विस्तारित अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी

विस्तारित अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी गैर-संतुलन ऊष्मप्रवैगिकी की एक शाखा है जो शास्त्रीय अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी के स्थानीय संतुलन परिकल्पना से परे है। द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा के प्रवाह और अंततः उच्च क्रम के प्रवाह को शामिल करके राज्य चर का स्थान बढ़ाया जाता है। उच्च-आवृत्ति प्रक्रियाओं और छोटी-लंबाई वाली सामग्री का वर्णन करने के लिए औपचारिकता अच्छी तरह से अनुकूल है।

सिंहावलोकन

पिछले दशकों में, ऊष्मीय चालन # फूरियर के नियम (गर्मी चालन), फ़िक (पदार्थ प्रसार), न्यूटन (चिपचिपा प्रवाह) और ओम (विद्युत परिवहन) के शास्त्रीय कानूनों को सामान्य बनाने के लिए कई प्रयास प्रदर्शित किए गए हैं। दरअसल, आधुनिक तकनीक एक नए वैचारिक दृष्टिकोण की आवश्यकता वाले लघु उपकरणों, उच्च आवृत्ति और दृढ़ता से गैर-रैखिक प्रक्रियाओं की ओर प्रयास करती है। इस उद्देश्य के साथ सिद्धांतों के कई वर्ग विकसित किए गए हैं और उनमें से एक, जिसे विस्तारित अपरिवर्तनीय थर्मोडायनामिक्स (ईआईटी) के शीर्षक के तहत जाना जाता है, ने विशेष रूप से बढ़ती रुचि को बढ़ाया है। EIT के पितृत्व का पता जेम्स क्लर्क मैक्सवेल से लगाया जा सकता है, जिन्होंने 1867 में ने आदर्श गैसों के संघटक समीकरणों में समय व्युत्पन्न पदों को प्रस्तुत किया।

बुनियादी अवधारणाएँ

ईआईटी अंतर्निहित मूल विचार गैर-संतुलन आंतरिक ऊर्जा, पदार्थ, संवेग और विद्युत प्रवाहों को स्वतंत्र चर की स्थिति में अपग्रेड करना है। चर के रूप में फ्लक्स की पसंद ग्रैड के गैसों के तेरह-क्षण गतिज सिद्धांत में अपनी जड़ें पाती है, जो ईआईटी के विकास के लिए प्राकृतिक आधार प्रदान करती है। राज्य चर के रूप में फ्लक्स के चयन का मुख्य परिणाम यह है कि फूरियर, फिक, न्यूटन और ओम के संवैधानिक समीकरणों को स्मृति और गैर-स्थानीय प्रभावों सहित प्रथम-क्रम समय विकास समीकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। चर के रूप में फ्लक्स का चयन केवल मनमाना कार्य नहीं है यदि यह याद किया जाए कि रोजमर्रा की जिंदगी में फ्लक्स प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं उदाहरण के लिए यातायात नियंत्रण (कारों का प्रवाह), अर्थव्यवस्था (धन का प्रवाह), और वर्ल्ड वाइड वेब (सूचना का प्रवाह)।

शास्त्रीय अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी का एक विस्तार

EIT को शास्त्रीय अपरिवर्तनीय थर्मोडायनामिक्स (CIT) के प्राकृतिक विस्तार के रूप में देखा जा सकता है।

मुख्य रूप से बेल्जियम-डच स्कूल द्वारा विकसित आई। प्रोगोगिन की अध्यक्षता में, स्थानीय थर्मोडायनामिक संतुलन की एक सरल परिकल्पना पर काम करते हुए, सीआईटी प्रसार प्रकार के क्षेत्र कानूनों के अस्तित्व को मानता है। गणितीय रूप से, ये परवलयिक आंशिक अवकल समीकरण हैं। वे कहते हैं कि स्थानीय रूप से लागू गड़बड़ी पूरे शरीर में अनंत वेग से फैलती है। यह प्रायोगिक साक्ष्य और कार्य-कारण के सिद्धांत दोनों का खंडन करता है। उत्तरार्द्ध की आवश्यकता है कि एक प्रभाव इसके कारण के आवेदन के बाद आता है।

ईआईटी में, स्थानीय ऊष्मप्रवैगिकी संतुलन के विचार को छोड़ दिया गया है। सीआईटी के विपरीत, ईआईटी के क्षेत्र समीकरण अतिशयोक्तिपूर्ण हैं जो अनंत वेग से चलने वाले संकेतों के विरोधाभास को रोकते हैं।

अनुप्रयोग

EIT के अनुप्रयोगों की सीमा संतुलन के निकट की स्थितियों तक सीमित नहीं है, बल्कि इसमें कई और विभिन्न डोमेन शामिल हैं जिनमें
शामिल हैं -स्मृति प्रभाव (तेज़ प्रक्रियाएँ, पॉलीमर , superfluid),
-गैर-स्थानीय प्रभाव (सूक्ष्म- और नैनो-सामग्री),
-गैर-रेखीय प्रभाव (उच्च शक्तियाँ, आघात तरंगें)।

हालाँकि, चर्चा बंद नहीं हुई है। एक गैर-संतुलन एन्ट्रापी और तापमान की परिभाषा के रूप में कई मूलभूत प्रश्न, ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम की स्थिति, राज्य चर का एक असमान विकल्प केवल आंशिक प्रतिक्रियाएं प्राप्त करते हैं और अधिक निश्चित उत्तर मांगते हैं।