर्जा के लिए पारगम्यता को डायथर्मल दीवारें कहा जाता है। इसका अनुमान लगाने के लिए ऊष्मा को स्थानांतरित किया जा सकता है कि ऊष्मा केवल ऊष्मा के लिए पारगम्य दीवारों में स्थानांतरण में ऊर्जा है और ऐसे लोगों के द्वारा प्रस्तुत किए गए पारस्परिक रूप में गैर वर्गीकारण के रूप में स्वीकृत किया जाता है।

इस प्रकार विचारशील यांत्रिक धारा रूद्धोष्म परिक्षेत्र की संपत्ति को ऊष्मागतिकी के कैरथेओडोरी स्वयंसिद्धों के रूप में ऊष्मा के हस्तांतरण की स्वीकृति नहीं होती है और एक प्राथमिक अवधारणा के अतिरिक्त अवशिष्ट के रूप में ऊष्मा में हस्तांतरण का संबंध है।

संदर्भ

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