विज्ञान और मानव, दोनों ही आपस के पूरक हैं। क्योंकि इन दोनों के मिलन से ही पृथ्वी पर हमेशा से विकास होता आया है। मित्रों, विज्ञान में एक ऐसी शक्ति है जो शायद मानव को दुनिया की सबसे बेहतरीन प्रजातियों में शुमार करती है। जब मानव का ज्ञान और विज्ञान मिलते हैं, तब कई बड़े आविष्कार होते हैं। वास्तव में, विज्ञान ने हमें कई वरदान दिए हैं। इनमें से एक विशेष वरदान हमें ऊष्मागतिकी / थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) के रूप में मिला है। आपको बता दूँ कि यह कोई साधारण चीज़ नहीं है।
थर्मोडायनामिक्स (thermodynamics in Hindi) के कई सारे पहलू और नियम हैं, जो की हमारे ब्रह्मांड के कई सारे मौलिक प्रक्रियाओं को भी प्रभावित करते हैं। और शायद ये ही वजह हैं कि, हमें थर्मोडायनामिक्स के बारे में कुछ चीज़ें हमारे बचपन में ही हमें बताया जाता हैं। वैसे एक बात ये भी हैं कि, उस वक़्त हमें इन चीजों की उतनी समझ नहीं हो पाती; जो की बड़े होने के बाद हो सकती हैं। इसलिए ज़्यादातर लोगों को इस विषय के बारे में उतनी चीज़ें पता नहीं हो पाती।
इसलिए मैंने सोचा कि, क्यों न इसी के बारे में ही आज चर्चा कर लिया जाए। और थर्मोडायनामिक्स जैसे जटिल विषयों के ऊपर प्रकाश डाला जाए। ताकि आप लोगों को इन चीजों के बारे में समझ और भी बेहतर तरीके से हो सके। इसलिए आप लोगो से अनुरोध हैं कि, इस लेख को आरंभ से अंत तक जरूर पढ़िएगा।
विषय - सूची
थर्मोडायनामिक्स क्या है? – Thermodynamics in Hindi:-
हमारे मन में सबसे पहला सवाल यह है कि थर्मोडायनामिक्स (thermodynamics in Hindi) आखिर क्या है? तो, मित्रों, मैं आपको बता दूँ कि थर्मोडायनामिक्स विज्ञान का वह हिस्सा है जहाँ ऊर्जा और तापमान के बारे में चर्चा की जाती है। तथा इन दोनों के बीच के संबंध और अन्य आयामों के बारे में भी विस्तार से चर्चा की जाती है। मित्रों, आमतौर पर थर्मोडायनामिक्स में एन्ट्रॉपी (Entropy), विकिरण और ऊर्जा के स्थानांतरण की प्रक्रिया पर बहुत शोध किया जाता है।
थर्मोडायनामिक्स (thermodynamics in Hindi) के आधार पर जितने भी कैमिकल रिएक्शन होते हैं, उनमें से निकलने वाली ऊर्जा कई सारे दूसरे रूपों में बदलकर हमारे काफी काम आती है। हालांकि, यह बात भी सच है कि ऊर्जा सिर्फ एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित हो सकती है और अलग-अलग उद्योगों में इसके अलग-अलग इस्तेमाल हो सकते हैं। थर्मोडायनामिक्स के अंदर मूलतः ऊर्जा के ट्रांसफर होने की प्रक्रिया के बारे में ज्यादा बातें होती हैं, क्योंकि थर्मोडायनामिक्स का जड़ ही ऊर्जा के ट्रांसफर होने पर निर्भर करता है।
कैमिकल थर्मोडायनामिक्स (thermodynamics in Hindi) के अंदर ऊर्जा, ताप (Heat) और कैमिकल रिएक्शन की बातें होती हैं। वैसे थर्मोडायनामिक्स के अंदर कुछ मूलभूत बातों को जानना बहुत ही जरूरी है, क्योंकि बिना इन चीजों को जाने, हम थर्मोडायनामिक्स के अंदर ज्यादा कुछ समझ भी नहीं पाएंगे। इसलिए लेख के आगे के हिस्से में इसी के बारे में जान लेते हैं।
थर्मोडायनामिक्स से जुड़ी कुछ मूलभूत बातें! :
इंटरनल एनर्जी (Internal Energy): आसान भाषा में कहूँ तो, इंटरनल एनर्जी किसी भी सिस्टम के अंदर मौजूद ऊर्जा को कहा जाता है। यह किसी एक विशेष सिस्टम के अंदर मौजूद ऊर्जा के स्रोत जैसे, कैनेटिक एनर्जी, पोटेंशियल एनर्जी को दर्शाता है। किसी भी सिस्टम में इंटरनल एनर्जी की भूमिका काफी महत्वपूर्ण होती है। आम तौर पर इंटरनल एनर्जी को तापमान या वर्क डन के आधार पर अलग-अलग श्रेणियों में रखा जाता है, और ये दोनों ही चीजें इंटरनल एनर्जी को काफी प्रभावित करती हैं।
वर्क (Work): किसी भी सिस्टम के अंदर अगर हमें वर्क डन के होने के बारे में जानना है, तो सबसे पहले उस सिस्टम में होने वाले ऊर्जा के ट्रांसफर के बारे में जानना होगा। कहने का मतलब यह है कि, सिस्टम और उसके आस-पास के इलाके के अंदर होने वाले ऊर्जा के ट्रांसफर को ही सिस्टम का वर्क डन कहा जाता है।
हीट (Heat): सरल भाषा में कहूँ तो, सिस्टम के अंदर मौजूद मॉलिक्यूल में स्थित कैनेटिक एनर्जी (Kinetic Energy) को ही हीट कहा जाता है। हमेशा हीट एनर्जी उच्च तापमान से निम्न तापमान की ओर प्रवाहित होती है। मित्रों, इसी के आधार पर हमारे घर में मौजूद ज्यादातर उपकरण काम करते हैं।
थर्मोडायनामिक्स के अलग-अलग सिस्टम! :-
मूलतः थर्मोडायनामिक्स (thermodynamics in Hindi) के अंदर तीन अलग-अलग प्रकार के सिस्टम होते हैं। लेख के इस भाग में हम उन्हीं अलग-अलग सिस्टम्स के बारे में चर्चा करने जा रहे हैं।
Open System: जिस किसी भी सिस्टम में ऊर्जा और मैटर दोनों का ही ट्रांसफर होना मुमकिन हो पाता है, उसे ओपन सिस्टम कहा जाता है। उदाहरण के तौर पर आप किसी पतीले में गरम होने वाले पानी को देख सकते हैं। यहाँ पतीला बाहरी स्रोत से ऊर्जा लेकर पानी को गरम कर रहा है और पानी काफी ज्यादा गरम होने के बाद पतीले से बाहर भी निकल रहा है, जो कि किसी ओपन सिस्टम को ही दर्शाता है।
Closed System: क्लोज सिस्टम उस सिस्टम को कहा जाता है, जहाँ केवल और केवल ऊर्जा का ही आदान-प्रदान संभव हो पाता है। यहाँ किसी भी प्रकार के मैटर का आदान-प्रदान नहीं होता है। इसलिए आप यह भी कह सकते हैं कि क्लोज सिस्टम के अंदर हमेशा से ही मैटर स्थिर रहता है और सिर्फ ऊर्जा में ही बदलाव देखा जाता है। उदाहरण के लिए, आप फ्रिज में रखी किसी बंद पानी की बोतल को ले सकते हैं, जहाँ ऊर्जा का तो आदान-प्रदान हो रहा है (पानी का ठंडा होना), परंतु मैटर में कोई बदलाव (बोतल में पानी की मात्रा) नहीं हो रहा।
Isolated System: इस सिस्टम के अंदर न ही ऊर्जा और न ही मैटर का आदान-प्रदान संभव हो पाता है। उदाहरण के लिए, आप थर्मोफ्लास्क को ले सकते हैं।
मित्रों! ऊपर मैंने कई सारे अलग-अलग थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) सिस्टम के बारे में बताया हैं। आशा हैं आप लोगों को इससे कुछ जानने का मौका जरूर ही मिला होगा।
थर्मोडायनामिक्स के अलग-अलग प्रकार! :-
थर्मोडायनामिक्स (All about thermodynamics in Hindi) के कई प्रकार हो सकते हैं। अगर हम क्लासिकल थर्मोडायनामिक्स की बात करें, तो यह हमेशा इक्विलिब्रियम (Equilibrium) की चर्चा करता है। क्लासिकल थर्मोडायनामिक्स में हमेशा थर्मोडायनामिक्स के नियम लागू होते हैं। इसके अलावा, यह बात भी सच है कि यहाँ चीजें काफी ज्यादा मूलभूत यानी बेसिक होती हैं। इसके अलावा, यहाँ ब्रह्मांड के कई जटिल पहलुओं के बारे में बातें होती हैं।
स्टैटिस्टिकल थर्मोडायनामिक्स भी एक प्रकार का नाम है। यह प्रकार 20वीं शताब्दी के अंतिम भाग में विकसित हुआ था। यहाँ माइक्रोस्कोपिक स्तर पर बातें होती हैं, जहाँ ब्रह्मांड की हर एक चीज उसके आस-पास के इलाके से कैसे प्रतिक्रिया करती है, उसके बारे में बातें होती हैं। इसके अलावा, थर्मोडायनामिक्स के इस प्रकार में क्वांटम स्तर पर भी बातें होती हैं। यह क्लासिकल थर्मोडायनामिक्स को भी आगे सप्लिमेंट करता है।
कैमिकल थर्मोडायनामिक्स में कैमिकल रिएक्शन और ऊर्जा के बीच में प्रतिक्रिया होती है। थर्मोडायनामिक्स का यह प्रकार पदार्थ की अवस्था में बदलाव और कैमिकल रिएक्शन की तीव्रता पर काफी ज्यादा निर्भर करता है। इसके अलावा, थर्मोडायनामिक्स का एक और प्रकार इक्विलिब्रियम थर्मोडायनामिक्स भी है, जहाँ कई सारे सिस्टम और उनके अंदर मौजूद स्थिरता के बारे में चर्चा होती है।
थर्मोडायनामिक्स के नियम :- Laws Of Thermodynamic In Hindi
थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) के मूलतः तीन नियम होते हैं। ये तीन नियम थर्मोडायनामिक्स में काफी प्रचलित हैं। दोस्तों, इस भाग में हम थर्मोडायनामिक्स के इन्हीं नियमों के बारे में चर्चा करेंगे। इसलिए लेख के इस भाग को जरा गौर से पढ़िएगा।
पहला नियम (First Law of Thermodynamics): थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम यह बताता है कि जब भी किसी सिस्टम के अंदर से बाहर की ओर या फिर सिस्टम के बाहर से अंदर की ओर ऊर्जा का प्रवाह होता है, तब सिस्टम की इंटरनल एनर्जी में बदलाव होते हैं। यह लॉ ऑफ कंजर्वेशन ऑफ एनर्जी के ऊपर काम करता है।
दूसरा नियम (Second Law of Thermodynamics): मित्रों, थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) का दूसरा नियम बताता है कि ब्रह्मांड की एन्ट्रॉपी हमेशा बढ़ती रहती है। सरल भाषा में कहूँ तो, हमेशा ब्रह्मांड में कुछ न कुछ बदलाव होते ही रहते हैं, और ज्यादातर बदलाव पदार्थ के विखंडन पर निर्भर करते हैं।
तीसरा नियम (Third Law of Thermodynamics): थर्मोडायनामिक्स का तीसरा नियम काफी खास और महत्वपूर्ण है। एक परफेक्ट क्रिस्टल की एन्ट्रॉपी परफेक्ट ज़ीरो होती है। यहाँ एक खास बात यह भी है कि ये तीनों के तीनों नियम यूनिवर्सल हैं, यानी ये नियम ब्रह्मांड के हर एक जगह पर काम करते हैं।
जीरोथ लॉ ऑफ थर्मोडायनामिक्स (Zeroth Law of Thermodynamics) :-
हालांकि, थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) में तीन नियम प्रचलित हैं, परंतु एक और नियम भी है, जो कि काफी ज्यादा प्रसिद्ध है। मुझे भी आशा है कि आप लोगों को इसके बारे में जरूर पता होगा। जीरोथ लॉ के अनुसार, अगर दो सिस्टम एक साथ मिलकर किसी तीसरे सिस्टम के साथ इक्विलिब्रियम होते हैं, तब तीनों के तीनों सिस्टम आपस में इक्विलिब्रियम होते हैं। थर्मोडायनामिक्स (Thermodynamics in Hindi) इक्विलिब्रियम हमेशा अपने-आप को बनाए रखने में लगा रहता है।
मित्रों, कहने का मतलब यह है कि ब्रह्मांड में हमेशा इक्विलिब्रियम रहना जरूरी है, ताकि चीजें अपने हिसाब से हो सकें। बिना इक्विलिब्रियम के ब्रह्मांड में कोई भी प्रक्रिया होना काफी ज्यादा मुश्किल हो जाएगा। दोस्तों, यहाँ एक बात यह भी है कि थर्मोडायनामिक्स के नियमों के अनुसार काफी सारी चीजें हैं, जिनके बारे में हमें और भी गहन चर्चा करना जरूरी है।
