ऊष्मप्रवैगिकी

 मास, ऊर्जा, और स्वतंत्रताथर्मोडायनामिक्स के सिक्के

By- गैरी एल। बर्ट्रेंड, रसायन विज्ञान विभाग

मिसौरी-रोला विश्वविद्यालय (अब मिसौरी एस एंड टी)

 Source- http://web.mst.edu/~gbert/basic/thermo.html

 

मूल बातें

ब्रह्मांड पदार्थ के बिट्स से बना है, और पदार्थ के बिट्स में द्रव्यमान (मास) और ऊर्जा है। न तो द्रव्यमान और न ही ऊर्जा बनाई जा सकती है या नष्ट हो सकती है, लेकिन कुछ विशेष मामलों में द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच अंतर हो सकता है। प्रकृति में होने वाली चीजें होती हैं क्योंकि पदार्थ अपने आप को जितना बड़ा कर सकता है उतना द्रव्यमान इकट्ठा करने की कोशिश कर रहा है (गुरुत्वाकर्षण) और जितनी ऊर्जा हो सके उतनी ऊर्जा को मुक्त करने के लिए

(सूर्य, उदाहरण के लिए)। द्रव्यमान के इकठा  होने और ऊर्जा के नुकसान  को भुगतान की आवश्यकता होती है – स्वतंत्रता की कीमत। ऐसा लगता है कि द्रव्यमान, ऊर्जा, और स्वतंत्रता ब्रह्मांड के सिक्के हैं। मास और ऊर्जा को संरक्षित किया जाना चाहिए: यदि ब्रह्मांड का एक हिस्सा द्रव्यमान या ऊर्जा के रूप में अधिक “धन” एकत्र करता है, तो उन्हें ब्रह्मांड में कहीं और से आना चाहिए, इसलिए इन वस्तुओं के व्यापार में हमेशा प्रतिस्पर्धा होती है। दूसरी ओर, स्वतंत्रता संरक्षित नहीं है। हालांकि, स्वतंत्रता पर कुछ अजीब संयम हैं। ब्रह्मांड की स्वतंत्रता कई रूप ले सकती है, और ऐसा लगता है कि सीमा के बिना बढ़ने में सक्षम है। हालांकि, ब्रह्मांड की कुल स्वतंत्रता को कम होने की अनुमति नहीं है।

ब्रह्मांड के एक हिस्से की ऊर्जा या द्रव्यमान बढ़ सकता है या घट सकता है, लेकिन केवल तभी जब ब्रह्मांड के किसी और हिस्से में कोई कमी या वृद्धि हो । ब्रह्मांड के उस हिस्से में स्वतंत्रता ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों की स्वतंत्रता में कोई बदलाव नहीं कर सकती है। शेष ब्रह्मांड में स्वतंत्रता में कमी हो सकती है, लेकिन वृद्धि और कमी के योग के परिणामस्वरूप शुद्ध वृद्धि होनी चाहिए। ब्रह्मांड के एक हिस्से में स्वतंत्रता में कमी हो सकती है, लेकिन केवल तभी जब ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों में बराबर या अधिक वृद्धि होती है।

हम में से अधिकांश का एक सामान्य विचार है कि द्रव्यमान और ऊर्जा क्या है, और हमें उचित समझ हो सकती है कि हम उन्हें कैसे माप सकें, या कह सकें कि हमारे पास उन जेसे से कितने हैं। स्वतंत्रता एक और जटिल अवधारणा है। ब्रह्मांड के एक हिस्से के भीतर स्वतंत्रता दो प्रमुख रूप ले सकती है: द्रव्यमान की स्वतंत्रता और ऊर्जा की स्वतंत्रता। स्वतंत्रता की मात्रा किसी भी द्रव्यमान या ऊर्जा को प्राप्त करने या खोने के दौरान ब्रह्मांड के उस हिस्से में द्रव्यमान या ऊर्जा की विभिन्न तरीकों से संबंधित है। हम ब्रह्मांड के एक विशिष्ट हिस्से पर ध्यान केंद्रित करेंगे, पर एक बंद कंटेनर के भीतर। यदि कंटेनर के भीतर द्रव्यमान को बहुत छोटी छोटी गेंदों (परमाणुओं) को रूप में वितरित कर अंधादुंद उड़ने दिया जाता है, वह पदार्थ एक-दूसरे में भिड़ते हैं और कुछ और चीज़ ( जैसे दीवारें) जो उनके रास्ते में हो सकते हैं, परमाणुओं के विभिन्न तरीकों की एक बड़ी संख्या है जिसे किसी भी समय व्यवस्थित किया जा सकता है। प्रत्येक परमाणु विभिन्न समय पर कंटेनर के भीतर किसी भी स्थान पर कब्जा कर सकता है जो पहले से ही किसी अन्य परमाणु द्वारा प्रवृत्त न हो, लेकिन औसतन परमाणुओं को समान रूप से कंटेनर में वितरित किया जाएगा। अगर हम परमाणुओं की व्यवस्था के विभिन्न तरीकों की गणितीय अनुमान लगा सकते हैं, तो हम द्रव्यमान की स्वतंत्रता को माप सकते हैं। यदि किसी भी तरह से हम कंटेनर के आकार को बढ़ाते हैं, तो प्रत्येक परमाणु अंतरिक्ष की एक बड़ी मात्रा में घूम सकता है, और द्रव्यमान की व्यवस्था के तरीकों की संख्या में वृद्धि होगी।

अब हम कंटेनर के भीतर ऊर्जा की स्वतंत्रता की ओर मुड़ें। यदि द्रव्यमान चारों ओर उड़ने वाले परमाणुओं के रूप में होता है, तो ऊर्जा केवल इन परमाणुओं की गतिशील ऊर्जा के रूप में होती है, और परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा उनके नुक्लियस के चारों ओर घूमती है (और कभी-कभी हमें न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और न्यूक्लियस में चारों ओर घूमने वाली अन्य चीज़ो पर भी ध्यान देना पड़ता है)। एक परमाणु की गतिशील ऊर्जा इसके मास और इसकी गति से संबंधित है। कंटेनर में ऊर्जा सभी परमाणुओं की गतिशील ऊर्जा का योग है,लेकिन प्रत्येक परमाणु के लिए वेग समान नहीं है, और परमाणु लगातार एक दूसरे के साथ टकराव के माध्यम से और दीवारों के साथ टकराव के माध्यम से इस ऊर्जा का आदान-प्रदान कर रहे हैं। इसी तरह से द्रव्यमान अंतरिक्ष में परमाणुओं की व्यवस्था की जा सकती है, इस तरीके से स्वतंत्रता हो सकती है, परमाणुओं की विधियों और दिशाओं की व्यवस्था की जा सकती है। अणुओं की गति तापमान से से बहुत निकट संबंधित होती है।

गैसीय परमाणुओं की ऊर्जा और स्वतंत्रता केवल रफ़्तार और दिशाओं में दिखाई देती है, और इसे अनुवादक ऊर्जा और अनुवाद की स्वतंत्रता कहा जाता है। अणुओं के मामले में (एक अणु रासायनिक बांड द्वारा एक साथ आयोजित दो या दो से अधिक परमाणुओं का एक समूह होता है) अतिरिक्त स्वतंत्रताएं और ऊर्जा के अतिरिक्त रूप होते हैं। परमाणुओं के बीच बांड स्प्रिंग्स के रूप में कार्य करते हैं जो परमाणुओं को अणु के भीतर कंपन करने देता है, ताकि अणुओं में कंपन ऊर्जा और कंपन स्वतंत्रता के विभिन्न स्तर हो सकें। इसके अतिरिक्त, संपूर्ण अणु विभिन्न अक्षों पर घूम सकता है, जिससे घूर्णनशील ऊर्जा और घूर्णन स्वतंत्रता के विभिन्न स्तरों की अनुमति मिलती है।

जबकि द्रव्यमान की स्वतंत्रता उस मात्रा से संबंधित है जिसमें द्रव्यमान वितरित किया जाता है, ऊर्जा की स्वतंत्रता तापमान से संबंधित होती है। गैस के तापमान में वृद्धि से ऊर्जा में वृद्धि होती है, और यह केवल तभी हो सकता है जब ब्रह्मांड में कहीं और ऊर्जा में कमी हो। हम कहते हैं कि ऊर्जा को ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों ((हम इसे “सुररौनडिंग” कहते हैं)) में कहीं से गैस और कंटेनर में स्थानांतरित किया जाता है (हम उसे “सिस्टम” कहते हैं)) । ऊर्जा में वृद्धि प्रणाली की ऊर्जावान स्वतंत्रता में वृद्धि के साथ होती है।

स्वतंत्रता को मापने के लिए थर्मोडायनामिक शब्द एन्ट्रॉपी है, और इसे प्रतीक एस दिया जाता है। आजादी की तरह, सिस्टम की एन्ट्रॉपी तापमान और मात्रा के साथ बढ़ जाती है। मात्रा का प्रभाव कंसंट्रेशन के मामले में अधिक आसानी से प्रतीत होता है, खासकर मिश्रण के मामले में। परमाणुओं या अणुओं की एक निश्चित संख्या के लिए, मात्रा में वृद्धि कंसंट्रेशन के कमी में परिणाम होती है। इसलिए, घटकों की सांद्रता घटने के कारण सिस्टम की एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है। एंट्रॉपी का हिस्सा जो ऊर्जावान स्वतंत्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है उसे थर्मल एन्ट्रॉपी कहा जाता है, और जो भाग कंसन्ट्रेशं द्वारा निर्धारित होता है उसे कॉन्फ़िगरेशनल एन्ट्रॉपी कहा जाता है।

एन्ट्रॉपी की इकाइयां गर्मी क्षमता और गैस कानून निरंतर के समान होती हैं। एन्ट्रॉपी का उत्पाद (या एंट्रॉपी में बदलाव) और पूर्ण तापमान की इकाइयां ऊर्जा (या ऊर्जा में परिवर्तन) के इकाइयों के सामान होती है।


थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम बताता है कि ब्रह्मांड की ऊर्जा निरंतर है।

थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून में कहा गया है कि ब्रह्मांड की एंट्रॉपी कम नहीं हो सकती है।


अगर मात्रा स्थिर रहती है और गैस का तापमान बढ़ जाता है, गैस की ऊर्जा में वृद्धि होती है और ऊर्जावान स्वतंत्रता या थर्मल एन्ट्रॉपी में वृद्धि होती है। कंसंट्रेशन में कोई बदलाव नहीं होता और कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी में कोई बदलाव नहीं है।

 

                                             तापमान में वृद्धि

                                                 ऊर्जा में वृद्धि

                                             थर्मल एनट्रॉपी में वृद्धि

                                                                                     –>

                                                             वॉल्यूम या एकाग्रता में कोई बदलाव नहीं

                                                            कॉन्फ़िगरेशन एनट्रॉपी में कोई बदलाव नहीं


यदि तापमान स्थिर रहता है जबकि गैस की मात्रा में वृद्धि होती है, गैस की ऊर्जा में बदलाव नहीं आता और थर्मल एंट्रॉपी में कोई बदलाव नहीं होता है। मात्रा में वृद्धि कंसंट्रेशन को कम करती है और विन्यास संबंधी एन्ट्रॉपी में वृद्धि होती है।

तापमान में कोई बदलाव नहीं

ऊर्जा में कोई बदलाव नहीं

थर्मल एनट्रॉपी में कोई बदलाव नह        –>

वॉल्यूम में वृद्धि

कंसंट्रेशन में कमी

कॉन्फ़िगरेशन एनट्रॉपी में वृद्धि


उद्घाटन अनुच्छेद में कहा गया है कि पदार्थ खुद की ओर पदार्थ खींचता है और इसकी ऊर्जा को कम करने की कोशिश करता है। इसमें इसकी स्वतंत्रता और इस प्रकार इसकी एन्ट्रॉपी बढ़ाने की प्रवृत्ति भी होती है। ऊर्जा को कम करने और एन्ट्रॉपी बढ़ाने के लिए इन प्रवृत्तियों के बीच एक प्राकृतिक संघर्ष है, क्योंकि ऊर्जा में कमी आमतौर पर स्वतंत्रता और एन्ट्रॉपी में कमी के साथ होती है। उन परिवर्तनों के लिए जिनमें प्रारंभिक और अंतिम तापमान समान हैं, इन्हें सिस्टम को बदलने के लिए शुद्ध प्रवृत्ति में जोड़ा जाता है, जिसमें प्रतीक यू का उपयोग ऊर्जा के लिए किया जाता है और टी पूर्ण तापमान होता है।

ΔU – TΔS

जिसमें ΔU और ΔS ऊर्जा और एन्ट्रॉपी में हुए परिवर्तनों का प्रतिनिधित्व करते हैं जिन्हें परिवर्तन के लिए मापा जाएगा यदि यह हुआ। यदि यह शुद्ध मात्रा सकारात्मक है, तो कुछ अतिरिक्त सहायता के बिना परिवर्तन नहीं हो सकता। यदि यह मात्रा ऋणात्मक (नेगेटिव ) है, तो परिवर्तन हो सकता है लेकिन इसकी कोई गारंटी नहीं है कि यह घटित होगा। हालांकि, जब मात्रा ऋणात्मक होती है, तो विपरीत परिवर्तन अतिरिक्त सहायता के बिना नहीं हो सकता है। परिवर्तन जो वास्तव में तब होते हैं जब यह मात्रा शून्य से कम होती है, उनको सहज या अपरिवर्तनीय कहा जाता है।

यदि मात्रा शून्य के बराबर है, तो परिवर्तन नहीं होगा, लेकिन इसे बहुत कम अतिरिक्त सहायता के साथ आगे या पीछे धकेल दिया जा सकता है। इस स्थिति को एक्विलिब्रियम के रूप में वर्णित किया गया है, और परिवर्तन को रिवर्सेबल कहा जाता है।


भौतिक अवस्था

क्रिस्टल:  एक क्रिस्टलीय सॉलिड बहुत कम संचलन करता है और यह बहुत कम ऊर्जा स्थिति में है। परमाणुओं या अणुओं का संचलन एक निश्चित बिंदु के आसपास कंपन तक सीमित है, इसलिए वहाँ बहुत कम थर्मल एन्ट्रॉपी होती है। परमाणु / अणु एक साथ बहुत करीब होते हैं (उच्च सांद्रता) और उन्हें एक बहुत ही विशिष्ट विन्यास (क्रिस्टल संरचना) में व्यवस्थित किया जाता है जो क्रिस्टल के भीतर बार-बार दोहराया जाता है। द्रव्यमान की व्यवस्था के तरीकों में बहुत कम स्वतंत्रता है, इसलिए क्रिस्टलीय अवस्था में बहुत कम कॉन्फ़िगरेशन एन्ट्रॉपी होती है।

तरल:  जब एक ठोस पदार्थ पिघलता है, तो परमाणु / अणु घूमने लगते हैं, और शायद घूर्णन और कंपन भी करते हैं। तरल में ठोस पदार्थ से काफी अधिक ऊर्जा होती है और इस प्रकार अधिक थर्मल एंट्रॉपी भी होती है। एक ठोस पदार्थ पिघलने पर वॉल्यूम सराहनीय रूप से नहीं बदलता है। आम तौर पर पिघलने (ठोस पदार्थ के तरल में डूबने) पर मात्रा में थोड़ी वृद्धि होती है, लेकिन कुछ सामग्रियों (पानी उनमें से एक है) पिघलने (तरल में ठोस पदार्थ के  तैरने) पर मात्रा में कमी दिखाता है। आम तौर पर विन्यास संबंधी एन्ट्रॉपी में थोड़ी वृद्धि होती है, लेकिन पानी जैसी सामग्रियों के लिए यह एक छोटी कमी होती है। कुल मिलाकर, ठोस पदार्थ के पिघलते समय ऊर्जा और एन्ट्रॉपी दोनों में वृद्धि होती है।

गैस:  जब एक तरल वाष्पीकृत होता है, परमाणुओं / अणुओं को ऊर्जा में भारी वृद्धि होती है – इतनी ज्यादा कि ऐसा लगता है वे अब गुरुत्वाकर्षण के अधीन नहीं हैं। मात्रा में बड़ी वृद्धि होती है और कंसंट्रेशन बहुत कम हो जाता है। स्वतंत्रता में एक संगत रूप से बड़ी वृद्धि होती है, ताकि थर्मल एंट्रॉपी और कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी दोनों में काफी वृद्धि हो।


बदलाव

पिघलना (संलयन): पिघलने पर ऊर्जा और एन्ट्रॉपी दोनों में वृद्धि होती है, इसलिए ΔU और Δ एस संलयन के लिए सकारात्मक हैं। कम तापमान (पिघलने बिंदु के नीचे) पर सकारात्मक ΔU TΔS से अधिक मात्रा में योगदान देता है

ΔU – TΔS

सकारात्मक है, और पिघलना नहीं हो सकता है। चूंकि तापमान बढ़ाया जाता है, जबकि, ΔU और ΔS दोनों बढ़ते हैं लेकिन TΔS ΔU की तुलना में अधिक तेज़ी से बढ़ता है। उपरोक्त मात्रा अंततः कुछ तापमान (पिघलने बिंदु) पर शून्य के बराबर हो जाएगी और ठोस पदार्थ किसी भी उच्च तापमान पर स्वचालित रूप से पिघल जाएगा।

पिघलने के विपरीत जमना है।

उबलना (वाष्पीकरण): वाष्पीकरण के लिए दोनों ΔU और Δ एस बड़े और सकारात्मक हैं। गैस की कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी गैस अणुओं की एकाग्रता से संबंधित है, इसलिए वाष्प में अणुओं की छोटी सांद्रता के लिए ΔS अधिक है। यह कम तापमान पर ΔU और TΔS के बीच संतुलन की अनुमति देता है, जिससे गैस अणुओं (और वाष्प दबाव) की एकाग्रता प्रदान करना पर्याप्त रूप से कम होता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, यह संतुलन गैस अणुओं (और वाष्प दबाव में वृद्धि) की एकाग्रता में वृद्धि से बनाए रखा जाता है।

इसके परिणामस्वरूप तरल पदार्थ के तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला और इसके वाष्प एक्विलिब्रियम में होते हैं, तापमान बढ़ने के साथ ही वाष्प दबाव बढ़ता जा रहा है। तापमान जिस पर वाष्प दबाव बिल्कुल 1 अट्मॉस्फेरे है उसे तरल के सामान्य उबलते बिंदु के रूप में परिभाषित किया जाता है।

वाष्पीकरण के विपरीत संघनन है

उत्थान:

इसी तरह से ΔU और TΔS बहुत कम तापमान पर अपने वाष्प के साथ एक तरल के लिए संतुलन बना सकते हैं, एक समान संतुलन ठोस पदार्थ और उसके वाष्प पिघलने के बिंदु के नीचे हो सकता है। अधिकांश ठोस पदार्थों के लिए, वाष्प दबाव इतना कम होता है कि हम इसके बारे में चिंतित नहीं हैं। हालांकि, हम कभी भी पिघलने के बिना ठंडे दिन पर छत से गायब होने वाली बर्फ में प्रभाव देख सकते हैं। इस प्रक्रिया को उत्थान कहा जाता है। कुछ ठोस पदार्थों के लिए (कार्बन डाइऑक्साइड या “शुष्क बर्फ” एक है) वाष्प दबाव पिघलने बिंदु के नीचे एक तापमान पर 1 अट्मॉस्फेर तक पहुंचता है, ताकि हम वायुमंडलीय दबाव में तरल को न देख सकें। तरल अवस्था को देखा जा सकता है, हालांकि, उच्च दबाव और कार्बन डाइऑक्साइड के दबाव वाले सिलेंडरों में आम तौर पर तरल और गैस का मिश्रण होता है।

उत्थान के विपरीत बयान है।


सोल्युशन

जब कुछ भौतिक अवस्था में शुद्ध सामग्री उसी तापमान और दबाव पर एक ही भौतिक स्थिति में सोल्युशन बनाने के लिए मिश्रित होती है, तो प्रक्रिया को मिश्रित करना कहा जाता है। मिश्रण पर ऊर्जा परिवर्तन या तो सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है, लेकिन एंट्रॉपी परिवर्तन हमेशा सकारात्मक होता है। एंट्रॉपी परिवर्तन मुख्य रूप से मिश्रित स्थिति में एक बड़ी मात्रा में शुद्ध स्थित में सीमित मात्रा से परिवर्तन में व्यक्तिगत घटकों की सांद्रता में कमी के कारण होता है।

तापमान में कोई बदलाव नहीं

ऊर्जा में छोटे बदलाव

थर्मल एनट्रॉपी में छोटे बदलाव

–>

वॉल्यूम में छोटा बदलाव

लाल अणुओं के एकाग्रता में कमी

ब्लू अणुओं के एकाग्रता में कमी

कॉन्फ़िगरेशन एनट्रॉपी में वृद्धि

जब मिश्रित घटक लगभग कंसंट्रेशन में बराबर होते हैं, तो उन्हें आम तौर पर केवल घटक कहा जाता है (घटक ए और घटक बी, या घटक 1 और 2)। इन समाधानों के लिए, सांद्रता आमतौर पर मोल के अंशों में व्यक्त की जाती है, और कभी-कभी बड़े पैमाने पर भिन्नता या मात्रा भिन्नता में व्यक्त की जाती है।

जब तरल समाधान में एक घटक की एकाग्रता दूसरों की तुलना में बहुत अधिक होती है, इसे आमतौर पर साल्वेंट कहा जाता है, और कम केंद्रित घटक को सोलुटेस कहा जाता है। इन सोलूशन्स के लिए, विलाप की एकाग्रता को तिल अंश, मोललिटी (सॉल्वैंट प्रति किलोग्राम सोल्यूट के मॉल), या मोलरिटी (समाधान प्रति लीटर सोल्यूट के मोल) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। यदि आवश्यक हो, तो विलायक की कंसंट्रेशन आमतौर पर मोले अंश के रूप में व्यक्त की जाती है।

सॉल्यूट की घुलनशीलता: मिश्रण से पहले, शुद्ध सॉल्यूट गैस, तरल या ठोस पदार्थ हो सकता है। घुलनशील विलाप का पहला बिट एक बेहद कमसंवेदनशील होगा, इसलिए उस विघटन के लिए कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी में परिवर्तन बहुत बड़ा होगा यदि शुद्ध सोल्यूशन एक तरल या ठोस है। यदि शुद्ध विलायक गैस है, तो कॉन्फ़िगरेशन एन्ट्रॉपी में परिवर्तन गैस की एकाग्रता पर निर्भर करेगा। सभी मामलों में, थर्मल एन्ट्रॉपी में परिवर्तन सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है, लेकिन कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी आमतौर पर बहुत कम सांद्रता पर हावी होती है।

ऊर्जा परिवर्तन को हम “महसूस” कर सकते हैं जब कुछ घुलता है। अगर सोल्युशन सॉल्यूट के घुलने पर ठंडा हो जाता है, तो ऊर्जा परिवर्तन सकारात्मक होता है क्योंकि ऊर्जा को वापस मूल तापमान में लाने के लिए सलूशन में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। अगर सलूशन सॉल्यूटके घुलने पर गरम हो जाता है, तो ऊर्जा परिवर्तन नकारात्मक होता है क्योंकि प्रारंभिक तापमान पर लौटने के लिए ऊर्जा को सलूशन से हटाने की ज़रूरत  होती है ।

यदि ऊर्जा परिवर्तन सकारात्मक और प्रतिकूल है तो सकारात्मक एन्ट्रॉपी परिवर्तन विलाप की थोड़ी मात्रा को भंग करने की अनुमति दे सकता है। हालांकि, चूंकि अधिक मात्रा में घुलनशीलता बढ़ जाती है और एंट्रॉपी परिवर्तन तब तक घटता है जब तक ऊर्जा परिवर्तन वास्तव में TΔS द्वारा संतुलित नहीं होता है और कोई भी ठोस विघटित नहीं होता है। इस बिंदु पर एकाग्रता इस तापमान पर विलायक में घुलनशीलता की घुलनशीलता को निर्धारित करती है। जब विघटन के लिए सकारात्मक ऊर्जा परिवर्तन होता है, तो तापमान में वृद्धि सकारात्मक एन्ट्रॉपी परिवर्तन और सॉल्यूट की घुलनशीलता के प्रभाव को प्रभावित करती है।

तरल पदार्थ में घुलनशील गैसों के मामले में, गैस की घुलनशीलता गैस अणुओं की एकाग्रता पर निर्भर करती है। चूंकि गैस चरण में कंसंट्रेशन बढ़ जाती है, तरल चरण में कंसंट्रेशन बढ़ जाती है। कम सांद्रता पर दो चरणों में सांद्रता के बीच प्रत्यक्ष आनुपातिकता होती है। यह संबंध आम तौर पर हेनरी लॉ के रूप में जाना जाता है। इसका सबसे आम रूप वाष्प चरण में कंसंट्रेशन के लिए सलूशन आंशिक दबाव और तरल चरण में कंसंट्रेशन के लिए सॉल्यूट के मोल अंश द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाना चाहिए।

हेनरी लॉ सामान्य रूप से डेलूट सलूशन में सोलुट के साथ जुड़ा होता है, लेकिन यह इन डेलूट सलूशन में विलायक पर भी लागू होता है। विलायक के लिए आवेदन हेनरी के कानून का एक विशेष मामला है, जिसे राउल्ट्स लॉ कहा जाता है। राउल्ट के कानून में कहा गया है कि विलायक का वाष्प दबाव (या आंशिक दबाव) विलायक के मोल अंश के बराबर हो जाता है जब विलायक शुद्ध विलायक के वाष्प दबाव से गुणा हो जाता है जब हल बहुत पतला हो जाता है।

संगत गुण (सॉल्वेंट): समाधान के संगत गुण गुण हैं जो विलायक की एकाग्रता पर निर्भर करते हैं, और जो भी हो सकता है उससे स्वतंत्र हैं। राउल्ट्स लॉ एक संगत संपत्ति का सबसे बुनियादी उदाहरण है, क्योंकि विलायक का वाष्प दबाव (या आंशिक दबाव) केवल पर्याप्त पतला समाधान में विलायक के तिल अंश द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह आमतौर पर गैर-अस्थिर विलाप से कम होने वाले वाष्प दबाव के रूप में कहा जाता है: समाधान के वाष्प दबाव और शुद्ध विलायक के बीच का अंतर सोल्यूट के तिल अंश के समान होता है।

सभी संवादात्मक गुण इस तथ्य पर आधारित हैं कि सॉल्वेंट शुद्ध होने पर विलायक की कंसंट्रेशन सबसे ज्यादा होती है, और विलायक की कंसंट्रेशन के जोड़ने पर घट जाती है। ठंड और पिघलने पर लागू होने पर, जमे हुए शुद्ध विलायक के लिए एंट्रॉपी परिवर्तन अधिक होता है जब तरल चरण शुद्ध होने पर एक विलाप मौजूद होता है, और विलायक कम तापमान पर पिघल सकता है। यह ठंडक बिंदु अवसाद केवल विलायक की एकाग्रता पर निर्भर करता है, न कि विलाप की प्रकृति पर, और इसलिए एक संगत संपत्ति है।

इसी तरह, जब एक सॉल्वेंट और एक गैर-अस्थिर सॉल्यूट वाला सोल्यूशन 1 एटमोस्फियरिक प्रेशर पर अपने उबलते बिंदु के पास गरम किया जाता है, तो समाधान में विलायक की एन्ट्रॉपी शुद्ध तरल से अधिक होती है। इससे शुद्ध तरल से कम समाधान से वाष्पीकरण के लिए एंट्रॉपी परिवर्तन होता है, और विलायक सामान्य उबलते बिंदु से अधिक तापमान तक उबाल नहीं लेगा। यह उबलते बिंदु का उठान भी एक संगत संपत्ति है।

कुछ मामलों में, एक साल्वेंट को एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली द्वारा एक सॉल्यूट युक्त सलूशन से अलग किया जा सकता है। साल्वेंट इस झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से स्थानांतरित कर सकता है, लेकिन सोल्यूट इसके आकार या शायद इसके चार्ज या ध्रुवीयता के कारण छिद्रों से गुजरने में असमर्थ है। साल्वेंट के इस संचलन को ऑस्मोसिस कहा जाता है। चूंकि साल्वेंट की एकाग्रता शुद्ध तरल की तुलना में सलूशन में कम होती है, इसलिए साल्वेंट अणुओं में सलूशन में अधिक एन्ट्रॉपी होती है, और अणुओं के झिल्ली के माध्यम से जाने की प्रवृत्ति होती है। चूंकि साल्वेंट अणु आगे बढ़ते हैं, सलूशन का तरल स्तर शुद्ध तरल की तुलना में अधिक हो जाता है, और अंत में दबाव साल्वेंट अणुओं को झिल्ली पार करने से रोकने के लिए पर्याप्त हो जाता है। सलूशन और शुद्ध साल्वेंट के बीच इस दबाव अंतर को ओस्मोटिक दबाव कहा जाता है। ओस्मोोटिक दबाव एक संगत संपत्ति है।

ऑर्डर और डिस्डोर

इस चर्चा ने आदेश और विकार के साथ एन्ट्रापी के जुड़ने को सावधानी से बचाया है। इसके बजाए, फोकस विभिन्न प्रकार की आजादी पर रहा है। कई पाठ्यपुस्तक ऑर्डर / डिसऑर्डर व्याख्या का उपयोग करते हैं, और उदाहरण के संदर्भ में कार्ड के शफ़ल डेक के एंट्रॉपी, या एक साफ-सुथरे की तुलना में एक गन्दा डेस्क (या कमरा) की एंट्रॉपी जैसे उदाहरण देखें। हालांकि ये मजबूत छवियां हैं, अवधारणा मूल रूप से गलत है।

कार्ड के डेक के साथ उदाहरण मानता है कि कार्ड का कुछ क्रम है जो सही क्रम का प्रतिनिधित्व करता है। यह बस निर्माता द्वारा मुहरबंद डेक को दिया गया क्रम होता है, अर्थात् प्रत्येक सूट अनुक्रमिक रूप से किंग के साथ, अनुक्रमिक रूप से राजा के साथ बढ़ता है। यह 2 से शुरू होने और राजा के माध्यम से ऐस, या रिवर्स ऑर्डर के साथ बढ़ने से अधिक व्यवस्थित नहीं है। डेक को सूट के कुछ क्रम में सभी चार एसेस के साथ व्यवस्थित किया जा सकता है, इसके बाद चार 2 के सूट के उसी क्रम में इत्यादि की व्यवस्था की जा सकती है – इसका भी आदेश दिया जाता है। एक नया निर्माता कुछ क्रम में डेक को पैकेज करने का निर्णय ले सकता है जिसका केवल उस निर्माता के लिए महत्व है। क्या वह व्यवस्था उसके उत्पाद के लिए सही आदेश बन जाती है? शायद हमें इस बात से भी चिंतित होना चाहिए कि कार्ड सभी एक ही दिशा का सामना कर रहे हैं या नहीं।

मुद्दा यह है कि डेक में कार्ड की कई संभावित व्यवस्थाएं हैं। जब कार्ड यादृच्छिक रूप से और पूरी तरह से घुमाए जाते हैं, तो इनमें से प्रत्येक व्यवस्था में होने की समान संभावना होती है। जब एक व्यवस्था की स्थापना की जाती है, तो डेक को किसी भी अन्य व्यवस्था को हासिल करने की कोई स्वतंत्रता नहीं होती है जब तक कि कोई इसे घुमाता है या इसे किसी तरह से पुनर्व्यवस्थित नहीं करता है। चूंकि उस व्यवस्था के लिए कोई स्वतंत्रता नहीं है, इसलिए एक व्यवस्था से जुड़े कोई एन्ट्रॉपी नहीं है।

दूसरी तरफ, यदि कार्ड की एक बड़ी संख्या में डेक पूरी तरह से और यादृच्छिक रूप से shuffled हैं, तो विभिन्न डेक के भीतर कार्ड की व्यवस्था के लिए कई संभावनाएं हैं। जब कार्ड की विभिन्न व्यवस्थाओं के विचार को ठोस और तरल पदार्थ में परमाणुओं और अणुओं पर लागू किया जाता है, तो संभव व्यवस्था की संख्या व्यवस्था की स्वतंत्रता, कॉन्फ़िगरेशन एंट्रॉपी का एक प्रकार – किसी विशिष्ट डेक के लिए नहीं, बल्कि डेक के समूह के लिए – या पहनावा (तकनीकी रूप से, पहनावा सभी संभावित व्यवस्थाओं में व्यवस्थित इन सभी डेक का विशाल काल्पनिक समूह है) डेक के। डेक में 52 कार्ड्स की संभावित व्यवस्था की संख्या 52 है! (पचास-दो फैक्टोरियल) जो 52 x 51 x 50 x 49 x के बराबर है … x 3 x 2 x 1, एक खगोलीय संख्या। यदि ये कार्ड परमाणु या अणु थे, तो स्वतंत्रता की इस अविश्वसनीय राशि के कारण एन्ट्रॉपी 52 के प्राकृतिक लघुगणक से गुणा यादृच्छिक डेक की संख्या से संबंधित होगी! हम डेक की संख्या से डेक के समूह की एन्ट्रॉपी को विभाजित करके प्रति डेक एंट्रॉपी की गणना कर सकते हैं, लेकिन एंट्रॉपी प्रति डेक (जो समूह की संपत्ति है) और एक डेक की एंट्रॉपी के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है ( जो वास्तव में रासायनिक प्रणालियों में कोई मतलब नहीं है)।

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