विस्तारित अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी

विस्तारित अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी गैर-साम्यावस्था ऊष्मप्रवैगिकी की एक शाखा है जो शास्त्रीय अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी के स्थानीय साम्यावस्था परिकल्पना के अतिरिक्त है। द्रव्यमान, संवेग और ऊर्जा के प्रवाह और अंततः उच्च क्रम के प्रवाह को सम्मिलित करके अवस्था चर का स्थान बढ़ाया जाता है। उच्च-आवृत्ति प्रक्रियाओं और छोटी-लंबाई वाली पदार्थ का वर्णन करने के लिए वैधिकता ठीक रूप से अनुकूल है।

अवलोकन

पूर्व दशकों में, फूरियर के नियम (ऊष्मीय चालन), फ़िक (पदार्थ प्रसार), न्यूटन (श्यान प्रवाह) और ओम (विद्युत परिवहन) के शास्त्रीय नियमों को सामान्य बनाने के लिए कई प्रयास प्रदर्शित किए गए हैं। वस्तुतः, आधुनिक तकनीक नवीन 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 ऊष्मप्रवैगिकी (ईआईटी) के शीर्षक के अंतर्गत जाना जाता है, ने विशेष रूप से बढ़ती रुचि को बढ़ाया है। ईआईटी 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।

मूलभूत अवधारणाएँ

ईआईटी अंतर्निहित मूल विचार गैर-साम्यावस्था आंतरिक ऊर्जा, पदार्थ, संवेग और विद्युत प्रवाहों को स्वतंत्र चर की स्थिति में संशोधन करना है। चर के रूप में फ्लक्स की पसंद ग्रैड के गैसों के तेरह-क्षण गतिज सिद्धांत में अपना आधार पाती है, जो ईआईटी के विकास के लिए प्राकृतिक आधार प्रदान करती है। अवस्था 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 मात्र यादृच्छिक कार्य नहीं है यदि यह याद किया जाए कि प्रतिदिन जीवन में, यातायात नियंत्रण (कारों का प्रवाह), अर्थव्यवस्था (धन का प्रवाह), और वर्ल्ड वाइड वेब (सूचना का प्रवाह) में उदाहरण के लिए फ्लक्स प्रमुख भूमिका निभा सकते हैं।

शास्त्रीय अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी का एक विस्तार

ईआईटी को शास्त्रीय अपरिवर्तनीय ऊष्मप्रवैगिकी (सीआईटी) के प्राकृतिक विस्तार के रूप में देखा जा सकता है।

मुख्य रूप से आई की अध्यक्षता वाले बेल्जियम-डच विद्यालय द्वारा विकसित किया गया। प्रोगोगिन की अध्यक्षता में, स्थानीय ऊष्मागतिक साम्यावस्था की सरल परिकल्पना पर काम करते हुए, सीआईटी प्रसार प्रकार के क्षेत्र नियमों के अस्तित्व को मानते है। गणितीय रूप से, ये परवलयिक आंशिक अवकल समीकरण हैं। वे कहते हैं कि स्थानीय रूप से लागू विक्षोभ पूर्ण निकाय में अनंत वेग से फैलती है। यह प्रायोगिक साक्ष्य और कार्य-कारण के सिद्धांत दोनों का खंडन करते है। उत्तरार्द्ध की आवश्यकता है कि एक प्रभाव इसके कारण के आवेदन के बाद आते है।

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

अनुप्रयोग

ईआईटी के अनुप्रयोगों की सीमा साम्यावस्था के निकट की स्थितियों तक सीमित नहीं है, बल्कि इसमें कई और विभिन्न डोमेन सम्मिलित हैं जिनमें
सम्मिलित हैं

-स्मृति प्रभाव (तीव्र प्रक्रियाएँ, बहुलक, अतितरल),
-गैर-स्थानीय प्रभाव (सूक्ष्म- और नैनो-पदार्थ),
-गैर-रेखीय प्रभाव (उच्च शक्तियाँ, प्रघाती तरंगें)।

यद्यपि, चर्चा बंद नहीं हुई है। एक गैर-साम्यावस्था एन्ट्रापी और तापमान की परिभाषा के रूप में कई मूलभूत प्रश्न, ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम की स्थिति, अवस्था चर का एक असमान विकल्प मात्र आंशिक प्रतिक्रियाएं प्राप्त करते हैं और अधिक निश्चित उत्तर पूछते हैं।