দীর্ঘকাল ধরে, পদার্থবিদ এবং অন্যান্য বিজ্ঞানের প্রতিনিধিরা তাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষার সময় যা পর্যবেক্ষণ করেন তা বর্ণনা করার একটি উপায় ছিল। ঐকমত্যের অভাব এবং "নীলের বাইরে" নেওয়া প্রচুর সংখ্যক পদের উপস্থিতি সহকর্মীদের মধ্যে বিভ্রান্তি এবং ভুল বোঝাবুঝির দিকে পরিচালিত করে। সময়ের সাথে সাথে, পদার্থবিজ্ঞানের প্রতিটি শাখা তার প্রতিষ্ঠিত সংজ্ঞা এবং পরিমাপের একক অর্জন করেছে। এইভাবে থার্মোডাইনামিক প্যারামিটারগুলি উপস্থিত হয়েছিল, সিস্টেমের বেশিরভাগ ম্যাক্রোস্কোপিক পরিবর্তনগুলি ব্যাখ্যা করে৷
সংজ্ঞা
স্টেট প্যারামিটার, বা থার্মোডাইনামিক পরামিতি হল অনেকগুলি ভৌত পরিমাণ যা একসাথে এবং প্রতিটি পৃথকভাবে পর্যবেক্ষণ করা সিস্টেমটিকে চিহ্নিত করতে পারে। এর মধ্যে রয়েছে যেমন:
- তাপমাত্রা এবং চাপ;
- ঘনত্ব, চৌম্বক আবেশ;
- এনট্রপি;
- এনথালপি;
- গিবস এবং হেলমহোল্টজ এনার্জি এবং আরও অনেকে।
নিবিড় এবং বিস্তৃত প্যারামিটার নির্বাচন করুন। থার্মোডাইনামিক সিস্টেমের ভরের উপর সরাসরি নির্ভরশীল যেগুলি ব্যাপক, এবংনিবিড় - যা অন্যান্য মানদণ্ড দ্বারা নির্ধারিত হয়। সমস্ত পরামিতি সমানভাবে স্বাধীন নয়, তাই, সিস্টেমের ভারসাম্যের অবস্থা গণনা করার জন্য, একবারে বেশ কয়েকটি পরামিতি নির্ধারণ করা প্রয়োজন৷
উপরন্তু, পদার্থবিদদের মধ্যে কিছু পরিভাষাগত মতভেদ রয়েছে। একই শারীরিক বৈশিষ্ট্যকে বিভিন্ন লেখকরা হয় একটি প্রক্রিয়া, বা একটি স্থানাঙ্ক, বা একটি পরিমাণ, বা একটি পরামিতি, বা এমনকি শুধুমাত্র একটি সম্পত্তি বলতে পারেন। এটি সবই নির্ভর করে যে বিষয়বস্তুতে বিজ্ঞানী এটি ব্যবহার করেন। কিন্তু কিছু কিছু ক্ষেত্রে, নথিপত্র, পাঠ্যপুস্তক বা আদেশের খসড়া প্রস্তুতকারীকে অবশ্যই মেনে চলতে হবে এমন প্রমিত সুপারিশ রয়েছে।
শ্রেণীবিভাগ
থার্মোডাইনামিক প্যারামিটারের বিভিন্ন শ্রেণীবিভাগ রয়েছে। সুতরাং, প্রথম অনুচ্ছেদের উপর ভিত্তি করে, এটি ইতিমধ্যেই জানা গেছে যে সমস্ত পরিমাণে ভাগ করা যেতে পারে:
- বিস্তৃত (সংযোজন) - এই জাতীয় পদার্থগুলি সংযোজনের আইন মেনে চলে, অর্থাৎ তাদের মান উপাদানের সংখ্যার উপর নির্ভর করে;
- তীব্র - তারা প্রতিক্রিয়ার জন্য কতটা পদার্থ নেওয়া হয়েছিল তার উপর নির্ভর করে না, যেহেতু তারা মিথস্ক্রিয়া চলাকালীন সারিবদ্ধ থাকে।
যে অবস্থার অধীনে সিস্টেম তৈরিকারী পদার্থগুলি অবস্থিত তার উপর ভিত্তি করে, পরিমাণগুলিকে সেগুলিতে ভাগ করা যেতে পারে যা ফেজ বিক্রিয়া এবং রাসায়নিক বিক্রিয়া বর্ণনা করে। উপরন্তু, reactants বৈশিষ্ট্য অ্যাকাউন্টে নেওয়া আবশ্যক। তারা হতে পারে:
- থার্মোমেকানিক্যাল;
- থার্মোফিজিক্যাল;
- থার্মোকেমিক্যাল।
এটি ছাড়াও, যেকোনো থার্মোডাইনামিক সিস্টেম একটি নির্দিষ্ট ফাংশন সম্পাদন করে, তাই পরামিতিগুলিপ্রতিক্রিয়ার ফলে উত্পাদিত কাজ বা তাপকে চিহ্নিত করুন এবং আপনাকে কণার ভর স্থানান্তর করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি গণনা করার অনুমতি দেয়।
স্টেট ভেরিয়েবল
থার্মোডাইনামিক সহ যে কোনো সিস্টেমের অবস্থা তার বৈশিষ্ট্য বা বৈশিষ্ট্যের সমন্বয় দ্বারা নির্ধারিত হতে পারে। সমস্ত ভেরিয়েবল যেগুলি সম্পূর্ণরূপে নির্দিষ্ট সময়ে নির্দিষ্ট সময়ে নির্ধারিত হয় এবং সিস্টেমটি ঠিক কীভাবে এই অবস্থায় এসেছিল তার উপর নির্ভর করে না তাকে থার্মোডাইনামিক স্টেট প্যারামিটার (ভেরিয়েবল) বা স্টেট ফাংশন বলা হয়।
যদি পরিবর্তনশীল ফাংশন সময়ের সাথে পরিবর্তিত না হয় তবে সিস্টেমটিকে স্থির বলে মনে করা হয়। স্থির অবস্থার একটি সংস্করণ হল থার্মোডাইনামিক ভারসাম্য। যে কোনো, এমনকি সিস্টেমের ক্ষুদ্রতম পরিবর্তনও ইতিমধ্যেই একটি প্রক্রিয়া, এবং এতে এক থেকে একাধিক পরিবর্তনশীল থার্মোডাইনামিক অবস্থার পরামিতি থাকতে পারে। যে ক্রমানুসারে সিস্টেমের অবস্থাগুলি ক্রমাগত একে অপরের মধ্যে স্থানান্তরিত হয় তাকে "প্রসেস পাথ" বলা হয়।
দুর্ভাগ্যবশত, শর্তাবলী নিয়ে এখনও বিভ্রান্তি রয়েছে, যেহেতু একই ভেরিয়েবল স্বাধীন হতে পারে এবং একাধিক সিস্টেম ফাংশন যোগ করার ফলাফল হতে পারে। অতএব, "স্টেট ফাংশন", "স্টেট প্যারামিটার", "স্টেট ভেরিয়েবল" এর মতো শব্দগুলোকে সমার্থক শব্দ হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে।
তাপমাত্রা
একটি থার্মোডাইনামিক সিস্টেমের অবস্থার একটি স্বাধীন প্যারামিটার হল তাপমাত্রা। এটি একটি মান যা কণার প্রতি একক গতিশক্তির পরিমাণকে চিহ্নিত করেভারসাম্যে তাপগতিগত ব্যবস্থা।
যদি আমরা থার্মোডাইনামিক্সের দৃষ্টিকোণ থেকে ধারণাটির সংজ্ঞার কাছে যাই, তাহলে তাপমাত্রা হল সিস্টেমে তাপ (শক্তি) যোগ করার পর এনট্রপির পরিবর্তনের বিপরীত আনুপাতিক একটি মান। যখন সিস্টেমটি ভারসাম্যের মধ্যে থাকে, তখন তাপমাত্রার মান তার সমস্ত "অংশগ্রহণকারীদের" জন্য একই থাকে। যদি তাপমাত্রার পার্থক্য থাকে, তাহলে শক্তি একটি গরম শরীর দ্বারা বন্ধ করা হয় এবং একটি ঠান্ডা দ্বারা শোষিত হয়।
এমন থার্মোডাইনামিক সিস্টেম রয়েছে যেখানে শক্তি যোগ করা হলে ব্যাধি (এনট্রপি) বৃদ্ধি পায় না, বরং হ্রাস পায়। উপরন্তু, যদি এই ধরনের একটি সিস্টেম এমন একটি শরীরের সাথে যোগাযোগ করে যার তাপমাত্রা তার নিজের থেকে বেশি, তাহলে এটি তার গতিশক্তি এই দেহে ছেড়ে দেবে, এবং এর বিপরীতে নয় (তাপগতিবিদ্যার সূত্রের উপর ভিত্তি করে)।
চাপ
চাপ হল এমন একটি পরিমাণ যা একটি শরীরের উপর ক্রিয়াশীল শক্তিকে চিহ্নিত করে, তার পৃষ্ঠের সাথে লম্ব। এই পরামিতিটি গণনা করার জন্য, বস্তুর ক্ষেত্রফল দ্বারা সমগ্র শক্তিকে ভাগ করা প্রয়োজন। এই বাহিনীর একক হবে প্যাসকেল।
থার্মোডাইনামিক প্যারামিটারের ক্ষেত্রে, গ্যাস এটির জন্য উপলব্ধ সমগ্র আয়তন দখল করে এবং উপরন্তু, এটি তৈরি করে এমন অণুগুলি ক্রমাগত এলোমেলোভাবে চলাচল করে এবং একে অপরের সাথে এবং যে জাহাজে তারা অবস্থিত তার সাথে সংঘর্ষ হয়. এই প্রভাবগুলিই জাহাজের দেয়ালে বা গ্যাসে স্থাপিত শরীরের উপর পদার্থের চাপ নির্ধারণ করে। ফোর্স অপ্রত্যাশিত কারণে সুনির্দিষ্টভাবে সব দিকে সমানভাবে প্রচার করেআণবিক আন্দোলন। চাপ বাড়াতে, আপনাকে অবশ্যই সিস্টেমের তাপমাত্রা বাড়াতে হবে এবং এর বিপরীতে।
অভ্যন্তরীণ শক্তি
প্রধান থার্মোডাইনামিক পরামিতি যা সিস্টেমের ভরের উপর নির্ভর করে তার মধ্যে রয়েছে অভ্যন্তরীণ শক্তি। এটি একটি পদার্থের অণুগুলির গতিবিধির কারণে গতিশক্তি এবং সেইসাথে অণুগুলি একে অপরের সাথে যোগাযোগ করার সময় উপস্থিত সম্ভাব্য শক্তি নিয়ে গঠিত।
এই প্যারামিটারটি দ্ব্যর্থহীন। অর্থাৎ, যখনই সিস্টেমটি কাঙ্খিত অবস্থায় থাকে তখন অভ্যন্তরীণ শক্তির মান স্থির থাকে, তা নির্বিশেষে যেভাবে এটি (রাষ্ট্রে) পৌঁছেছিল৷
আভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তন করা অসম্ভব। এটি সিস্টেম দ্বারা প্রদত্ত তাপের সমষ্টি এবং এটি যে কাজ করে তা। কিছু প্রক্রিয়ার জন্য, অন্যান্য পরামিতিগুলিকে বিবেচনায় নেওয়া হয়, যেমন তাপমাত্রা, এনট্রপি, চাপ, সম্ভাব্যতা এবং অণুর সংখ্যা৷
এনট্রপি
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রটি বলে যে একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের এনট্রপি হ্রাস পায় না। আরেকটি সূত্র অনুমান করে যে শক্তি কখনই কম তাপমাত্রার শরীর থেকে উত্তপ্ত শরীরে যায় না। এটি, ঘুরে, একটি চিরস্থায়ী মোশন মেশিন তৈরির সম্ভাবনাকে অস্বীকার করে, যেহেতু শরীরের সমস্ত শক্তিকে কাজে স্থানান্তর করা অসম্ভব৷
"এনট্রপি" ধারণাটি 19 শতকের মাঝামাঝি সময়ে ব্যবহার করা হয়েছিল। তারপরে এটি সিস্টেমের তাপমাত্রায় তাপের পরিমাণের পরিবর্তন হিসাবে অনুভূত হয়েছিল। কিন্তু এই সংজ্ঞা শুধুমাত্র প্রযোজ্যপ্রক্রিয়া যা ক্রমাগত ভারসাম্য বজায় রাখে। এর থেকে আমরা নিম্নলিখিত উপসংহার টানতে পারি: সিস্টেমটি তৈরি করা দেহগুলির তাপমাত্রা যদি শূন্যের দিকে থাকে, তবে এনট্রপিও শূন্যের সমান হবে।
গ্যাস অবস্থার থার্মোডাইনামিক প্যারামিটার হিসাবে এনট্রপি কণার গতির এলোমেলোতা, এলোমেলোতার পরিমাপের ইঙ্গিত হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এটি একটি নির্দিষ্ট এলাকা এবং পাত্রে অণুর বন্টন নির্ধারণ করতে বা একটি পদার্থের আয়নগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া তড়িৎ চৌম্বকীয় বল গণনা করতে ব্যবহৃত হয়৷
এনথালপি
এনথালপি হল সেই শক্তি যা স্থির চাপে তাপে (বা কাজ) রূপান্তরিত হতে পারে। এটি এমন একটি সিস্টেমের সম্ভাবনা যা ভারসাম্য বজায় রাখে যদি গবেষক এনট্রপি স্তর, অণুর সংখ্যা এবং চাপ জানেন।
যদি একটি আদর্শ গ্যাসের থার্মোডাইনামিক প্যারামিটার নির্দেশিত হয়, এনথালপির পরিবর্তে, "বর্ধিত সিস্টেমের শক্তি" শব্দটি ব্যবহার করা হয়। আমাদের কাছে এই মানটি ব্যাখ্যা করা সহজ করার জন্য, আমরা গ্যাসে ভরা একটি পাত্রের কল্পনা করতে পারি, যা একটি পিস্টন (উদাহরণস্বরূপ, একটি অভ্যন্তরীণ জ্বলন ইঞ্জিন) দ্বারা সমানভাবে সংকুচিত হয়। এই ক্ষেত্রে, এনথালপি কেবল পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তির সমান হবে না, তবে সিস্টেমটিকে প্রয়োজনীয় অবস্থায় আনতে যে কাজটি করতে হবে তারও সমান হবে। এই প্যারামিটারটি পরিবর্তন করা শুধুমাত্র সিস্টেমের প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত অবস্থার উপর নির্ভর করে এবং এটি যেভাবে গ্রহণ করা হবে তা কোন ব্যাপার নয়।
গিবস এনার্জি
থার্মোডাইনামিক পরামিতি এবং প্রক্রিয়াগুলি, বেশিরভাগ অংশে, সিস্টেমটি তৈরি করে এমন পদার্থের শক্তি সম্ভাবনার সাথে যুক্ত। সুতরাং, গিবস শক্তি হল সিস্টেমের মোট রাসায়নিক শক্তির সমতুল্য। এটি রাসায়নিক বিক্রিয়ায় কী পরিবর্তন ঘটবে এবং পদার্থগুলি আদৌ মিথস্ক্রিয়া করবে কিনা তা দেখায়৷
প্রতিক্রিয়া চলাকালীন সিস্টেমের শক্তি এবং তাপমাত্রার পরিমাণ পরিবর্তন করা এনথালপি এবং এনট্রপির মতো ধারণাগুলিকে প্রভাবিত করে। এই দুটি প্যারামিটারের মধ্যে পার্থক্যকে গিবস শক্তি বা আইসোবারিক-আইসোথার্মাল পটেনশিয়াল বলা হবে।
এই শক্তির ন্যূনতম মান পরিলক্ষিত হয় যদি সিস্টেমটি সাম্যাবস্থায় থাকে এবং এর চাপ, তাপমাত্রা এবং পদার্থের পরিমাণ অপরিবর্তিত থাকে।
হেলমহোল্টজ এনার্জি
হেলমহোল্টজ শক্তি (অন্যান্য উত্স অনুসারে - কেবলমাত্র বিনামূল্যের শক্তি) হল সম্ভাব্য পরিমাণ শক্তি যা সিস্টেমের দ্বারা ক্ষয় হবে যখন এটি অন্তর্ভুক্ত নয় এমন সংস্থাগুলির সাথে যোগাযোগ করার সময়।
হেল্মহোল্টজ মুক্ত শক্তির ধারণাটি প্রায়শই একটি সিস্টেম সর্বাধিক কী কাজ করতে পারে তা নির্ধারণ করতে ব্যবহৃত হয়, অর্থাৎ, পদার্থ যখন এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় পরিবর্তিত হয় তখন কতটা তাপ নির্গত হয়।
যদি সিস্টেমটি থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যের অবস্থায় থাকে (অর্থাৎ এটি কোনও কাজ করে না), তবে মুক্ত শক্তির স্তরটি সর্বনিম্ন। এর মানে হল অন্যান্য পরামিতি পরিবর্তন করা, যেমন তাপমাত্রা,চাপ, কণার সংখ্যাও ঘটে না।
