வீடு→மற்றவை→விதிமுறைகளைப் படிப்போம்: என்ட்ரோபி - எளிய வார்த்தைகளில் அது என்ன. சில சந்தர்ப்பங்களில் என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுதல்

விதிமுறைகளைப் படிப்போம்: என்ட்ரோபி - எளிய வார்த்தைகளில் அது என்ன. சில சந்தர்ப்பங்களில் என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுதல்

Quora இணையதளத்தில் கேட்கப்பட்ட என்ட்ரோபியைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு உள்ளுணர்வு வழி என்ன என்ற கேள்விக்கு மார்க் ஐசென்லாப் அளித்த பதிலின் இலவச மொழிபெயர்ப்பு இந்தப் பதிவு

என்ட்ரோபி. இயற்பியல் பாடத்திட்டத்தில் நீங்கள் சந்திக்கக்கூடியதைப் புரிந்துகொள்வதற்கு இது மிகவும் கடினமான கருத்துக்களில் ஒன்றாகும். குறைந்தபட்சம்நாம் கிளாசிக்கல் இயற்பியல் பற்றி பேசினால். சில இயற்பியல் பட்டதாரிகளால் அது என்ன என்பதை விளக்க முடியும். என்ட்ரோபியைப் புரிந்துகொள்வதில் உள்ள பெரும்பாலான சிக்கல்கள், ஒரு விஷயத்தைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம் தீர்க்கப்படும். என்ட்ரோபி மற்ற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகளிலிருந்து தரமான முறையில் வேறுபட்டது: அழுத்தம், கன அளவு அல்லது உள் ஆற்றல் போன்றவை, ஏனெனில் இது அமைப்பின் சொத்து அல்ல, ஆனால் இந்த அமைப்பை நாம் எவ்வாறு கருதுகிறோம் என்பதன் சொத்து. துரதிர்ஷ்டவசமாக, வெப்ப இயக்கவியல் படிப்புகளில் இது பொதுவாக மற்ற வெப்ப இயக்கவியல் செயல்பாடுகளுடன் சம அடிப்படையில் நடத்தப்படுகிறது, இது தவறான புரிதலை அதிகப்படுத்துகிறது.

எனவே என்ட்ரோபி என்றால் என்ன?

சுருக்கமாக, பின்னர்

என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பைப் பற்றி உங்களுக்குத் தெரியாத தகவல்

எடுத்துக்காட்டாக, நான் எங்கு வசிக்கிறேன் என்று நீங்கள் என்னிடம் கேட்டால், நான் பதிலளிக்கிறேன்: ரஷ்யாவில், உங்களுக்கான எனது என்ட்ரோபி அதிகமாக இருக்கும், எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, ரஷ்யா பெரிய நாடு. எனது அஞ்சல் குறியீடு: 603081ஐ நான் உங்களுக்குச் சொன்னால், உங்களுக்கான எனது என்ட்ரோபி குறையும், ஏனெனில் நீங்கள் கூடுதல் தகவல்களைப் பெறுவீர்கள்.

ஒரு அஞ்சல் குறியீட்டில் ஆறு இலக்கங்கள் உள்ளன, அதாவது நான் உங்களுக்கு ஆறு எழுத்துக்கள் தகவல்களைத் தந்துள்ளேன். என்னைப் பற்றிய உங்கள் அறிவின் என்ட்ரோபி தோராயமாக 6 எழுத்துகள் குறைந்துள்ளது. (உண்மையில், உண்மையில் இல்லை, ஏனெனில் சில குறியீடுகள் அதிக முகவரிகளுக்கும் சிலவற்றிற்கு குறைவான முகவரிகளுக்கும் ஒத்திருக்கும், ஆனால் நாங்கள் அதை புறக்கணிப்போம்).

அல்லது மற்றொரு உதாரணத்தைக் கவனியுங்கள். என்னிடம் பத்து பகடைகள் (ஆறுபக்கங்கள்) இருக்கட்டும், அவற்றைத் தூக்கி எறிந்துவிட்டு, அவற்றின் கூட்டுத்தொகை 30 என்று நான் உங்களுக்குச் சொல்கிறேன். இதை மட்டும் தெரிந்துகொண்டு, ஒவ்வொரு பகடையிலும் குறிப்பிட்ட எண்கள் என்னவென்று சொல்ல முடியாது - உங்களுக்குத் தகவல் இல்லை. புள்ளியியல் இயற்பியலில், பகடைகளில் உள்ள இந்த குறிப்பிட்ட எண்கள் மைக்ரோஸ்டேட்கள் என்றும், மொத்தத் தொகை (30 எங்கள் விஷயத்தில்) மேக்ரோஸ்டேட் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. 2,930,455 மைக்ரோஸ்டேட்டுகள் 30ஐ ஒத்திருக்கும். எனவே இந்த மேக்ரோஸ்டேட்டின் என்ட்ரோபி தோராயமாக 6.5 எழுத்துக்கள் (ஏழாவது இலக்கத்தில் மைக்ரோஸ்டேட்களை வரிசையாக எண்ணும் போது, எல்லா எண்களும் உங்களுக்குக் கிடைக்காததால் பாதி தோன்றும், ஆனால் 0, 1 மற்றும் 2 மட்டுமே).

கூட்டுத்தொகை 59 என்று சொன்னால் என்ன செய்வது? இந்த மேக்ரோஸ்டேட்டுக்கு 10 மைக்ரோஸ்டேட்டுகள் மட்டுமே உள்ளன, எனவே அதன் என்ட்ரோபி ஒரே ஒரு குறியீடு மட்டுமே. நீங்கள் பார்க்க முடியும் என, வெவ்வேறு மேக்ரோஸ்டேட்கள் வெவ்வேறு என்ட்ரோபிகளைக் கொண்டுள்ளன.

முதல் ஐந்து பகடைகளின் கூட்டுத்தொகை 13 என்றும், மீதமுள்ள ஐந்தின் கூட்டுத்தொகை 17 என்றும், மொத்தம் மீண்டும் 30 என்றும் இப்போது சொல்கிறேன். இருப்பினும், இந்த விஷயத்தில் உங்களிடம் கூடுதல் தகவல் உள்ளது, எனவே கணினியின் என்ட்ரோபி இருக்க வேண்டும். உனக்காக விழும். மற்றும், உண்மையில், ஐந்து பகடைகளில் 13 420 பெறலாம் வெவ்வேறு வழிகளில், மற்றும் 17 என்பது 780வது, அதாவது, மைக்ரோஸ்டேட்களின் மொத்த எண்ணிக்கை 420x780 = 327,600 மட்டுமே இருக்கும்.

மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையை எழுத தேவையான குறியீடுகளின் எண்ணிக்கையாக என்ட்ரோபியை அளவிடுகிறோம். கணித ரீதியாக, இந்த அளவு ஒரு மடக்கை என வரையறுக்கப்படுகிறது, எனவே எஸ் குறியீட்டுடன் என்ட்ரோபியையும், Ω குறியீட்டுடன் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையையும் குறிக்கிறது, நாம் எழுதலாம்:

இது என்ட்ரோபிக்கான போல்ட்ஸ்மேன் ஃபார்முலா (ஒரு காரணி k வரை, தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட அளவீட்டு அலகுகளைப் பொறுத்தது) தவிர வேறில்லை. ஒரு மேக்ரோஸ்டேட் ஒரு மைக்ரோஸ்டேட்டுடன் ஒத்திருந்தால், இந்த சூத்திரத்தின்படி அதன் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியத்திற்கு சமம். உங்களிடம் இரண்டு அமைப்புகள் இருந்தால், மொத்த என்ட்ரோபி அந்த அமைப்புகளின் என்ட்ரோபிகளின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமமாக இருக்கும், ஏனெனில் பதிவு(AB) = பதிவு A + log B.

மேற்கூறிய விளக்கத்திலிருந்து ஒருவர் ஏன் என்ட்ரோபியை அமைப்பின் உள்ளார்ந்த சொத்தாக நினைக்கக்கூடாது என்பது தெளிவாகிறது. கணினியில் ஒரு குறிப்பிட்ட உள் ஆற்றல், வேகம், மின்னேற்றம் உள்ளது, ஆனால் அது ஒரு குறிப்பிட்ட என்ட்ரோபியைக் கொண்டிருக்கவில்லை: பத்து பகடைகளின் என்ட்ரோபியானது, அவற்றின் மொத்தத் தொகையை மட்டும் உங்களுக்குத் தெரியுமா அல்லது ஐந்து பகடைகளின் பகுதித் தொகையையும் சார்ந்துள்ளது.

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பை எவ்வாறு விவரிக்கிறோம். இது இயற்பியலில் பணிபுரிவது வழக்கமாக இருக்கும் மற்ற அளவுகளிலிருந்து மிகவும் வித்தியாசமானது.

உடல் உதாரணம்: பிஸ்டனின் கீழ் வாயு

இயற்பியலில் கருதப்படும் கிளாசிக்கல் அமைப்பு ஒரு பிஸ்டனின் கீழ் ஒரு பாத்திரத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு வாயு ஆகும். ஒரு வாயுவின் மைக்ரோஸ்டேட் என்பது அதன் ஒவ்வொரு மூலக்கூறுகளின் நிலை மற்றும் வேகம் (வேகம்) ஆகும். இது முன்னர் விவாதிக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டில் உள்ள ஒவ்வொரு இறக்கத்தின் மதிப்பையும் அறிவதற்குச் சமம். ஒரு வாயுவின் மேக்ரோஸ்டேட் அழுத்தம், அடர்த்தி, அளவு, போன்ற அளவுகளால் விவரிக்கப்படுகிறது. இரசாயன கலவை. இது பகடையில் உருட்டப்பட்ட எண்களின் கூட்டுத்தொகை போன்றது.

மேக்ரோஸ்டேட்டை விவரிக்கும் அளவுகள் "நிலை சமன்பாடு" என்று அழைக்கப்படுவதன் மூலம் ஒன்றோடொன்று தொடர்புடையதாக இருக்கலாம். இந்த இணைப்பின் இருப்பு, மைக்ரோஸ்டேட்டுகளை அறியாமல், நாம் அதை சூடாக்கத் தொடங்கினால் அல்லது பிஸ்டனை நகர்த்தினால் என்ன நடக்கும் என்பதைக் கணிக்க அனுமதிக்கிறது. க்கு சிறந்த வாயுமாநிலத்தின் சமன்பாடு ஒரு எளிய வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது:

நீங்கள் கிளாப்பிரான்-மெண்டலீவ் சமன்பாடு pV = νRT பற்றி நன்கு அறிந்திருந்தாலும், அதே சமன்பாடு தான், உங்களை குழப்புவதற்காக இரண்டு மாறிலிகள் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது. கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட்டுடன் தொடர்புடைய மைக்ரோஸ்டேட்டுகள், அதாவது, நமது அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக இருக்கும் அதிகமான துகள்கள், மாநிலத்தின் சமன்பாடு அதை சிறப்பாக விவரிக்கிறது. ஒரு வாயுவைப் பொறுத்தவரை, துகள்களின் எண்ணிக்கையின் சிறப்பியல்பு மதிப்புகள் அவகாட்ரோவின் எண்ணுக்கு சமமாக இருக்கும், அதாவது அவை சுமார் 10 23 ஆகும்.

அழுத்தம், வெப்பநிலை மற்றும் அடர்த்தி போன்ற மதிப்புகள் சராசரி என்று அழைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட்டுடன் (அல்லது, அதற்கு நெருக்கமான மேக்ரோஸ்டேட்கள்) தொடர்ந்து மாறிவரும் மைக்ரோஸ்டேட்களின் சராசரி வெளிப்பாடாகும். கணினி எந்த மைக்ரோஸ்டேட்டில் உள்ளது என்பதைக் கண்டறிய, நமக்கு நிறைய தகவல்கள் தேவை - ஒவ்வொரு துகளின் நிலை மற்றும் வேகத்தை நாம் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். இந்த தகவலின் அளவு என்ட்ரோபி என்று அழைக்கப்படுகிறது.

மேக்ரோஸ்டேட்டின் மாற்றத்துடன் என்ட்ரோபி எவ்வாறு மாறுகிறது? புரிந்துகொள்வது எளிது. உதாரணமாக, நாம் ஒரு வாயுவை சிறிது சூடாக்கினால், அதன் துகள்களின் வேகம் அதிகரிக்கும், எனவே, இந்த வேகத்தைப் பற்றிய நமது அறியாமையின் அளவு அதிகரிக்கும், அதாவது, என்ட்ரோபி அதிகரிக்கும். அல்லது, பிஸ்டனைப் பின்வாங்குவதன் மூலம் வாயுவின் அளவை அதிகரித்தால், துகள்களின் நிலையைப் பற்றிய நமது அறியாமை அதிகரிக்கும், மேலும் என்ட்ரோபியும் அதிகரிக்கும்.

திடப்பொருட்கள்மற்றும் சாத்தியமான ஆற்றல்

ஒரு வாயுவிற்குப் பதிலாக, சில திடமான உடலைக் கருத்தில் கொண்டால், குறிப்பாக படிகங்களைப் போல ஒரு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புடன், எடுத்துக்காட்டாக, உலோகத் துண்டு, அதன் என்ட்ரோபி சிறியதாக இருக்கும். ஏன்? அத்தகைய அமைப்பில் ஒரு அணுவின் நிலையை அறிந்துகொள்வதால், மற்ற எல்லாவற்றின் நிலையையும் நீங்கள் அறிவீர்கள் (அவை சரியான படிக அமைப்பில் வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன), ஆனால் அணுக்களின் வேகம் சிறியது, ஏனெனில் அவை அவற்றின் நிலையிலிருந்து வெகுதூரம் பறக்க முடியாது. சமநிலை நிலையைச் சுற்றி மட்டும் சிறிது ஊசலாடும்.

ஒரு உலோகத் துண்டு ஈர்ப்புப் புலத்தில் இருந்தால் (உதாரணமாக, பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு மேலே உயர்த்தப்பட்டுள்ளது), பின்னர் உலோகத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு அணுவின் சாத்தியமான ஆற்றலும் மற்ற அணுக்களின் சாத்தியமான ஆற்றலுக்கும், அதனுடன் தொடர்புடைய என்ட்ரோபிக்கும் தோராயமாக சமமாக இருக்கும். இந்த ஆற்றல் குறைவாக உள்ளது. இது சாத்தியமான ஆற்றலை இயக்க ஆற்றலில் இருந்து வேறுபடுத்துகிறது, இது வெப்ப இயக்கத்திற்கு அணுவிலிருந்து அணுவிற்கு பெரிதும் மாறுபடும்.

ஒரு உலோகத் துண்டு, ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்திற்கு உயர்த்தப்பட்டால், அதன் சாத்தியமான ஆற்றல் இயக்க ஆற்றலாக மாறும், ஆனால் என்ட்ரோபி நடைமுறையில் அதிகரிக்காது, ஏனெனில் அனைத்து அணுக்களும் ஏறக்குறைய ஒரே மாதிரியாக நகரும். ஆனால் துண்டு தரையில் அடிக்கும்போது, உலோக அணுக்கள் தாக்கத்தின் போது சீரற்ற திசையில் நகரும், மேலும் என்ட்ரோபி வியத்தகு அளவில் அதிகரிக்கும். இயக்கப்பட்ட இயக்கத்தின் இயக்க ஆற்றல் வெப்ப இயக்கத்தின் இயக்க ஆற்றலாக மாறும். தாக்கத்திற்கு முன், ஒவ்வொரு அணுவும் எவ்வாறு நகர்கிறது என்பதை தோராயமாக அறிந்தோம், ஆனால் இப்போது இந்த தகவலை இழந்துவிட்டோம்.

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியைப் புரிந்துகொள்வது

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி என்ட்ரோபி (ஒரு மூடிய அமைப்பின்) ஒருபோதும் குறைவதில்லை என்று கூறுகிறது. ஏன் என்பதை இப்போது நாம் புரிந்து கொள்ளலாம்: மைக்ரோஸ்டேட்கள் பற்றிய கூடுதல் தகவல்களை திடீரென்று பெறுவது சாத்தியமில்லை. சில மைக்ரோஸ்டேட் தகவலை நீங்கள் இழந்தவுடன் (உலோகத்தின் ஒரு துண்டு தரையில் அடிக்கும்போது), அதை உங்களால் திரும்பப் பெற முடியாது.

பகடைக்கு திரும்புவோம். 59 தொகையைக் கொண்ட ஒரு மேக்ரோஸ்டேட் மிகக் குறைந்த என்ட்ரோபியைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் அதைப் பெறுவது அவ்வளவு எளிதானது அல்ல என்பதை நினைவில் கொள்க. நீங்கள் பகடையை மீண்டும் மீண்டும் வீசினால், அதற்குத் தொடர்புடைய தொகைகள் (மேக்ரோஸ்டேட்டுகள்). மேலும்மைக்ரோஸ்டேட்டுகள், அதாவது அதிக என்ட்ரோபி கொண்ட மேக்ரோஸ்டேட்டுகள் உணரப்படும். கூட்டுத்தொகை 35 மிக உயர்ந்த என்ட்ரோபியைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இந்தத் தொகைதான் மற்றவர்களை விட அடிக்கடி தோன்றும். இதைத்தான் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி கூறுகிறது. எந்தவொரு சீரற்ற (கட்டுப்படுத்தப்படாத) தொடர்பும் என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, குறைந்தபட்சம் அதன் அதிகபட்சத்தை அடையும் வரை.

வாயுக்களின் கலவை

மேலும் சொல்லப்பட்டதை வலுப்படுத்த மற்றொரு உதாரணம். கொள்கலனின் நடுவில் அமைந்துள்ள ஒரு பகிர்வு மூலம் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு வாயுக்கள் கொண்ட ஒரு கொள்கலனை வைத்திருக்கலாம். ஒரு வாயுவின் மூலக்கூறுகளை நீலம் என்றும் மற்றொன்றை சிவப்பு என்றும் அழைப்போம்.

பகிர்வு திறக்கப்பட்டால், வாயுக்கள் கலக்கத் தொடங்கும், ஏனெனில் வாயுக்கள் கலக்கப்படும் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கை அவை பிரிக்கப்பட்ட மைக்ரோஸ்டேட்களை விட அதிகமாக உள்ளது, மேலும் அனைத்து மைக்ரோஸ்டேட்களும் இயற்கையாகவே சமமாக சாத்தியமாகும். பகிர்வைத் திறக்கும்போது, ஒவ்வொரு மூலக்கூறுக்கும் அது இப்போது எந்தப் பக்கத்தில் உள்ளது என்பதைப் பற்றிய தகவலை இழந்தோம். N மூலக்கூறுகள் இருந்தால், N பிட்கள் தகவல் இழக்கப்படும் (பிட்கள் மற்றும் குறியீடுகள், இந்த சூழலில், உண்மையில், ஒரே விஷயம் மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையான காரணியால் மட்டுமே வேறுபடுகின்றன).

மேக்ஸ்வெல்லின் அரக்கனைக் கையாள்வது

இறுதியாக, மாக்ஸ்வெல்லின் அரக்கனின் பிரபலமான முரண்பாட்டிற்கு நமது முன்னுதாரணத்தின் கட்டமைப்பிற்குள் தீர்வைக் கருத்தில் கொள்வோம். அது பின்வருமாறு என்பதை நினைவூட்டுகிறேன். நீலம் மற்றும் சிவப்பு மூலக்கூறுகளின் கலவையான வாயுக்கள் நமக்கு இருக்கட்டும். பகிர்வை மீண்டும் வைப்போம், அதை உருவாக்குவோம் சிறிய துளை, அதில் ஒரு கற்பனைப் பேயை வைப்போம். சிவப்பு நிறங்களை இடமிருந்து வலமாகவும், நீல நிறத்தை வலமிருந்து இடமாகவும் அனுப்புவதே அவரது பணி. வெளிப்படையாக, சிறிது நேரம் கழித்து வாயுக்கள் மீண்டும் பிரிக்கப்படும்: அனைத்து நீல மூலக்கூறுகளும் பகிர்வின் இடதுபுறத்தில் இருக்கும், மேலும் அனைத்து சிவப்பு மூலக்கூறுகளும் வலதுபுறமாக இருக்கும்.

நமது அரக்கன் அமைப்பின் என்ட்ரோபியை குறைத்தது என்று மாறிவிடும். பேய்க்கு ஒன்றும் ஆகவில்லை, அதாவது அதன் என்ட்ரோபி மாறவில்லை, எங்கள் அமைப்பு மூடப்பட்டது. தெர்மோடைனமிக்ஸின் இரண்டாவது விதி திருப்தியடையாத ஒரு உதாரணத்தை நாங்கள் கண்டுபிடித்துள்ளோம் என்று மாறிவிடும்! இது எப்படி சாத்தியமானது?

இருப்பினும், இந்த முரண்பாட்டிற்கான தீர்வு மிகவும் எளிமையானது. எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் சொத்து அல்ல, ஆனால் இந்த அமைப்பைப் பற்றிய நமது அறிவின் சொத்து. இந்த அமைப்பைப் பற்றி உங்களுக்கும் எனக்கும் கொஞ்சம் தெரியும், அதனால்தான் அதன் என்ட்ரோபி குறைகிறது என்று எங்களுக்குத் தோன்றுகிறது. ஆனால் நமது பேய்க்கு அமைப்பு பற்றி நிறைய தெரியும் - மூலக்கூறுகளை பிரிக்க, அவை ஒவ்வொன்றின் நிலை மற்றும் வேகத்தை அவர் அறிந்திருக்க வேண்டும் (குறைந்தது அவரை அணுகும் போது). அவர் மூலக்கூறுகளைப் பற்றி எல்லாவற்றையும் அறிந்திருந்தால், அவரது பார்வையில் இருந்து அமைப்பின் என்ட்ரோபி உண்மையில் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமம் - அதைப் பற்றிய விடுபட்ட தகவல்கள் அவரிடம் இல்லை. இந்த வழக்கில், அமைப்பின் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இருந்தது மற்றும் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இருந்தது, மேலும் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி எங்கும் மீறப்படவில்லை.

ஆனால் பேய் அமைப்பின் மைக்ரோஸ்டேட் பற்றிய அனைத்து தகவல்களையும் அறியாவிட்டாலும், அதை அனுமதிக்கலாமா வேண்டாமா என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, குறைந்தபட்சம், அவரை அணுகும் மூலக்கூறின் நிறத்தை அவர் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். மேலும் மூலக்கூறுகளின் மொத்த எண்ணிக்கை N ஆக இருந்தால், அந்த அரக்கனிடம் கணினியைப் பற்றிய N பிட் தகவல்கள் இருக்க வேண்டும் - ஆனால் பகிர்வைத் திறக்கும் போது நாம் இழந்த தகவல் அவ்வளவுதான். அதாவது, இழந்த தகவலின் அளவு, கணினியை அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பப் பெற, அதைப் பற்றி பெற வேண்டிய தகவலின் அளவிற்கு சரியாகச் சமம் - இது மிகவும் தர்க்கரீதியானதாகத் தெரிகிறது, மீண்டும் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதிக்கு முரணாக இல்லை. .

பொதுவாக, ஒரு அமைப்பு படிப்படியாக ஒரு மாநிலத்திலிருந்து மற்றொரு நிலைக்கு செல்லும் எந்தவொரு இயற்பியல் செயல்முறையும் வெவ்வேறு வழிகளில் தொடர்கிறது, எனவே இந்த நிகழ்வை மாற்றியமைப்பது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றது. இதைச் செய்ய, ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலைச் சுற்றியுள்ள உடல்களில் இடைநிலை நேரத்தின் குறிகாட்டிகளைப் பயன்படுத்துவது அவசியம். செயல்பாட்டில் ஆற்றல் ஆற்றலின் ஒரு பகுதி நிலையான உராய்வு மற்றும் கதிர்வீச்சு மூலம் சிதறடிக்கப்படுகிறது என்பதற்கு இது நேரடியாக தொடர்புடையது.

படம் 1. தெர்மோடைனமிக் என்ட்ரோபி. ஆசிரியர்24 - மாணவர் படைப்புகளின் ஆன்லைன் பரிமாற்றம்

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகளின்படி, இயற்கையில் உள்ள அனைத்து நிகழ்வுகளும் மீள முடியாதவை. எந்தவொரு உடல் செயல்முறையிலும், ஆற்றலின் ஒரு பகுதி படிப்படியாக இழக்கப்படுகிறது. ஆற்றலின் சிதைவை வகைப்படுத்தவும் விவரிக்கவும், என்ட்ரோபியின் வரையறை அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது கருத்தின் வெப்ப நிலையை விளக்குகிறது மற்றும் உடலின் ஒரு புதிய நிலை ஏற்படுவதற்கான நிகழ்தகவை தீர்மானிக்கிறது. இந்த நிலைகள் அதிகமாக இருக்கும், என்ட்ரோபி குறியீடு அதிகமாகும். சாதாரண வாழ்வில் உள்ள அனைத்து இயற்கையான சூழ்நிலைகளும் இந்த தனிமத்தின் வளர்ச்சியுடன் சேர்ந்துள்ளன, இது ஒரு மூடிய அமைப்பில் காணப்பட்ட ஒரு சிறந்த செயல்முறையின் விஷயத்தில் மட்டுமே மாறாமல் இருக்கும்.

வரையறை 1

என்ட்ரோபி என்பது உலகளாவிய செயல்பாடுஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பின் நிலை, ஒரு சிறிய மாற்றம், மீளக்கூடிய சூழ்நிலையில், ஆரம்ப நிலைக்கு ஒத்த வெப்பநிலையில் கொடுக்கப்பட்ட செயல்முறையில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட ஒரு சிறிய அளவிலான வெப்பத்தின் விகிதத்திற்கு சமமாக இருக்கும்.

என்ட்ரோபி என்பது மாநிலத்தின் முக்கிய செயல்பாடு என்பதால் உடல் உடல், பின்னர் ஒருங்கிணைப்பின் சொத்து என்பது அதன் சுதந்திரம் மற்றும் விளிம்பின் வடிவத்திலிருந்து சுதந்திரம் ஆகும், அது இந்த வழியில் கணக்கிடப்படுகிறது:

எந்தவொரு மீளக்கூடிய இயற்பியல் நிகழ்விலும், என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பூஜ்ஜியத்திற்கு சமம்;
வெப்ப இயக்கவியலில், மீளமுடியாத சுழற்சி முறை சமமான இடைநிலை அளவுருக்களுடன் அதிகரிக்கிறது என்பது நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது;
ஒரு மூடிய அமைப்பின் என்ட்ரோபி அதிகரிக்கலாம் அல்லது நிலையான நிலையில் இருக்கலாம்.

இதன் விளைவாக, சுட்டிக்காட்டப்பட்ட தெர்மோடைனமிக் செயல்பாடு சேர்க்கையின் அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளது: ஒவ்வொரு அமைப்பின் என்ட்ரோபியும் அமைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ள பொருள் உடல்களின் என்ட்ரோபிகளின் கூட்டுத்தொகைக்கு சமம்: $S = S_1 + S_2 + S_3 + ...$ இடையே குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடு அடிப்படைத் துகள்களின் வெப்ப இயக்கம் மற்றும் பிற இயக்க வடிவங்கள் அவற்றின் கோளாறு மற்றும் குழப்பமான இயல்பு. எனவே, வெப்ப இயக்கத்தை விவரிக்க, முதலில் மூலக்கூறு உறுதியற்ற தன்மையின் அளவு அளவை அறிமுகப்படுத்துவது அவசியம். ஏதேனும் சராசரி அளவுரு மதிப்புகளைக் கொண்ட ஒரு பொருளின் கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்கோபிக் நிலையை நாம் கருத்தில் கொண்டால், அது மூலக்கூறுகளின் விநியோகத்தில் ஒருவருக்கொருவர் வேறுபடும் நெருக்கமான இடைவெளியில் உள்ள மைக்ரோஸ்டேட்களின் முறையான மாற்றத்தைத் தவிர வேறில்லை. பல்வேறு பகுதிகள்தொகுதி.

எண்ட்ரோபியின் புள்ளிவிவர வரையறை: போல்ட்ஸ்மேனின் கொள்கை

படம் 2. என்ட்ரோபியின் புள்ளியியல் பொருள். ஆசிரியர்24 - மாணவர் படைப்புகளின் ஆன்லைன் பரிமாற்றம்

1877 ஆம் ஆண்டில், விஞ்ஞானி லுட்விக் போல்ட்ஸ்மேன், அடிப்படை வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளுடன் ஒத்துப்போகும் நம்பத்தகுந்த "மைக்ரோஸ்டேட்டுகளில்" என்ட்ரோபி கருத்து இருக்கக்கூடும் என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். ஒரு நல்ல உதாரணம்இந்த நிகழ்வு ஒரு பாத்திரத்தில் ஒரு சிறந்த வாயுவாக நிகழ்கிறது. குறிப்பிட்ட தனிமத்தில் உள்ள மைக்ரோஸ்டேட் என்பது ஒவ்வொரு அணு மற்றும் மூலக்கூறின் தூண்டுதல்கள் மற்றும் நிலைகள் (இயக்கத்தின் தருணங்கள்) என வரையறுக்கப்படுகிறது.

சிக்கலான தன்மைக்கு விஞ்ஞானிகள் மைக்ரோஸ்டேட்களை மட்டுமே படிக்க வேண்டும்:

அனைத்து நகரும் பகுதிகளின் இடங்களும் கப்பலுக்குள் அமைந்துள்ளன;
மொத்த ஆற்றல் திறனை பெற இயக்க ஆற்றல்கள்வாயுக்கள் இறுதியில் சுருக்கப்படுகின்றன;
வெப்ப மாறிலி பின்னர் கொடுக்கப்பட்ட நிலையில் (நிலையின் புள்ளிவிவர எடை) சாத்தியமான மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையை தீர்மானிக்கிறது.

போல்ட்ஸ்மேன் கொள்கை என அறிவியலில் அறியப்படும் இத்தகைய போஸ்டுலேட், புள்ளியியல் இயக்கவியலின் தொடக்கமாக வகைப்படுத்தலாம், முக்கிய வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்புகளை விரிவாக விவரிக்கிறது மற்றும் கிளாசிக்கல் மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியலின் கொள்கைகளை அதன் நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்துகிறது.

குறிப்பு 1

வெப்ப இயக்கவியலில், போல்ட்ஸ்மேனின் சட்டம் ஒரு அமைப்பின் அனைத்து நுண்ணிய பண்புகளையும் அதன் இயக்கவியல் பண்புகளுடன் இணைக்கிறது.

ஆய்வாளரின் வரையறையின்படி, என்ட்ரோபி என்பது எளிமையானது கூடுதல் செயல்பாடுநிலை, அளவுருக்கள் மட்டுமே இருக்க முடியும் இயற்கை எண்.

என்ட்ரோபியை கோளாறுக்கான அளவீடாகப் புரிந்துகொள்வது

என்ட்ரோபியை ஒரு குறிப்பிட்ட அமைப்பில் கோளாறுக்கான அளவீடாகக் கருதலாம் என்று ஒரு கருத்து உள்ளது. சில நேரங்களில், விஞ்ஞானக் கண்ணோட்டத்தில், இது நியாயப்படுத்தப்படலாம், ஏனெனில் பெரும்பாலும் விஞ்ஞானிகள் முதன்மையாக "வரிசைப்படுத்தப்பட்ட" கருத்தாக்கங்களை மேலும் உள்ளமைவுக்கான சாத்தியக்கூறுகள் பூஜ்ஜியமாகக் கொண்ட கூறுகளாக கருதுகின்றனர், ஆனால் பல சாத்தியமான நிலைகளைக் கொண்ட "நிலையற்ற" அமைப்புகள். உண்மையில், இது ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலில் செயல்படும் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையாக என்ட்ரோபியின் மறுவடிவமைக்கப்பட்ட விளக்கமாகும்.

கருத்தின் உள்ளமைவின் முக்கிய அளவுருவாக வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பின் கோளாறு மற்றும் குழப்பம் போன்ற ஒரு வரையறை, மைக்ரோஸ்டேட்டுகளின் வடிவத்தில் என்ட்ரோபியை உருவாக்குவதைப் போன்றது.

சிக்கல்கள் இரண்டு குறிப்பிட்ட நிகழ்வுகளில் தொடங்குகின்றன:

இயற்பியலாளர்கள் கோளாறு பற்றிய பல்வேறு புரிதல்களைக் கலக்கத் தொடங்கும் போது, அதன் விளைவாக என்ட்ரோபி பொதுவாகக் கோளாறுக்கான அளவீடாக மாறுகிறது;
என்ட்ரோபியின் வரையறை ஆரம்பத்தில் வெப்ப இயக்கவியல் இல்லாத அமைப்புகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் போது.

மேற்கூறிய நிகழ்வுகளில், வெப்ப இயக்கவியலில் என்ட்ரோபி என்ற கருத்தைப் பயன்படுத்துவது முற்றிலும் சட்டவிரோதமானது.

வாழும் உயிரினங்களுக்கான என்ட்ரோபியின் மதிப்பு

உள் ஆற்றலின் அனைத்து மாற்றங்கள் மற்றும் மாற்றங்கள் வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகளால் இயற்பியலில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன, இது போதுமான உடல் மாதிரிகள் மற்றும் நன்கு வடிவமைக்கப்பட்ட உடல் கட்டுப்பாடுகளுடன், நிலையற்ற வாழ்க்கை செயல்முறைகளுக்கு மிகவும் பொருந்தும். ஒரு உயிரினத்தில் என்ட்ரோபி காட்டி (ஷ்ரோடிங்கரின் படி எதிர்மறை ஆற்றலின் தோற்றம்) குறைவது, சுற்றுச்சூழலுடனான அதன் நெருங்கிய தொடர்புடன், தானாகவே இலவச ஆற்றல் திறனை அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது.

குறிப்பு 2

ஒரு அமைப்பு நிலையான சமநிலையிலிருந்து "விலகினால்", அது நிச்சயமாக மற்ற ஆற்றலுடன் என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்புக்கு ஈடுசெய்ய வேண்டும், அறிவியலின் பார்வையில் - இலவச ஆற்றல்.

எனவே, வாழும் இயல்பு என்ட்ரோபியின் வளர்ச்சியைத் தவிர்க்க முயற்சிக்கிறது, அதன் முக்கியத்துவத்தை அதிகரிக்கிறது சூழல்ஒரு உயிரினம் அதனுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது. என்ட்ரோபி என்பது "இறந்த" ஆற்றலாகும், அதை நிலையான வேலையாக மாற்ற முடியாது. கிளாசிக்கல் தெர்மோடைனமிக்ஸின் விதிகளின்படி, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட, குழப்பமான அமைப்புகளில், வெப்பம் முற்றிலும் சிதறடிக்கப்படுகிறது, எனவே, செயல்முறை ஒழுங்கிலிருந்து குழப்பத்திற்கு செல்கிறது.

வாழும் நுண்ணுயிரிகளுக்கு, முக்கியமாக திறந்த அமைப்புகள், ஒரு விஞ்ஞானக் கண்ணோட்டத்தில், உயிரினங்களின் தோற்றத்தின் செயல், மீளமுடியாத செயல்பாடுகளின் வெப்ப ஆற்றலை தன்னிச்சையாக மாற்றுவதன் மூலம் மிகவும் வளர்ந்த அமைப்பை உருவாக்கும் இயந்திர, நோக்கமான வேலையாக வகைப்படுத்தப்படும். இலவச ஆற்றல் இருப்பதன் மூலம் இவை அனைத்தையும் செய்ய முடியும். இதன் விளைவாக, தற்போதுள்ள வாழ்க்கை அமைப்புகளின் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையற்றது அவற்றின் கட்டாய வரிசையைக் குறிக்கிறது, ஏனெனில் முழு சமநிலை குழப்பத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, மேலும் இது இறுதியில் ஒரு உயிரினத்தின் என்ட்ரோபி அதன் அதிகபட்ச மட்டத்தில் இருக்கும்போது அதன் மரணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

பொதுவாக, என்ட்ரோபி என்பது நிச்சயமற்ற தன்மை மற்றும் உறுதியற்ற தன்மையின் அளவீடாக செயல்படுகிறது, இயற்பியல் பொருள்களின் நடத்தை சராசரியாக, சரியான நிலை மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட சீரான தன்மையை நிறுவுகிறது. உயிரியல் அமைப்புகளின் முக்கிய செயல்பாடு, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட சூழலுக்கு வெப்ப இயக்கவியலின் சட்டத்திற்குக் கீழ்ப்படிய விரும்பவில்லை என்பதை நிரூபிக்கிறது.

முந்தைய பிரிவில், எந்த ஒரு அமைப்பிற்கும் என்ட்ரோபி எனப்படும் அளவுரு உள்ளது மற்றும் S ஐக் குறிக்கும் என்ற அடிப்படை அனுமானத்திலிருந்து நாங்கள் தொடர்ந்தோம். வெப்ப தொடர்புகளின் சிறிய மதிப்புகளுக்கு, என்ட்ரோபி dS இல் தொடர்புடைய வேறுபாடு மாற்றம் . சில எளிய மற்றும் நன்கு அறியப்பட்ட செயல்முறைகளில் என்ட்ரோபி மாற்றங்களைக் கணக்கிட இந்த வரையறையைப் பயன்படுத்துகிறோம்.

பனி உருகும்போது என்ட்ரோபி மாற்றம். ஒரு சூடான கோடை நாளில், பனி மற்றும் தண்ணீரின் கலவையால் நிரப்பப்பட்ட தெர்மோஸை ஒரு சுற்றுலாவிற்கு கொண்டு வருகிறோம் என்று வைத்துக்கொள்வோம். தெர்மோஸின் காப்பு சரியாக இல்லாததால், பனி படிப்படியாக உருகும். இருப்பினும், உருகுவது மெதுவாக நிகழ்கிறது; தெர்மோஸில் வெப்பநிலை கிட்டத்தட்ட மாறாமல் 0 ° C க்கு சமமாக இருக்கும். 1 மோல் (அல்லது 18 கிராம்) பனி உருகுவதற்கு ஏற்ப என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுவோம். பனிக்கட்டியின் இணைவு வெப்பத்திற்கான அட்டவணை மதிப்பு 79.67 cal/g ஆகும், இது சுமார் 1434 cal/mol ஐ அளிக்கிறது. அப்புறம் எழுதலாம்

முன்பு போலவே, இது எண்ணற்ற அளவுகளின் கூட்டுத்தொகையைக் குறிக்கிறது - ஒவ்வொரு சிறிய அளவு வெப்பத்திற்கும் தொடர்புடைய அனைத்து அளவுகளின் ஒருங்கிணைப்பு (அல்லது கூட்டுத்தொகை). இந்த வழக்கில் ஒருங்கிணைப்பு மேற்கொள்ளப்படுகிறது, ஏனெனில் வெப்பநிலை T உருகும் செயல்பாட்டின் போது மாறாது. எனவே, 1/T காரணியை ஒருங்கிணைப்பின் அடையாளத்தின் கீழ் இருந்து எடுக்கலாம், இதனால் அது ஐஸ் கால்/மோலின் கட்ட மாற்றத்தின் (உருகும்) வெப்பத்தைக் குறிக்கும் கடைசி வெளிப்பாட்டுடன் ஒரு காரணியாக மாறும். உறவுமுறை (19) என்பது 273 K இல் உள்ள 1 மோல் நீரின் என்ட்ரோபி அதே வெப்பநிலையில் 1 மோல் பனிக்கட்டியின் என்ட்ரோபியை விட 5.27 cal/K அதிகமாக உள்ளது.

பனி உருகும்போது நம்புங்கள். என்ட்ரோபி அதிகரிக்கும்.

மாறாக, 273 K வெப்பநிலையில் நீரிலிருந்து போதுமான வெப்பம் அகற்றப்பட்டு 273 K இல் 1 மோல் பனியை உருவாக்கினால், அமைப்பின் என்ட்ரோபி குறையும்.

இந்த பகுதி முழுவதும், விகிதத்தின் வகுப்பில் முழுமையான கெல்வின் வெப்பநிலையைப் பயன்படுத்தியுள்ளோம் என்பதை நினைவில் கொள்க. b.t இல் வெப்பத்தின் அளவை அளந்தால் முழுமையான ரேங்கைன் அளவைப் பயன்படுத்த முடியும். e. வெளிப்படையாக, செல்சியஸ் அல்லது ஃபாரன்ஹீட் அளவுகளில் உள்ள வெப்பநிலையை வெளிப்பாட்டின் வகுப்பில் பயன்படுத்த முடியாது (பயிற்சி பெற்ற மாணவர்கள் கூட சில நேரங்களில் செய்ய முயற்சிப்பது போல). எனவே, எடுத்துக்காட்டாக, செல்சியஸ் அளவைப் பயன்படுத்தி, பரிசீலனையில் உள்ள வழக்கில் நாம் ஒரு அபத்தமான முடிவுக்கு வருவோம் (வெளிப்பாட்டின் வகுத்தல் பூஜ்ஜியமாக மாறும்). என்ட்ரோபியின் மாற்றம் வெளிப்படுத்தப்படும் அலகுகள், மோலார் வெப்பத் திறன் அளவிடப்படும் அலகுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளவும். .

தண்ணீர் கொதிக்கும் போது என்ட்ரோபி மாற்றம். ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் நிகழும் மற்றொரு நன்கு அறியப்பட்ட செயல்முறை 1 ஏடிஎம் அழுத்தத்தில் திரவ நீரை நீராவியாக மாற்றுவதாகும். சாதாரண நிலையில் தண்ணீர் கொதிக்கும் வெப்பநிலை, வரையறையின்படி, 100°C அல்லது 373 K. இந்த வெப்பநிலையில் ஆவியாதல் வெப்பம் 539 cal/g அல்லது 9702 cal/mol ஆகும். சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் 1 மோல் நீரின் ஆவியாதலுடன் தொடர்புடைய என்ட்ரோபியின் மாற்றம் சமமாக இருக்கும்

செயல்முறையின் போது வெப்பநிலை மாறாததால் இந்த கணக்கீடு மிகவும் எளிமையானது.

நீரின் ஆவியாதல் போது ஏற்படும் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் பனி உருகும்போது ஏற்படும் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தை விட கிட்டத்தட்ட 5 மடங்கு அதிகம் என்பதை நினைவில் கொள்ளவும். அத்தகைய சூழ்நிலைகளுக்கான வழக்கமான மதிப்புகளை விட மதிப்பு சற்று அதிகமாக உள்ளது மற்றும் குறிக்கிறது அசாதாரண பண்புகள்தண்ணீர் போன்ற ஒரு பொருள். பல "சாதாரண" (துருவமற்ற) திரவங்களுக்கு, ஆவியாதல் போது என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் இந்த விதி ஆங்கில இயற்பியலாளர் ஃபிரடெரிக் ட்ரொட்டனால் (1863-1922) அனுபவபூர்வமாகப் பெறப்பட்டது மற்றும் இது "ட்ரட்டனின் விதி" என்று அழைக்கப்படுகிறது. கொடுக்கப்பட்ட பொருளின் ஆவியாதல் வெப்பத்தை மதிப்பிடுவதற்கான வழியை இது வழங்குகிறது, அது சாதாரண நிலையில் கொதிக்கும் வெப்பநிலை தெரிந்தால்.

ஆவியாதல் வெப்பத்தின் தோராயமான மதிப்பைக் கண்டறிய, கொதிநிலையை (கெல்வினில் வெளிப்படுத்தப்பட்டது) க்ரோவெட்டனின் மாறிலியால் பெருக்க போதுமானது.

ஒரு சிறந்த வாயுவின் சமவெப்ப விரிவாக்கத்தின் போது என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம். நிலையான வெப்பநிலையில் மற்றொரு செயல்முறை உள்ளது, இதற்கு முன்பு நாம் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட முறை சந்தித்துள்ளோம் - இது ஒரு சிறந்த வாயுவின் மீளக்கூடிய சமவெப்ப விரிவாக்கத்தின் செயல்முறையாகும். வெப்ப தொடர்புடன், சாதாரண இயந்திர தொடர்பு மட்டுமே இருந்தால் (அதன் மூலம் ஆரம்ப வேலை சூத்திரத்தால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, ஒரு சிறந்த வாயுவின் 1 மோலுக்கான வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி இவ்வாறு எழுதப்படலாம்.

(இங்கே அது கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது). pV = RT என்ற சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி, dT = 0 (நிலையான வெப்பநிலையின் நிலை) இல் எழுதலாம்.

இந்த வெளிப்பாட்டை அத்தியாயத்தில் ஒருங்கிணைக்க வேண்டும். 4, எனவே இங்கே நாம் உடனடியாக முடிவை வழங்குகிறோம்:

வெப்பநிலை T நிலையானதாக இருப்பதால், தொடர்புடைய என்ட்ரோபி மாற்றத்திற்கான வெளிப்பாடு ஆகும்

அறியப்பட்டபடி, வாயு மாறிலி R ஆனது cal/(mol K) பரிமாணத்தைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் மடக்கைக் கொண்டிருக்கும் காரணி பரிமாணமற்ற எண்ணாகும், எனவே உறவின் இடது மற்றும் வலது பக்கங்களில் உள்ள பரிமாணங்கள் (24) ஒத்துப்போகின்றன. இவ்வாறு, ஒரு நிலையான வெப்பநிலையில் அளவு அதிகரிப்பு (அதாவது, விரிவாக்கம்) என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்புடன் சேர்ந்துள்ளது.

கொதிக்கும் நீரின் விஷயத்திற்கு வருவோம். 1 மோல் தண்ணீர் ஆவியாகட்டும்; ஒரு இலட்சிய வாயுவின் 1 மோல், சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ் (அழுத்தம் 1 ஏடிஎம் மற்றும் வெப்பநிலை 273 கே) சுமார் 22,400 செமீ3 அளவை ஆக்கிரமித்துள்ளது. 373 K இல் தொடர்புடைய அளவு 22,400 (373/273), அல்லது தோராயமாக 30,600 செ.மீ. ஆவியாவதற்கு முன், 1 மோல் திரவம் தோராயமாக ஒரு அளவை ஆக்கிரமித்துள்ளது, எனவே, விகிதம் சமத்துவத்தின் படி (24), ஆவியாதல் காரணமாக ஏற்படும் தொகுதி மாற்றத்துடன் தொடர்புடைய என்ட்ரோபியின் மாற்றம் R ln 1700 ஆகும். R இன் மதிப்பு தோராயமாக இருப்பதைக் கருத்தில் கொண்டு க்கு சமமாக, என்ட்ரோபியில் விரும்பிய மாற்றம் தோராயமாக 14.88 cal/(mol K) ஆகும்.

முந்தைய பிரிவில் 1 மோல் நீரின் ஆவியாதல் செயல்முறையின் போது என்ட்ரோபியின் மொத்த மாற்றத்தைக் கணக்கிட்டு, 26.0 cal/(mol K) மதிப்பைப் பெற்றோம். நாம் இப்போது பார்த்தபடி, இந்த மதிப்பில் பாதிக்கும் மேலானது திரவம் நீராவியாக மாறும் போது தொகுதி மாற்றத்துடன் தொடர்புடையது.

வெப்பநிலை மாற்றங்கள் காரணமாக என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றங்கள். இதுவரை, எங்களின் அனைத்து என்ட்ரோபி மாற்றக் கணக்கீடுகளும் நிலையான வெப்பநிலையில் வெப்ப இடைவினைகளுக்காக மேற்கொள்ளப்பட்டன. இப்போது மிகவும் பொதுவான மற்றும் இன்னும் கொஞ்சம் கருத்தில் கொள்வோம் கடினமான வழக்கு, மீளக்கூடிய வெப்பம் வெப்பநிலையில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும் போது. வெப்பம் நிலையான அளவில் ஏற்பட்டால், பிறகு. வரையறையின்படி குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன்நிலையான தொகுதியில், எங்களிடம் உள்ளது. பிறகு

வரையறுக்கப்பட்ட வெப்பநிலை வரம்பில் இந்த வெளிப்பாட்டை ஒருங்கிணைத்து, நாம் பெறுகிறோம்

இங்கே வெப்ப திறன் வெப்பநிலையை சார்ந்து இல்லை மற்றும் ஒருங்கிணைந்த அடையாளத்திலிருந்து எடுக்கப்படலாம் என்று கருதப்பட்டது. அடையாளம் காண்பது குறிப்பிடத்தக்கது

வெப்பமூட்டும் செயல்முறையின் மீள்தன்மை மற்றும் வெப்பச் செயல்பாட்டின் போது வெப்பநிலையின் சீரான தன்மை மீதான கட்டுப்பாடுகளை நாங்கள் அகற்றுகிறோம். வெப்ப செயல்முறையின் தொடக்கத்திலும் முடிவிலும் கணினியின் வெப்பநிலையை மட்டுமே நாம் அறிந்து கொள்ள வேண்டும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகளில் வெப்ப சமநிலை இருப்பது அவசியம்: இடைநிலை நிலைகள் ஒரு பாத்திரத்தை வகிக்காது.

நிலையான அழுத்தத்தில் சூடாக்கும் வழக்கைச் செயல்படுத்த மிகவும் பொதுவான மற்றும் நடைமுறையில் மிகவும் எளிதானது, எங்களிடம் உள்ளது. மேலே உள்ள அனைத்து காரணங்களையும் மீண்டும் மீண்டும் செய்வதன் மூலம், நாம் பெறுகிறோம்

2. 273 K இலிருந்து 373 K வரை 1 atm இல் தண்ணீரை சூடாக்குதல்:

3. 1 atm மற்றும் 373 K இல் நீர்-நீராவி மாற்றம்:

இவ்வாறு, 273 K வெப்பநிலையில் 1 மோல் பனிக்கட்டி 373 K இல் நீராவியாக மாற்றப்படும் போது ஏற்படும் என்ட்ரோபி மாற்றம்

3.3 ஒரு நிலையான அச்சைச் சுற்றி ஒரு திடமான உடலின் சுழற்சி, அதன் மந்தநிலை மற்றும் இயக்க ஆற்றல்.

3.4 தூண்டுதலின் தருணம். கோண உந்தத்தைப் பாதுகாக்கும் சட்டம். சுழற்சி இயக்கத்திற்கான இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி.

விரிவுரை எண். 4

4.1 திரவ மற்றும் வாயுவின் இயக்கம் பற்றிய விளக்கம். திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்களின் பாகுத்தன்மை.

4.2 தொடர்ச்சி சமன்பாடு.

4.3 பெர்னோலியின் சமன்பாடு மற்றும் அதிலிருந்து முடிவுகள்

விரிவுரை எண் 5

5.1 ஹார்மோனிக் அதிர்வுகள்.

5.2 ஹார்மோனிக் அதிர்வுகளைச் சேர்த்தல்.

5.3 செங்குத்தாக அதிர்வுகளைச் சேர்த்தல்.

5.4 அலைவுகளின் வேறுபட்ட சமன்பாடு.

5.5 ஊசலாட்ட செயல்முறைகளில் ஆற்றல் உறவுகள்.

5.6 கணித மற்றும் உடல் ஊசல்களின் ஊசலாட்டங்கள்

5.7 கட்டாய அலைவுகளின் சமன்பாடு. அதிர்வு

விரிவுரை எண். 6

6.1. மீள் ஊடகங்களில் அலைகள் மற்றும் அவற்றின் வகைகள். அலை முன், விமானம் மற்றும் கோள அலைகள்.

6.2 அலை ஆற்றல்

6.3. திடப்பொருளில் மீள் அலைகள்

விரிவுரை எண். 7

7.1. MKT இன் அடிப்படை விதிகள்.

பொருளின் மொத்த நிலைகள்

7.2 பரிசோதனை சிறந்த வாயு விதிகள்

அவகாட்ரோ விதி

7.3 மாநிலத்தின் சிறந்த வாயு சமன்பாடு

7.4 ஒரு சிறந்த வாயுவின் மூலக்கூறு இயக்கக் கோட்பாட்டின் அடிப்படை சமன்பாடு.

7.5 வேகத்தின் மூலம் மூலக்கூறுகளின் விநியோகத்திற்கான மேக்ஸ்வெல் விதி.

7.6 பாரோமெட்ரிக் சூத்திரம். போல்ட்ஸ்மேன் விநியோகம்

விரிவுரை எண் 8

8.2 ஒரு சிறந்த வாயுவில் மூலக்கூறுகள் மற்றும் போக்குவரத்து நிகழ்வுகளின் மோதல்கள்

8.3 மோதல்களின் சராசரி எண்ணிக்கை மற்றும் மூலக்கூறுகளின் சராசரி இலவச பயண நேரம்

8.4.மூலக்கூறுகளின் சராசரி இலவச பாதை

8.5 வாயுக்களில் பரவல்

8.6 வாயு பாகுத்தன்மை

8.7 வாயுக்களின் வெப்ப கடத்துத்திறன்

8.8 சவ்வூடுபரவல். ஆஸ்மோடிக் அழுத்தம்

விரிவுரை எண். 9

9.1. மூலக்கூறுகளின் சுதந்திரத்தின் அளவுகளில் ஆற்றல் விநியோகம்

9.2 உள் ஆற்றல்

9.3 அதன் விரிவாக்கத்தின் போது எரிவாயு வேலை

9.4 வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி

9.5 வெப்ப திறன். மேயரின் சமன்பாடு

9.6 அடியாபாடிக் செயல்முறை

9.7. பாலிட்ரோபிக் செயல்முறை

9.8 வெப்ப இயந்திரத்தின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை. கார்னோட் சுழற்சி மற்றும் அதன் செயல்திறன்.

9.9 என்ட்ரோபி. என்ட்ரோபியின் இயற்பியல் பொருள். என்ட்ரோபி மற்றும் நிகழ்தகவு.

9.10. வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி மற்றும் அதன் புள்ளியியல் பொருள்.

விரிவுரை எண். 10

10.1 உண்மையான வாயுக்கள், வான் டெர் வால்ஸ் சமன்பாடு.

வான் டெர் வால்ஸ் சமன்பாடு திரவமாக்கலின் போது வாயுவின் நடத்தையை தரமான முறையில் விவரிக்கிறது, ஆனால் திடப்படுத்துதல் செயல்முறைக்கு இது பொருத்தமற்றது.

10.2 ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் கட்ட மாற்றங்களின் அடிப்படை பண்புகள் மற்றும் வடிவங்கள்.

இரண்டாவது வரிசையின் கட்ட மாற்றங்கள். திரவ ஹீலியம். சூப்பர் ஃப்ளூயிடிட்டி

10.3 ஒரு திரவத்தின் மேற்பரப்பு பதற்றம். லாப்ளேஸ் அழுத்தம்.

10.4 தந்துகி நிகழ்வுகள்

10.5 திடப்பொருட்கள்

படிகங்களில் குறைபாடுகள்

படிகங்களின் வெப்ப பண்புகள்

திரவ படிகங்கள்

விரிவுரை எண். 11

11.1. உடல்களின் மின் பண்புகள். மின்சார கட்டணம். கட்டணம் பாதுகாப்பு சட்டம்

11.2. கூலம்பின் சட்டம்

11.3. மின்னியல் புலம். மின்சார புல வலிமை. புல கோடுகள்.

11.4 மின்சார இருமுனையம்

11.5 பதற்றம் திசையன் ஓட்டம். ஆஸ்ட்ரோகிராட்ஸ்கி-காஸ் தேற்றம்

11.6. மின்னியல் புல சக்திகளின் வேலை கட்டணங்களை நகர்த்துகிறது.

11.6. சாத்தியம். சாத்தியமான வேறுபாடு. ஒரு புள்ளி கட்டணம், இருமுனையம், கோளம் ஆகியவற்றின் சாத்தியம்.

11.7. மின்சார புல வலிமை மற்றும் சாத்தியம் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவு

11.8 மின்கடத்தா வகைகள். மின்கடத்தா துருவமுனைப்பு.

11.9 ஒரு மின்கடத்தாவில் ஒரு புலத்திற்கான ஆஸ்ட்ரோகிராட்ஸ்கி-காஸ் தேற்றம். திசையன்களுக்கு இடையிலான உறவு - இடப்பெயர்ச்சி, - பதற்றம் மற்றும் - துருவமுனைப்பு

11.10. மின்னியல் புலத்தில் கடத்திகள்

11.11. வெளிப்புற மின்னியல் புலத்தில் கடத்தி. மின் திறன்

11.12. சார்ஜ் செய்யப்பட்ட கடத்தி, கடத்தி அமைப்பு மற்றும் மின்தேக்கியின் ஆற்றல்

விரிவுரை எண். 12

12.1. மின்சாரம். தற்போதைய வலிமை மற்றும் அடர்த்தி.

12.3 ஒரு சங்கிலியின் ஒரே மாதிரியான பகுதிக்கான ஓம் விதி. கடத்தி எதிர்ப்பு.

12.4 ஒரு சர்க்யூட்டின் சீரற்ற பிரிவுக்கான ஓம் விதி

12.5 ஜூல்-லென்ஸ் சட்டம். வேலை மற்றும் தற்போதைய சக்தி.

12.6 கிர்ச்சாஃப் விதிகள்

விரிவுரை எண். 13

13.1. உலோகங்களின் மின் கடத்துத்திறன் பற்றிய பாரம்பரிய கோட்பாடு

13.2 தெர்மோனிக் உமிழ்வு. வெற்றிடத்தில் மின்னோட்டம்.

13.3. வாயுக்களில் மின்சாரம். வாயு வெளியேற்றத்தின் வகைகள்.

தன்னிச்சையான வாயு வெளியேற்றம் மற்றும் அதன் வகைகள்

விரிவுரை எண். 14

14.1. காந்தப்புலம். மின்னோட்டங்களின் காந்த தொடர்பு. ஆம்பியர் விதி. காந்த தூண்டல் திசையன்.

14.2. பயோட்-சாவர்ட்-லாப்லேஸ் சட்டம். நேர்கோட்டு மற்றும் வட்ட நீரோட்டங்களின் காந்தப்புலம்.

14.3. காந்த தூண்டல் திசையன் சுழற்சி. சோலனாய்டு மற்றும் டொராய்டு புலம்

14.4. காந்தப் பாய்வு. காஸ் தேற்றம்

14.5 ஒரு காந்தப்புலத்தில் மின்னோட்டத்துடன் ஒரு கடத்தி மற்றும் சட்டத்தை நகர்த்தும் வேலை

14.6. நகரும் கட்டணத்தில் காந்தப்புலத்தின் விளைவு. லோரன்ட்ஸ் படை

14.7. பொருளில் காந்தப்புலம். காந்தமாக்கல் மற்றும் காந்தப்புல வலிமை.

14.8 பொருளில் உள்ள காந்தப்புலத்திற்கான மொத்த தற்போதைய சட்டம்

14.9 காந்தங்களின் வகைகள்

விரிவுரை 15

15.1 மின்காந்த தூண்டலின் நிகழ்வு.

15.2 சுய தூண்டல் நிகழ்வு

15.3. காந்தப்புல ஆற்றல்

15.4 மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தக் கோட்பாடு.

1) மேக்ஸ்வெல்லின் முதல் சமன்பாடு

2) கலக்கும் மின்னோட்டம். மேக்ஸ்வெல்லின் இரண்டாவது சமன்பாடு

3) மேக்ஸ்வெல்லின் மூன்றாவது மற்றும் நான்காவது சமன்பாடுகள்

4) வேறுபட்ட வடிவத்தில் மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகளின் முழுமையான அமைப்பு

15.5 ஏசி

விரிவுரை எண். 16

16.1. வடிவியல் ஒளியியலின் அடிப்படை விதிகள். ஒளியின் முழுமையான உள் பிரதிபலிப்பு.

16.2 ஒரு கோள மேற்பரப்பில் ஒளியின் பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல். லென்ஸ்கள்.

16.3. அடிப்படை ஃபோட்டோமெட்ரிக் அளவுகள் மற்றும் அவற்றின் அலகுகள்

17.1 ஒளியின் குறுக்கீடு. ஒளி அலைகளின் ஒத்திசைவு மற்றும் ஒரே வண்ணமுடையது. ஒளியியல் பாதை நீளம் மற்றும் கதிர்களின் ஒளியியல் பாதை வேறுபாடு.

17.2. குறுக்கீடு வடிவங்களைப் பெறுவதற்கான முறைகள்.

17.3. மெல்லிய படங்களில் குறுக்கீடு.

17.4. ஒளியியல் பூச்சு

17.5 ஒளியின் மாறுபாடு மற்றும் அதன் கவனிப்புக்கான நிபந்தனைகள். ஹைஜென்ஸ்-ஃப்ரெஸ்னல் கொள்கை. டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் கிராட்டிங். ஸ்பேஷியல் கிராட்டிங் மூலம் விலகல். வுல்ஃப்-ப்ராக் சூத்திரம்

17.6. எளிமையான தடைகளிலிருந்து ஃப்ரெஸ்னல் விலகல்.

17.7. இணைக் கற்றைகளில் மாறுபாடு (Fraunhofer டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன்)

17.8 ஸ்பேஷியல் கிராட்டிங்ஸ் மூலம் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன். வோல்ஃப்-ப்ராக் சூத்திரம்.

17.9 ஒளியின் துருவமுனைப்பு. இயற்கை மற்றும் துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி.

17.10. பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல் போது ஒளியின் துருவமுனைப்பு. ப்ரூஸ்டர் சட்டம்.

17.11.

17.12. துருவமுனைப்பு விமானத்தின் சுழற்சி.

17.13. ஒளி பரவல். ஒளியின் உறிஞ்சுதல் (உறிஞ்சுதல்).

விரிவுரை எண். 18

18.1. கதிர்வீச்சின் குவாண்டம் தன்மை. வெப்ப கதிர்வீச்சு மற்றும் அதன் பண்புகள். கிர்ச்சோஃப் சட்டம். ஸ்டீபன்-போல்ட்ஸ்மேன் மற்றும் வீன் சட்டங்கள்.

18.2.ஒளிமின் விளைவு வகைகள். வெளிப்புற ஒளிமின்னழுத்த விளைவு விதிகள். ஒளிமின் விளைவுக்கான ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாடு.

18.3. ஃபோட்டான் நிறை மற்றும் உந்தம். ஒளி அழுத்தம். காம்ப்டன் விளைவு.

விரிவுரை எண். 19

19.2 ஹைட்ரஜன் அணுவின் வரி நிறமாலை.

19.3. போரின் கருத்துக்கள். ஃபிராங்க் மற்றும் ஹெர்ட்ஸின் சோதனைகள்.

விரிவுரை எண். 20

20.1.அணுக்கரு.

20.2.அணு சக்திகள்.

20.3 அணு பிணைப்பு ஆற்றல். நிறை குறைபாடு.

20.4 அணு பிளவு எதிர்வினைகள்.

2.5.தெர்மோநியூக்ளியர் இணைவு.

20.6.கதிரியக்கம். கதிரியக்கச் சிதைவு விதி.

சுயாதீனமான வேலை அட்டவணை

ஆய்வக மற்றும் நடைமுறை வகுப்புகளின் அட்டவணை

மெக்கானிக்ஸ் கலந்தாய்வுக்குத் தயாராவதற்கான கேள்விகளின் பட்டியல்

சூத்திரங்கள்

வரையறைகள்

தேர்வுக்கான கேள்விகள்

ஆய்வக வேலைகளின் விதிகள் மற்றும் மாதிரி

9.9 என்ட்ரோபி. என்ட்ரோபியின் இயற்பியல் பொருள். என்ட்ரோபி மற்றும் நிகழ்தகவு.

கார்னோட் சுழற்சியின்படி இயங்கும் வெப்ப இயந்திரத்தின் செயல்திறனைக் கருத்தில் கொண்டு, குளிர்சாதனப்பெட்டியின் வெப்பநிலை மற்றும் ஹீட்டரின் வெப்பநிலையின் விகிதம், வேலை செய்யும் திரவத்தால் கொடுக்கப்பட்ட வெப்பத்தின் விகிதத்திற்கு சமம் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ளலாம். குளிர்சாதன பெட்டி மற்றும் ஹீட்டரிலிருந்து பெறப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவு. இதன் பொருள் கார்னோட் சுழற்சியின்படி செயல்படும் ஒரு சிறந்த வெப்ப இயந்திரத்திற்கு, பின்வரும் உறவு உள்ளது:
. மனோபாவம் லோரன்ஸ் அழைத்தார் குறைக்கப்பட்ட வெப்பம் . ஒரு அடிப்படை செயல்முறைக்கு, குறைக்கப்பட்ட வெப்பம் சமமாக இருக்கும் . இதன் பொருள் என்னவென்றால், கார்னோட் சுழற்சி செயல்படுத்தப்படும் போது (மற்றும் இது ஒரு மீளக்கூடிய சுழற்சி செயல்முறை), குறைக்கப்பட்ட வெப்பம் மாறாமல் உள்ளது மற்றும் மாநிலத்தின் செயல்பாடாக செயல்படுகிறது, பின்னர், அறியப்பட்டபடி, வெப்பத்தின் அளவு செயல்முறையின் செயல்பாடாகும்.

மீளக்கூடிய செயல்முறைகளுக்கு வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியைப் பயன்படுத்துதல்,
இந்த சமத்துவத்தின் இரு பக்கங்களையும் வெப்பநிலையால் பிரித்து, நாம் பெறுகிறோம்:

(9-41)

மெண்டலீவ்-கிளாபிரான் சமன்பாட்டிலிருந்து வெளிப்படுத்துவோம்
, சமன்பாட்டில் (9-41) மாற்று மற்றும் பெறவும்:

(9-42)

என்பதை கணக்கில் கொள்வோம்
, ஏ
, அவற்றை சமன்பாட்டில் மாற்றவும் (9-42) மற்றும் பெறவும்:

(9-43)

இந்த சமத்துவத்தின் வலது பக்கம் ஒரு முழுமையான வேறுபாடு ஆகும், எனவே, மீளக்கூடிய செயல்முறைகளில், குறைக்கப்பட்ட வெப்பமும் ஒரு முழுமையான வேறுபாடு ஆகும், இது மாநில செயல்பாட்டின் அறிகுறியாகும்.

மாநில செயல்பாடு அதன் வேறுபாடு , அழைக்கப்பட்டது என்ட்ரோபி மற்றும் நியமிக்கப்பட்டுள்ளது எஸ் . எனவே, என்ட்ரோபி என்பது மாநிலத்தின் செயல்பாடாகும். என்ட்ரோபியை அறிமுகப்படுத்திய பிறகு, சூத்திரம் (9-43) இப்படி இருக்கும்:

, (9-44)

எங்கே dS- என்ட்ரோபி அதிகரிப்பு. சமத்துவம் (9-44) மீளக்கூடிய செயல்முறைகளுக்கு மட்டுமே செல்லுபடியாகும் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட செயல்முறைகளின் போது என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுவதற்கு வசதியானது:

(9-45)

ஒரு அமைப்பு மீளக்கூடிய முறையில் ஒரு வட்ட செயல்முறைக்கு (சுழற்சி) உட்பட்டால், பின்னர்
, மற்றும், எனவே, S=0, பின்னர் S = const.

ஒரு அடிப்படை செயல்முறைக்கான என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்பு மூலம் வெப்பத்தின் அளவை வெளிப்படுத்தி, வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதிக்கான சமன்பாட்டில் அதை மாற்றுவதன் மூலம், இந்த சமன்பாட்டை எழுதுவதற்கான புதிய வடிவத்தைப் பெறுகிறோம், இது பொதுவாக அழைக்கப்படுகிறது. அடிப்படை வெப்ப இயக்கவியல் அடையாளம்:

(9-46)

இவ்வாறு, மீளக்கூடிய செயல்முறைகளின் போது என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிட, குறைக்கப்பட்ட வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவது வசதியானது.

மீளமுடியாத சமநிலையற்ற செயல்முறைகளின் விஷயத்தில்
, மற்றும் மீளமுடியாத வட்ட செயல்முறைகளுக்கு இது உள்ளது கிளாசியஸ் சமத்துவமின்மை :

(9-47)

தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோடைனமிக் அமைப்பில் என்ட்ரோபிக்கு என்ன நடக்கிறது என்பதைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

தனிமைப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோடைனமிக் அமைப்பில், நிலையில் ஏதேனும் மீளக்கூடிய மாற்றத்துடன், அதன் என்ட்ரோபி மாறாது. கணித ரீதியாக, இதை பின்வருமாறு எழுதலாம்: S = const.

மீளமுடியாத செயல்பாட்டின் போது வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பின் என்ட்ரோபிக்கு என்ன நடக்கிறது என்பதைக் கருத்தில் கொள்வோம். L 1 பாதையில் நிலை 1 இலிருந்து நிலை 2 க்கு மாறுவது மீளக்கூடியது என்றும், L 2 வழியாக நிலை 2 இலிருந்து நிலை 1 க்கு மாற்ற முடியாதது என்றும் வைத்துக்கொள்வோம் (படம் 9.13).

பின்னர் கிளாசியஸ் சமத்துவமின்மை (9-47) செல்லுபடியாகும். இந்த சமத்துவமின்மையின் வலது பக்கத்திற்கான வெளிப்பாட்டை நமது உதாரணத்திற்கு ஒத்ததாக எழுதுவோம்:

இந்த சூத்திரத்தின் முதல் சொல் என்ட்ரோபியின் மாற்றத்தால் மாற்றப்படலாம், ஏனெனில் இந்த செயல்முறை மீளக்கூடியது. பின்னர் கிளாசியஸ் சமத்துவமின்மையை இவ்வாறு எழுதலாம்:

இங்கிருந்து
. ஏனெனில்
, பின்னர் நாம் இறுதியாக எழுதலாம்:

(9-48)

கணினி தனிமைப்படுத்தப்பட்டால், பின்னர்
, மற்றும் சமத்துவமின்மை (9-48) இப்படி இருக்கும்:

, (9-49)

டி அதாவது, மீளமுடியாத செயல்பாட்டின் போது தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் என்ட்ரோபி அதிகரிக்கிறது. என்ட்ரோபியின் வளர்ச்சி காலவரையின்றி தொடர்வதில்லை, ஆனால் அமைப்பின் கொடுக்கப்பட்ட நிலையின் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிகபட்ச மதிப்பு பண்பு வரை. இந்த அதிகபட்ச என்ட்ரோபி மதிப்பு வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையின் நிலைக்கு ஒத்துள்ளது. ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பில் மீளமுடியாத செயல்முறைகளின் போது என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்பு என்பது கணினியில் உள்ள ஆற்றல் இயந்திர வேலையாக மாற்றுவதற்கு குறைவாகவே கிடைக்கிறது. ஒரு சமநிலை நிலையில், என்ட்ரோபி அதன் அதிகபட்ச மதிப்பை அடையும் போது, அமைப்பின் ஆற்றலை இயந்திர வேலையாக மாற்ற முடியாது.

கணினி தனிமைப்படுத்தப்படவில்லை என்றால், வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் திசையைப் பொறுத்து என்ட்ரோபி குறையலாம் அல்லது அதிகரிக்கலாம்.

அமைப்பின் நிலையின் செயல்பாடாக என்ட்ரோபி வெப்பநிலை, அழுத்தம், அளவு போன்ற அதே நிலை அளவுருவாக செயல்படும். ஒரு வரைபடத்தில் (டி, எஸ்) ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்முறையை சித்தரிப்பதன் மூலம், செயல்முறையை சித்தரிக்கும் வளைவின் கீழ் ஒரு உருவத்தின் பரப்பளவு வெப்பத்தின் அளவைக் கணித விளக்கத்தை கொடுக்க முடியும். படம் 9.14 என்ட்ரோபியில் ஒரு சமவெப்ப செயல்முறைக்கான வரைபடத்தைக் காட்டுகிறது - வெப்பநிலை ஒருங்கிணைப்புகள்.

என்ட்ரோபியை வாயு நிலையின் அளவுருக்கள் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம் - வெப்பநிலை, அழுத்தம், அளவு. இதைச் செய்ய, முக்கிய தெர்மோடைனமிக் அடையாளத்திலிருந்து (9-46) நாம் என்ட்ரோபி அதிகரிப்பை வெளிப்படுத்துகிறோம்:

இந்த வெளிப்பாட்டை ஒருங்கிணைத்து பெறுவோம்:

(9-50)

என்ட்ரோபியின் மாற்றத்தை மற்றொரு ஜோடி நிலை அளவுருக்கள் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம் - அழுத்தம் மற்றும் தொகுதி. இதைச் செய்ய, நீங்கள் ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகளின் வெப்பநிலையை ஒரு சிறந்த வாயுவின் நிலையின் சமன்பாட்டிலிருந்து அழுத்தம் மற்றும் அளவு மூலம் வெளிப்படுத்த வேண்டும் மற்றும் அவற்றை (9-50) மாற்ற வேண்டும்:

(9-51)

வாயுவை வெற்றிடத்தில் சமவெப்ப விரிவாக்கத்துடன், T 1 = T 2, அதாவது சூத்திரத்தின் முதல் சொல் (9-47) பூஜ்ஜியமாக இருக்கும் மற்றும் என்ட்ரோபியின் மாற்றம் இரண்டாவது காலத்தால் மட்டுமே தீர்மானிக்கப்படும்:

(9-52)

என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுவதற்கு பல சந்தர்ப்பங்களில் குறைக்கப்பட்ட வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துவது வசதியானது என்ற உண்மை இருந்தபோதிலும், குறைக்கப்பட்ட வெப்பமும் என்ட்ரோபியும் வேறுபட்டவை, ஒரே மாதிரியான கருத்துக்கள் அல்ல என்பது தெளிவாகிறது.

கண்டுபிடிக்கலாம் என்ட்ரோபியின் இயற்பியல் பொருள் . இதைச் செய்ய, உள் ஆற்றல் மாறாத ஒரு சமவெப்ப செயல்முறைக்கு சூத்திரத்தை (9-52) பயன்படுத்துகிறோம், மேலும் குணாதிசயங்களில் சாத்தியமான அனைத்து மாற்றங்களும் தொகுதியில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் மட்டுமே ஏற்படுகின்றன. வாயுவால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட தொகுதிக்கு இடையிலான உறவைக் கருத்தில் கொள்வோம் சமநிலை நிலை, வாயு துகள்களின் இடஞ்சார்ந்த மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையுடன். வாயுத் துகள்களின் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கை, ஒரு வாயுவின் கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட் ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பாக உணரப்படும் உதவியுடன், பின்வருமாறு கணக்கிடலாம். d~10 –10 மீ (மூலக்கூறின் பயனுள்ள விட்டத்தின் அளவின் வரிசையின்) பக்கத்துடன் முழு கனசதுரக் கலங்களாக முழு அளவையும் பிரிப்போம். அத்தகைய கலத்தின் அளவு d 3 க்கு சமமாக இருக்கும். முதல் நிலையில், வாயு தொகுதி V 1 ஐ ஆக்கிரமிக்கிறது, எனவே, அடிப்படை உயிரணுக்களின் எண்ணிக்கை, அதாவது, இந்த நிலையில் மூலக்கூறுகள் ஆக்கிரமிக்கக்கூடிய N 1 இடங்களின் எண்ணிக்கை சமமாக இருக்கும்.
. இதேபோல், தொகுதி V 2 உடன் இரண்டாவது மாநிலத்திற்கு நாம் பெறுகிறோம்
. மூலக்கூறுகளின் நிலைகளில் மாற்றம் ஒரு புதிய மைக்ரோஸ்டேட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது என்பதை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். மைக்ரோஸ்டேட்டில் ஏற்படும் ஒவ்வொரு மாற்றமும் மேக்ரோஸ்டேட்டில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்காது. மூலக்கூறுகள் N 1 இடங்களை ஆக்கிரமிக்க முடியும் என்று வைத்துக்கொள்வோம், பின்னர் இந்த N 1 கலங்களில் உள்ள எந்த மூலக்கூறுகளின் இடங்களையும் மாற்றுவது புதிய மேக்ரோஸ்டேட்டுக்கு வழிவகுக்காது. இருப்பினும், மூலக்கூறுகள் மற்ற செல்களுக்கு மாறுவது அமைப்பின் மேக்ரோஸ்டேட்டில் மாற்றத்திற்கு வழிவகுக்கும். கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட்டுடன் தொடர்புடைய வாயுவின் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையை இந்த வாயுவின் துகள்களை அடிப்படை கலங்களில் வைப்பதற்கான வழிகளின் எண்ணிக்கையைத் தீர்மானிப்பதன் மூலம் கணக்கிட முடியும். கணக்கீடுகளை எளிதாக்க, ஒரு சிறந்த வாயுவின் 1 மோலைக் கவனியுங்கள். ஒரு சிறந்த வாயுவின் 1 மோலுக்கு, சூத்திரம் (9-52) இப்படி இருக்கும்:

(9-53)

தொகுதி V 1 ஐ ஆக்கிரமித்துள்ள அமைப்பின் மைக்ரோஸ்டேட்டுகளின் எண்ணிக்கை Г 1 ஆல் குறிக்கப்படும் மற்றும் N 1 கலங்களில் (இடங்கள்) 1 மோல் வாயுவில் உள்ள மூலக்கூறுகளின் N A (அவோகாட்ரோவின் எண்) இடங்களின் எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படும்:
. இதேபோல், தொகுதி V 2 ஐ ஆக்கிரமித்துள்ள கணினியின் மைக்ரோஸ்டேட்கள் G 2 எண்ணிக்கையைக் கணக்கிடுகிறோம்:
.

ith மேக்ரோஸ்டேட்டை உணரக்கூடிய மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கை Г i என்று அழைக்கப்படுகிறது வெப்ப இயக்கவியல் நிகழ்தகவு இந்த மேக்ரோஸ்டேட். தெர்மோடைனமிக் நிகழ்தகவு Г ≥ 1.

Г 2 /Г 1 விகிதத்தைக் கண்டுபிடிப்போம்:

இலட்சிய வாயுக்களுக்கு, மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையை விட இலவச இடங்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாக உள்ளது, அதாவது, N 1 >>N A மற்றும் N 2 >>N A. . பின்னர், N 1 மற்றும் N 2 எண்களின் வெளிப்பாட்டை தொடர்புடைய தொகுதிகள் மூலம் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதால், நாம் பெறுகிறோம்:

இங்கிருந்து நாம் தொகுதிகளின் விகிதத்தை தொடர்புடைய மாநிலங்களின் வெப்ப இயக்கவியல் நிகழ்தகவுகளின் விகிதத்தின் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம்:

(9-54)

(9-54) ஐ (9-53) இல் மாற்றவும் மற்றும் பெறவும்:
. மோலார் வாயு மாறிலி மற்றும் அவகாட்ரோ எண் ஆகியவற்றின் விகிதத்தைக் கருத்தில் கொண்டு, போல்ட்ஸ்மேனின் மாறிலி உள்ளது. கே, மேலும் இரண்டு அளவுகளின் விகிதத்தின் மடக்கை இந்த அளவுகளின் மடக்கைகளின் வேறுபாட்டிற்கு சமமாக உள்ளது, நாங்கள் பெறுகிறோம்: இதிலிருந்து அந்த நிலை S i இன் என்ட்ரோபியானது கொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட் உணரப்படும் மைக்ரோஸ்டேட்களின் எண்ணிக்கையின் மடக்கையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்று முடிவு செய்யலாம்:

(9-55)

சூத்திரம் (9-55) என்று அழைக்கப்படுகிறது போல்ட்ஸ்மேனின் சூத்திரம் அதை முதலில் பெற்று புரிந்து கொண்டவர் எண்ட்ரோபியின் புள்ளியியல் பொருள் , எப்படி கோளாறு செயல்பாடுகள் . போல்ட்ஸ்மேனின் சூத்திரம் சூத்திரத்தை விட பொதுவான பொருளைக் கொண்டுள்ளது (9-53), அதாவது, இது சிறந்த வாயுக்களுக்கு மட்டுமல்ல, என்ட்ரோபியின் இயற்பியல் அர்த்தத்தையும் வெளிப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. அமைப்பு மேலும் உத்தரவிட்டது, தி குறைவான எண்ணிக்கைகொடுக்கப்பட்ட மேக்ரோஸ்டேட் உணரப்படும் மைக்ரோஸ்டேட்கள், அமைப்பின் என்ட்ரோபி குறைவாக இருக்கும். ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பில் என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்பு, மீளமுடியாத செயல்முறைகள் நிகழ்கின்றன, இது சமநிலையின் மிகவும் சாத்தியமான நிலையின் திசையில் அமைப்பின் இயக்கத்தைக் குறிக்கிறது. என்று சொல்லலாம் என்ட்ரோபி உள்ளது ஒழுங்கின்மை அளவு அமைப்புகள்; எவ்வளவு கோளாறு இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமாக என்ட்ரோபியும் இருக்கும். இது என்ட்ரோபியின் இயற்பியல் பொருள் .

என்ட்ரோபி

ஒரு அமைப்பின் என்டல்பியில் ஏற்படும் மாற்றம் ஒரு வேதியியல் எதிர்வினையின் தன்னிச்சையான செயல்பாட்டிற்கான ஒரே அளவுகோலாக செயல்பட முடியாது, ஏனெனில் பல எண்டோடெர்மிக் செயல்முறைகள் தன்னிச்சையாக நிகழ்கின்றன. இது சில உப்புகள் (உதாரணமாக, NH 4NO 3) தண்ணீரில் கரைந்து, கரைசலின் குறிப்பிடத்தக்க குளிர்ச்சியுடன் சேர்ந்து விளக்கப்படுகிறது. அதிக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட (அதிக குழப்பமான) நிலைக்கு தன்னிச்சையாக மாறுவதற்கான திறனை தீர்மானிக்கும் மற்றொரு காரணியை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வது அவசியம்.

என்ட்ரோபி (எஸ்) என்பது மாநிலத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் செயல்பாடு ஆகும், இது அமைப்பின் சீர்குலைவு (கோளாறு) அளவீடாக செயல்படுகிறது. என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் எண்டோடெர்மிக் செயல்முறைகள் ஏற்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறு உள்ளது, ஏனெனில் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புகள்தன்னிச்சையாக நிகழும் செயல்முறையின் என்ட்ரோபி Δ அதிகரிக்கிறது எஸ் > 0 (வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி).

எல். போல்ட்ஸ்மேன் என்ட்ரோபியை ஒரு அமைப்பின் நிலை (கோளாறு) வெப்ப இயக்கவியல் நிகழ்தகவு என வரையறுத்தார். டபிள்யூ. அமைப்பில் உள்ள துகள்களின் எண்ணிக்கை அதிகமாக இருப்பதால் (அவோகாட்ரோவின் எண் என் A = 6.02∙10 23), பின்னர் என்ட்ரோபியானது அமைப்பின் நிலையின் வெப்ப இயக்கவியல் நிகழ்தகவின் இயற்கை மடக்கைக்கு விகிதாசாரமாகும் டபிள்யூ:

ஒரு பொருளின் 1 மோலின் என்ட்ரோபியின் பரிமாணம் வாயு மாறிலியின் பரிமாணத்துடன் ஒத்துப்போகிறது ஆர்மற்றும் J∙ mol –1∙K –1க்கு சமம். என்ட்ரோபி மாற்றம் *) மீளமுடியாத மற்றும் மீளக்கூடிய செயல்முறைகளில் உறவுகளால் தெரிவிக்கப்படுகிறது Δ எஸ் > கே / டிமற்றும் Δ எஸ் = கே / டி. எடுத்துக்காட்டாக, உருகும் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் Δ உருகும் வெப்பத்திற்கு (என்டல்பி) சமம் எஸ் pl = Δ எச் pl/ டி pl ஒரு வேதியியல் எதிர்வினைக்கு, என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் என்டல்பியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைப் போன்றது

*) கால என்ட்ரோபி Q/T (குறைக்கப்பட்ட வெப்பம்) விகிதம் மூலம் கிளாசியஸ் (1865) அறிமுகப்படுத்தினார்.

இங்கே Δ எஸ்° நிலையான நிலையின் என்ட்ரோபிக்கு ஒத்திருக்கிறது. நிலையான என்ட்ரோபீஸ் எளிய பொருட்கள்பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இல்லை. மற்ற தெர்மோடைனமிக் செயல்பாடுகளைப் போலல்லாமல், முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் ஒரு சிறந்த படிக உடலின் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியமாகும் (பிளாங்கின் போஸ்டுலேட்), ஏனெனில் டபிள்யூ = 1.

ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு பொருள் அல்லது உடல் அமைப்புகளின் என்ட்ரோபி முழுமையான மதிப்பு. அட்டவணையில் 4.1 நிலையான என்ட்ரோபிகளைக் காட்டுகிறது எஸ்° சில பொருட்கள்.

கலவை	(J∙mol –1∙K –1)	கலவை	(J∙mol –1∙K –1)
சி(டி)வைரம்
சி(டி)கிராஃபைட்







		iso-C 4H 10(g)

அட்டவணை 4.1.

சில பொருட்களின் நிலையான என்ட்ரோபிகள்.

மேஜையில் இருந்து 4.1 என்ட்ரோபி இதைப் பொறுத்தது:

ஒரு பொருளின் மொத்த நிலை. திடத்திலிருந்து திரவ நிலைக்கு மற்றும் குறிப்பாக வாயு நிலைக்கு (நீர், பனி, நீராவி) மாறும்போது என்ட்ரோபி அதிகரிக்கிறது.
ஐசோடோபிக் கலவை (H 2O மற்றும் D 2O).
ஒத்த சேர்மங்களின் மூலக்கூறு எடை (CH 4, C 2H 6, n-C 4H 10).
மூலக்கூறின் அமைப்பு (n-C 4H 10, iso-C 4H 10).
படிக அமைப்பு (அலோட்ரோபி) - வைரம், கிராஃபைட்.

இறுதியாக, அத்தி. 4.3 வெப்பநிலையில் என்ட்ரோபியின் சார்புநிலையை விளக்குகிறது.

இதன் விளைவாக, அதிக வெப்பநிலை, ஒழுங்கின்மை நோக்கிய அமைப்பின் போக்கு அதிகமாகும். அமைப்பு மற்றும் வெப்பநிலையின் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் தயாரிப்பு டிΔ எஸ்இந்த போக்கை அளவிடுகிறது மற்றும் அழைக்கப்படுகிறது என்ட்ரோபி காரணி.

"கெமிக்கல் தெர்மோடைனமிக்ஸ். என்ட்ரோபி" என்ற தலைப்பில் சிக்கல்கள் மற்றும் சோதனைகள்

இரசாயன கூறுகள். வேதியியல் உறுப்பு அறிகுறிகள் - ஆரம்ப இரசாயன கருத்துக்கள் மற்றும் கோட்பாட்டு கருத்துக்கள், தரங்கள் 8–9
பாடங்கள்: 3 பணிகள்: 9 தேர்வுகள்: 1