என்ட்ரோப்பி & இரண்டாம் விதி
வெப்பவியக்கவியலின் இரண்டாம் விதி
என்ட்ரோப்பி, ஒரு அமைப்பின் ஆற்றல் எவ்வளவு பரவியுள்ளது அல்லது குறுகும் தன்மையுள்ளது என்று அளக்கிறது. வெப்பம் ஒரு பொருளுக்குள் ஓடும்போதெல்லாம், அதன் என்ட்ரோப்பி உயரும் — மற்றும் இரண்டாம் விதி, ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் மொத்த என்ட்ரோப்பி ஒருபோதும் குறையாது, அப்படியே இருக்கும் அல்லது வளரும் என்கிறது. அதனால்தான் வெப்பம் தானாகவே சூடானதிலிருந்து குளிர்ந்ததிற்கு ஓடுகிறது, மற்றும் இயந்திரங்கள் தங்கள் வெப்பத்தை ஒருபோதும் பயனுள்ள வேலையாக மாற்ற முடியாது.
சூத்திரம்
ΔS = Q / T
- ΔS — என்ட்ரோப்பி மாற்றம் (J/K): அமைப்பின் என்ட்ரோப்பி எவ்வளவு அதிகரிக்கிறது
- Q — வெப்பம் (J): அமைப்பிற்குள் ஓடும் வெப்ப ஆற்றல்
- T — வெப்பநிலை (K): வெப்பம் சேர்க்கப்படும் தனியான வெப்பநிலை
தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
நிலையான 300 கெல்வினில் வைக்கப்பட்ட ஒரு பெரிய தண்ணீர் தொட்டியில் 600 ஜூல் வெப்பம் ஓடுகிறது. தண்ணீரின் என்ட்ரோப்பி எவ்வளவு அதிகரிக்கும்?
- Q = 600 J
- T = 300 K
- ΔS = Q / T
- ΔS = 600 J / 300 K
ΔS = 2 J/K
உங்களைச் சோதியுங்கள்
அதே 600 ஜூல் வெப்பம் இப்போது 200 கெல்வினில் உள்ள ஒரு குளிர்ந்த தொட்டியில் ஓடுகிறது. என்ட்ரோப்பி மாற்றம் என்ன?
- 1200 J/K
- சரியான விடை: 3 J/K
- 0.33 J/K
சரி! ΔS = 600 J ÷ 200 K = 3 J/K. குளிர்ந்த பொருள், அதே அளவு வெப்பத்திற்கு அதிக என்ட்ரோப்பியைப் பெறுகிறது.
வெப்பம், சூடான ஒரு காபி கப்பிலிருந்து அறையின் குளிர்ந்த காற்றிற்கு ஏன் ஓடுகிறது, மறுதிசையில் ஒருபோதும் இல்லை?
- சரியான விடை: ஏனெனில் அந்தத் திசை மொத்த என்ட்ரோப்பியை அதிகரிக்கிறது
- ஏனெனில் அந்தத் திசை மொத்த என்ட்ரோப்பியைக் குறைக்கிறது
- ஏனெனில் இரு திசைகளும் என்ட்ரோப்பியை சரியாக சமமாக வைக்கின்றன
சரியாக — அதே வெப்பம், சூடான காபியிலிருந்து அகற்றும் என்ட்ரோப்பியை விட குளிர்ந்த காற்றில் ஒரு பெரிய என்ட்ரோப்பி ஆதாயத்தை உருவாக்குகிறது, எனவே மொத்த என்ட்ரோப்பி உயர்கிறது.
இதை எங்கே காண்கிறீர்கள்
சூடான ஒரு காபி அறை வெப்பநிலைக்குக் குளிர்ந்து, தன்னிச்சையாக மீண்டும் சூடாகாது; விழுந்து உடைந்த ஒரு குவளை மீண்டும் ஒன்று சேராது; பனி உங்கள் பானத்தில் உருகும், அங்கே மீண்டும் உறையாது. இந்த ஒரு-வழி அன்றாட நிகழ்வுகள் ஒவ்வொன்றும் இரண்டாம் விதி தன் முகத்தைக் காட்டுவதே — அந்தத் திசை மொத்த என்ட்ரோப்பியை உயர்த்துவதால் ஒவ்வொன்றும் அப்படியே நிகழ்கிறது.
பொதுவான தவறுகள்
என்ட்ரோப்பியை குப்பைத்தனத்திற்கான ஒரு மங்கலான இணைச்சொல்லாக நடத்துவது, உண்மையான கணக்கீட்டை மறைக்கும்: மாற்றம் வெப்பநிலையால் வகுக்கப்பட்ட வெப்பம், ΔS = Q / T, எனவே 300 K தொட்டியில் ஓடும் 600 J, என்ட்ரோப்பியை 2 J/K உயர்த்தும். பின்னர் எதிர்நோக்கு பாதி: அதே 600 J, ஒரு குளிர்ந்த 200 K தொட்டியில் 3 J/K தரும் — ஒரு குளிர்ந்த பொருள், அதே வெப்பத்திலிருந்து அதிக என்ட்ரோப்பியைப் பெறுகிறது, வெப்பம் சூடானதிலிருந்து குளிர்ந்ததிற்கு ஓடி ஒருபோதும் திரும்பாததற்கு இதுவே சரியான காரணம். விதி, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புகளின் மொத்த என்ட்ரோப்பியையே ஆளுகிறது; ஒரு குளிர்சாதனப் பெட்டி தன் உட்பகுதியை வேறு இடத்தில் என்ட்ரோப்பியை உயர்த்துவதன் மூலமே குளிர்விக்கிறது.
இது எவ்வாறு இணைகிறது
இரண்டாம் விதி, இந்த தொகுதியின் முந்தைய இரண்டு ஒருபோதும்-இல்லைகளுக்குப் பின்னால் உள்ள ஒருபோதும்: வெப்பம் சூடானதிலிருந்து குளிர்ந்ததிற்கு மட்டுமே ஓடுதல் (வெப்ப அளவீட்டின் தொடக்க உண்மை) மற்றும் எந்த இயந்திரமும் முழு மாற்றத்தை அடையாது (கார்னோ வரம்பு) இரண்டும் என்ட்ரோப்பி கணக்கியல். இது வெப்பவியக்கவியல் அலகை, நேரத்தின் உள்ளடக்கிய திசையுடன் கூடிய இயற்பியலின் ஒரே அடிப்படை விதியாக மூடுகிறது — அண்டத்தின் மொத்த என்ட்ரோப்பி மீளாமல் ஏறுகிறது.