ترموډینامیکي تعادل

د ويکيپېډيا، وړیا پوهنغونډ له خوا
و اصلی برخی ته ورشی د پلټنې ځای ته ورټوپ کړی

ترموډینامیکي تعادل د ترموډینامیک علم مسلم اصل یا اکسیومي مفهوم دی. دا تعادل د واحد ترموډینامیکي سیستم داخلي حالت دی یا د څو ترموډینامیکي سیستمونو ترمنځ اړیکه ده، چې د لږ یا ډېر نفوذ وړ یا د نفوذ ضد دېوالونو په وسیله نښلول شوي دي. په ترموډینامیکي تعادل کې د سیستم دننه یا د سیستمونو ترمنځ د مادې یا انرژي خالص میکروسکوبي جریانونه نه شته. یو سیستم چې په خپل داخلي ترموډینامیکي تعادل حالت کې وي، هېڅ میکروسکوپي بدلون په کې نه پېښېږي.  

هغه سیستمونه چې په متقابل ترموډینامیکي تعادل کې دي، په ورته وخت کې په متقابل حرارتي، میخانیکي، کیمیاوي او وړانګیز تعادل کې هم دي. سیستمونه په یو ډول متقابل تعادل کې پاتې کېدای شي، په داسې حال کې چې په نورو کې نه شي پاتې کېدای. په ترموډینامیکي تعادل کې، د تعادل ټول ډولونه یو ځل او د نامعلوم وخت لپاره ساتل کېږي، تر هغه چې د ترموډینامیکي عملیو له خوا ګډوډ شي. په یو مکروسکوپي تعادل کې، په بشپړ ډول یا تقریباً په بشپړ ډول متوازنې مایکروسکوپي تبادلې پېښېږي، دا د مکروسکوپي تعادل د مفهوم فزیکي شرح ده.  

د داخلي ترموډینامیکي تعادل په حالت کې ترموډینامیکي سیستم د حرارت یوشان فضایي درجه لري. د حرارت درجې پرته، د شدت خاصیتونه یې ښايي د نه بدلېدونکي اوږد واټن د ځواک ساحې له خوا چې د چاپېریال له خوا یې ورباندې تپل شوې، فضايي نامتجانس حالت ته ولېږدول شي.  

هغه سیستمونه چې په نامتعادل حالت کې دي، برعکس د مادې یا انرژي خالص جریانونه په کې موجود دي. که چېرې دا ډول بدلونونه په داسې سیستم کې پېښ شي، چې مخکې په کې نه وو پېښ شوي، ویل کېږي چې دا سیستم  د لوړ ثبات په تعادل کې دی.

که څه هم په پراخه کچه "قانون" نه بلل کېږي، خو دا د ترموډینامیک علم عمومي فرض دی چې د ترموډینامیکي تعادل حالتونه موجود دي. د ترموډینامیک علم دویم قانون څرګندوي چې: کله چې د موادو منزوي جسم د تعادل حالت څخه پیل کېږي، چې په ډول ډول حالتونو کې یې اجزا د لږ یا ډېر نفوذ وړ یا د نفوذ ضد جدارونو پر مټ ساتل کېږي او د ترموډینامیکي عملیې جدارونه لرې کوي یا نور یې هم د نفوذ وړ کوي، بیا په خپله د داخلي ترموډینامیکي تعادل خپل نوي حالت ته رسي او دا د اجزاوو د انتروپي له مجموعي زیاتوالي سره مل دی.  

کتنه[سمول]

کلاسیک ترموډینامیک علم د ډینامیکي تعادل حالتونو په اړه دی. په ترموډینامیکي تعادل کې د سیستم حالت هغه حالت دی چې د هغه لپاره یو څه ترموډینامیکي پوتنشیل لږ تر لږه  ته ټیټېږي (د کارول ولتاژ په نشتوالي کې) یا د هغه لپاره انتروپي ( ) حد اکثر ته پورته کېږي. دا ډول پوتنشیل د تړلي سیستم لپاره په ثابت حجم او د حرارت په ثابته درجه کې (چې د حرارت حمام له خوا کنټرول کېږي) د هیلمولتز آزاده انرژي ( ) ده:  [۱]

بل پوتنشیل چې د ګیبس آزاده انرژي ( ) ده، د حرارت په ثابته درجه او ثابت فشار کې چې دواړه د چاپېریال له خوا کنټرول کېږي د يوه تړلي سیستم په ترموډینامیکي تعادل کې حد اقل ته ټيټېږي:

چي  د حرارت ترموډینامیکي مطلقه درجه،  فشار،  انتروپي،   حجم او   د سیستم داخلي انرژي ده. په بل عبارت (د کارول شوي ولتاژ په نشتوالي کی) تر دې شرایطو لاندې {\displaystyle \Delta G=0} د کیمیاوي تعادل لپاره لازم شرط دی.   

ترموډینامیکي تعادل یو ځانګړی ثابت ساکن حالت دی، چې سیستم د اوږدې مودې لپاره د خپل چاپېریال سره د غبرګون له امله هغه ته نږدې کېږي یا په پای کې هرومرو ورته رسېږي. پورتني ذکر شوي پوتنشیلونه په ریاضيکي ډول د ترموډینامیکي کمیتونو په توګه جوړ شوي، چې په مشخص چاپېریال کې تر ځانګړو شرایطو لاندې له کم نه کم ته رسول کېږي.  

حالات[سمول]

  • د یوه بشپړ منزوي سیستم لپاره،  په ترموډینامیکي تعادل کې اعظمي دی.  
  • د حرارت په تنظیم شوې درجه او په تنظیم شوي حجم کې د یوه تړلي سیستم لپاره،  په ترموډینامیکي تعادل کې حداقل ده. 
  • له کارول شوي ولتاژ پرته د حرارت په تنظیم شوې درجه او په تنظیم شوي حجم کې د تړلي سیستم لپاره،  په ترموډینامیکي تعادل کې حد اقل ده.  

د تعادل بېلابېل ډولونه په لاندې ډول لاس ته راځي:  

  • دوه سیستمونه چې د حرارت درجه یې یو شان وي، په حرارتي تعادل کې دي. 
  • دوه سیستمونه چې فشارونه یې یو شان وي په میخانیکي تعادل کې دي. 
  • دوه سیستمونه چې  کیمیاوي پوتنشیل یې یو شان وي، په منتشره تعادل کې دي. 
  • ټول قوې متوازن دي او هېڅ د پام وړ بهرنی محرکه قوه وجود نه لري. 

د سیستمونو ترمنځ د تبادلوي تعادل اړیکه [سمول]

د ترموډینامیکي سیستم چاپېریال هم زیاتره کېدای شي، د بل ترموډینامیک سیستم په توګه په پام کې ونیول شي. په دې نظر کې کېدای شي سیستم او چاپېریال یې په متقابل تماس کې دوه سیستمونه وګڼل شي، چې د اوږد واټن ځواکونه هم دوی یو بل سره نښلوي. د سیستم چاپېر د دغو دوو سیستمونو تر منځ د مجاورت سطحه یا سرحد ګڼل کېږي. په ترموډینامیکي شکلیاتو کې، دا سطحه د نفوذي وړتیا د ځانګړو خاصیتونو لرونکې په توګه انګېرل کېږي. د بېلګې په توګه، د مجاورت سطحه کېدای شي یوازې د حرارت لپاره د نفوذ وړ وي او انرژي یوازې د حرارت په بڼه پرېږدي چې ولېږدول شي. ورپسې، ویل کېږي چې دا دواړه سیستمونه په حرارتي تعادل کې دي، داسې چې د اوږد واټن ځواکونه په موقع نه بدلېدونکي وي او د حرارت په توګه د انرژي لېږد د دوی تر منځ ورو شي او په پای کښې د تل لپاره درېدیږي؛ دا د تماس تعادل یوه بېلګه ده. د تماس تعادل نور ډولونه د ځانګړې نفوذي وړتیا د نورو ډولونو په واسطه تعریف کېږي. کله چې دوه سیستمونه د نفوذي وړتیا یوه ځانګړي ډول ته په پام سره په تماس تعادل کې وي، دوی د شدید متحول مشترک قیمتونه لري، چې د نفوذي وړتیا په دې ځانګړي ډول پورې تعلق لري. د داسې شدتي متحولینو بېلګې حرارت، فشار، کیمیاوي پوتنشیل دي.   [۲]

د تماس تعادل کېدای شي، د تبادلوي تعادل په توګه هم په پام کې ونیول شي. په تماسي تعادل کې د دوو سیستمونو ترمنځ د ځینو مقدارونو د لېږد د کچې صفري توازن موجود دی. مثلاً: یو دېوال چې یوازې حرارت ته د نفوذ وړ وي، د حرارت په بڼه د داخلي انرژۍ د انتشار کچې د دواړو سیستمونو ترمنځ مساوي او متقابل دي. د دوو سیستمونو تر منځ د حرارت عایق دېوال یوازې هغې انرژۍ ته چې د کار په بڼه لېږدول کېږي، د نفوذ وړ دی؛ په میخانیکي تعادل کې د دوی ترمنځ د کار په بڼه د انرژۍ د لېږد کچې مساوي او متقابلې دي. که دېوال یو ساده دېوال وي، نو په هغه کې د حجم د لېږد کچې هم مساوي او متقابلې دي او  په دواړو خواوو کې یې فشارونه مساوي دي. که د حرارت عایق دېوال ډېر پېچلی وي، په یو ډول رافعوي قوې سره، چې د مساحت نسبت لري، نو په تبادلوي تعادل کې د دواړو سیستمونو فشارونه د حجم د تبادلوي نسبت سره معکوس نسبت لري؛ دا کار د کار په بڼه د لېږد د کچو صفري توازن ساتي. 

د وړانګو تبادله کېدای شي، د بل ډول دوو جلا سیستمونو ترمنځ پېښ شي. د وړانګو تبادلوي تعادل هغه وخت بریالی کېږي چې دواړه سیستمونه د حرارت یو شان درجه ولري.  [۳]

د يوه سیستم د داخلي تعادل ترموډینامیکي حالت  [سمول]

د مادې یوه ټولګه کېدای شي، د خپل چاپېریال څخه په بشپړ ډول منزوی یا مجزا وي. که چېرې د ناڅرګندې مودې لپاره لاس ناخوړلې پاتې شي، کلاسیک ترموډینامیک فرض کوي چې هغه په داسې حالت کې ده چې هېڅ بدلون په کې نه راځي او هېڅ جریانونه په کې نه وي. دا د داخلي تعادل ترموډینامیکي حالت دی. (دا فرضیه کله ناکله، خو اکثراً نه، د ترموډینامیک د " لومړۍ منفي"  قانون په نوم یادېږي. په یوه درسي کتاب کې دې ته  "صفري قانون" وايي او څرګندوي چې لیکوالان دې عنوان ته، د هغه ډېر رایج تعریف په پرتله چې ظاهراً د فولر له لوري وړاندیز شوی ؤ، ډېر وړ او مناسب بولي.)  [۴][۵][۶][۷]

داسې حالتونه په کلاسیک یا تعادلي ترموډینامیک کې اصلي موضوع ده ، ځکه چې دا د سیستم یوازیني حالتونه دي چې په هغه موضوع کې واضح بلل کېږي.  د تماس تعادل یو سیستم د بل سیستم سره د ترموډینامیکي عملیې په واسطه منزوي کېدای شي او د منزوي کېدو په حالت کې هېڅ بدلون په کې نه رامنځ ته کېږي. نو د تماس تعادل اړوند یو سیستم د بل سیستم سره هم کېدی شي، د داخلي ترموډینامیکي تعادل په خپل حالت کې وګڼل شي. 

سرچينې[سمول]

  1. Mortimer, R. G. Physical Chemistry, 3rd ed., p. 157, Academic Press, 2008.
  2. Münster, A. (1970), p. 49.
  3. Planck. M. (1914), p. 40.
  4. Haase, R. (1971), p. 4.
  5. Callen, H.B. (1960/1985), p. 26.
  6. Marsland, Robert; Brown, Harvey R.; Valente, Giovanni (2015). [اصطلاحي تېروتنه: د ناپېژندلې ليکنښې لوښه "۱". "Time and irreversibility in axiomatic thermodynamics"]. American Journal of Physics 83 (7): 628–634. doi:10.1119/1.4914528. Bibcode2015AmJPh..83..628M. 
  7. Uhlenbeck, G.E., Ford, G.W. (1963), p. 5.