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4.14: उष्मागतिकी का दूसरा नियम - जीव विज्ञान

4.14: उष्मागतिकी का दूसरा नियम - जीव विज्ञान


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कार्य करने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने, बदलने और उपयोग करने के एक जीवित कोशिका के प्राथमिक कार्य सरल लग सकते हैं। कड़ाई से बोलते हुए, कोई भी ऊर्जा हस्तांतरण पूरी तरह से कुशल नहीं है, क्योंकि कुछ ऊर्जा अनुपयोगी रूप में खो जाती है।

भौतिक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण अवधारणा क्रम और अव्यवस्था (यादृच्छिकता के रूप में भी जाना जाता है) की है। एक प्रणाली द्वारा अपने परिवेश में जितनी अधिक ऊर्जा खो दी जाती है, उतनी ही कम व्यवस्थित और अधिक यादृच्छिक प्रणाली होती है। वैज्ञानिक एक प्रणाली के भीतर यादृच्छिकता या विकार के माप को एन्ट्रापी कहते हैं। उच्च एन्ट्रॉपी का अर्थ है उच्च विकार और निम्न ऊर्जा (चित्र 1)। एन्ट्रापी को बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक छात्र के शयनकक्ष के बारे में सोचें। अगर इसमें कोई ऊर्जा या काम नहीं लगाया जाता, तो कमरा जल्दी ही गन्दा हो जाता। यह एक बहुत ही अव्यवस्थित अवस्था में मौजूद होगा, उच्च एन्ट्रापी में से एक। कमरे को साफ-सफाई और व्यवस्था की स्थिति में वापस लाने के लिए, छात्र के काम करने और सब कुछ दूर करने के रूप में ऊर्जा को सिस्टम में डाला जाना चाहिए। यह राज्य निम्न एन्ट्रॉपी में से एक है। इसी तरह, एक कार या घर को व्यवस्थित स्थिति में रखने के लिए लगातार काम के साथ बनाए रखा जाना चाहिए। अकेला छोड़ दिया, जंग और क्षरण के माध्यम से घर या कार की एन्ट्रापी धीरे-धीरे बढ़ जाती है। अणु और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अलग-अलग मात्रा में एन्ट्रापी भी होती है। उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे रासायनिक प्रतिक्रियाएँ संतुलन की स्थिति में पहुँचती हैं, एन्ट्रापी बढ़ती है, और जैसे-जैसे अणु एक स्थान पर उच्च सांद्रता में फैलते और फैलते हैं, एन्ट्रापी भी बढ़ती है।

इसे स्वयं आज़माएं

यह समझने के लिए एक सरल प्रयोग स्थापित करें कि ऊर्जा कैसे स्थानांतरित होती है और एन्ट्रापी में परिवर्तन कैसे होता है।

  1. बर्फ का एक टुकड़ा लें। यह ठोस रूप में पानी है, इसलिए इसका उच्च संरचनात्मक क्रम है। इसका अर्थ है कि अणु बहुत अधिक गति नहीं कर सकते हैं और एक निश्चित स्थिति में हैं। बर्फ का तापमान 0°C होता है। नतीजतन, सिस्टम की एन्ट्रापी कम है।
  2. बर्फ को कमरे के तापमान पर पिघलने दें। अब द्रव जल में अणुओं की स्थिति क्या है? ऊर्जा हस्तांतरण कैसे हुआ? क्या सिस्टम की एन्ट्रॉपी अधिक या निम्न है? क्यों?
  3. पानी को उसके क्वथनांक तक गर्म करें। जब पानी गर्म किया जाता है तो सिस्टम की एन्ट्रॉपी का क्या होता है?

सभी भौतिक प्रणालियों के बारे में इस तरह से सोचा जा सकता है: जीवित चीजें उच्च क्रम में हैं, कम एन्ट्रापी की स्थिति में निरंतर ऊर्जा इनपुट को बनाए रखने की आवश्यकता होती है। चूंकि जीवित प्रणालियां ऊर्जा-भंडारण अणुओं को लेती हैं और उन्हें रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बदल देती हैं, इसलिए वे इस प्रक्रिया में उपयोग करने योग्य ऊर्जा की कुछ मात्रा खो देते हैं, क्योंकि कोई भी प्रतिक्रिया पूरी तरह से कुशल नहीं होती है। वे अपशिष्ट और उप-उत्पाद भी उत्पन्न करते हैं जो उपयोगी ऊर्जा स्रोत नहीं हैं। यह प्रक्रिया सिस्टम के परिवेश की एन्ट्रापी को बढ़ाती है। चूंकि सभी ऊर्जा हस्तांतरण के परिणामस्वरूप कुछ उपयोगी ऊर्जा का नुकसान होता है, थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम कहता है कि प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण या परिवर्तन ब्रह्मांड की एन्ट्रॉपी को बढ़ाता है। भले ही जीवित चीजें उच्च क्रम में हैं और कम एन्ट्रापी की स्थिति बनाए रखती हैं, ब्रह्मांड की एन्ट्रापी कुल मिलाकर लगातार बढ़ रही है क्योंकि प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण के साथ प्रयोग करने योग्य ऊर्जा की हानि होती है। अनिवार्य रूप से, सार्वभौमिक एन्ट्रापी में इस निरंतर वृद्धि के खिलाफ जीवित चीजें लगातार कठिन लड़ाई में हैं।


4.14: उष्मागतिकी का दूसरा नियम - जीव विज्ञान

ऊष्मप्रवैगिकी के चार नियम हैं, हालांकि इस पाठ्यक्रम के लिए केवल पहले दो ही प्रासंगिक हैं:

  1. ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जा सकता है या विभिन्न रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन इसे बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है।
  2. किसी भी प्रणाली में, एन्ट्रापी (ऊर्जा की मात्रा) या तो बढ़ेगी या वही रहेगी।

इस परिणाम में, हम ठीक से सीखेंगे कि जीव विज्ञान को समझने के लिए ये नियम कैसे महत्वपूर्ण हैं।

सीखने के मकसद

  • एक खुली और एक बंद प्रणाली के बीच अंतर करें
  • समझें कि थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम जैविक प्रणालियों पर कैसे लागू होता है
  • समझें कि ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम जैविक प्रणालियों पर कैसे लागू होता है

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम को खोलना

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम निश्चित रूप से सभी भौतिकी में सबसे चर्चित सिद्धांतों में से एक के रूप में योग्य है। आप किससे पूछते हैं इसके आधार पर, यह या तो अविश्वसनीय रूप से रहस्यमय है या काफी सांसारिक है। कुछ भौतिक विज्ञानी सोचते हैं कि दूसरा नियम समय और ब्रह्मांड की उत्पत्ति जैसे मौलिक विचारों से जुड़ा है, 1 फिर भी यह रोजमर्रा के अनुभवों का एक पहलू भी है, जैसे कि सुबह की कॉफी का प्याला कैसे ठंडा हो जाता है, या यह तथ्य कि आप हाथापाई नहीं कर सकते एक अंडा। दूसरा नियम रॉक बैंड म्यूज़ियम द्वारा भी लागू किया गया है, यह समझाने के लिए कि क्यों, उनके विचार में, आर्थिक विकास अधिक समय तक जारी नहीं रह सकता है। 2 हालांकि, दूसरा कानून वास्तव में क्या है (और यह सच क्यों है) की स्पष्ट व्याख्या खोजने की कोशिश करना एक निराशाजनक अनुभव हो सकता है।

कट्टरपंथी ईसाई पत्रिका के एक अंक को पढ़ते हुए, मैंने पहली बार किशोरी के रूप में दूसरे कानून का सामना किया निर्माण, मुझे मेरी दादी द्वारा दिया गया। चूंकि लेख के लेखक जैविक विकास के खिलाफ बहस करना चाहते थे, इसने दावा किया कि थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम का अर्थ है कि विकास असंभव है। दूसरे नियम की इसकी परिभाषा थी कि विकार हमेशा समय के साथ बढ़ता है। पहली नज़र में, यह प्राकृतिक चयन द्वारा विकास के साथ असंगत प्रतीत होता है, जो समय के साथ अधिक जटिल, "बेहतर डिज़ाइन किए गए" जीवों को जन्म दे सकता है। 3 उस समय, मैंने सोचा था कि यह संभावना नहीं है कि मुख्यधारा का जीव विज्ञान मुख्यधारा के भौतिकी का स्पष्ट रूप से खंडन करेगा, इसलिए मुझे इस तर्क पर संदेह रहा, भले ही मैं उस समय इंटरनेट पर पाए गए प्रतिवादों को नहीं समझ सका।

अपने पहले विश्वविद्यालय भौतिकी पाठ्यक्रम के दौरान, जब मुझे पता चला कि हम थर्मोडायनामिक्स का अध्ययन कर रहे हैं, तो मैं उत्साहित था। अंत में, मैंने सोचा, मैं दूसरे कानून को ठीक से समझ पाऊंगा (दूसरे के साथ, कम लोकप्रिय कानून)। काश, एक अच्छा लेक्चरर होने के बावजूद मेरी उम्मीदें पूरी नहीं होतीं। विकास, अर्थशास्त्र, या ब्रह्मांड विज्ञान जैसे बड़े-चित्र वाले मुद्दों पर चर्चा करने के बजाय, हमने रेफ्रिजरेटर और भाप इंजन की अधिकतम संभव दक्षता पर काम किया। मुझे यकीन है कि ये अपने तरीके से दिलचस्प हैं, लेकिन मैं निराश था।

हमने जिस दूसरे नियम का अध्ययन किया वह गर्मी और तापमान की अवधारणाओं से संबंधित था, और कुछ और। दूसरे नियम के इस संस्करण का एक परिचित परिणाम यह है कि गर्मी हमेशा एक गर्म वस्तु से एक कूलर की ओर बहती है, न कि दूसरी तरफ। आपकी सुबह की कॉफी का प्याला ठंडा हो जाता है, और इसके चारों ओर की हवा गर्म हो जाती है, यह कमरे को ठंडा करते समय और अधिक गर्म नहीं होती है, भले ही यह संभावना ऊर्जा के संरक्षण जैसे भौतिकी के अन्य नियमों के अनुकूल हो।

दूसरे नियम को नामक मात्रा को परिभाषित करके औपचारिक रूप दिया जाता है एन्ट्रापी. जब ऊष्मा एक वस्तु से दूसरी वस्तु में प्रवाहित होती है, तो पहली वस्तु की एन्ट्रापी उस मात्रा से कम हो जाती है, जो उसके तापमान पर निर्भर करती है। एन्ट्रापी में परिवर्तन ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को स्थानांतरित करता है, क्यू (आमतौर पर जूल में मापा जाता है), वस्तु के तापमान से विभाजित, टी1, केल्विन में मापा जाता है। जब वही ऊष्मा ऊर्जा किसी अन्य वस्तु में प्रवाहित होती है, तो उस वस्तु की एन्ट्रापी ऊपर जाती है क्यू दूसरी वस्तु के तापमान से विभाजित, टी2. ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम को तब कहा जा सकता है, यदि आप उन सभी वस्तुओं की एन्ट्रापी में सभी परिवर्तनों को जोड़ते हैं जिनका आप अध्ययन कर रहे हैं, तो परिणाम एक सकारात्मक संख्या या शून्य होना चाहिए। यह नकारात्मक नहीं हो सकता। दूसरे शब्दों में, कुल एन्ट्रापी या तो बढ़नी चाहिए या वही रहना चाहिए। जब एक कप कॉफी ठंडी हो जाती है तो इसकी एन्ट्रापी कम हो जाती है, लेकिन इसके परिवेश की एन्ट्रापी और भी अधिक मात्रा में बढ़ जाती है, क्योंकि कॉफी परिवेश से अधिक गर्म होती है।

दूसरे नियम के संस्करण का मैंने अभी-अभी वर्णन किया है, जिसे आमतौर पर 19वीं शताब्दी के जर्मन भौतिक विज्ञानी रूडोल्फ क्लॉसियस के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है, निश्चित रूप से इसके उपयोग हैं। हालाँकि, यह उस ऊँचे मौलिक सिद्धांत से बहुत दूर है जिसकी मुझे सीखने की उम्मीद थी। इसका विकासवाद से क्या लेना-देना था? यह भ्रम कि जीवों को अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया है, गर्मी के हस्तांतरण से कोई लेना-देना नहीं है। इसका अर्थव्यवस्था से कोई लेना-देना नहीं है, बहुत परोक्ष रूप से छोड़कर, क्योंकि मशीनें उपयोगी हैं और दूसरा कानून कुछ प्रकार की मशीनों को प्रतिबंधित करता है।

भ्रामक रूप से, जैसा कि हमने दूसरे कानून के क्लॉसियस संस्करण को सीखा, हमने इस एनिमेटेड जीआईएफ में दिखाए गए गैस प्रसार जैसी घटनाओं पर भी चर्चा की:

एनीमेशन में, बैंगनी गैस परमाणु बॉक्स के बीच में क्षैतिज बाधा से ऊपर शुरू होते हैं, और हरे परमाणु बाधा के नीचे शुरू होते हैं। जैसे-जैसे समय आगे बढ़ता है, बैंगनी और हरे रंग के परमाणु पूरे बॉक्स में फैल जाते हैं। यह "फैला हुआ", एक भौतिक अर्थ में, दूसरे नियम का एक उदाहरण होने का दावा किया गया था, फिर भी मुझे यह कभी नहीं पता चला कि इस उदाहरण में किस गर्मी को स्थानांतरित किया जा रहा था। यदि कोई गर्मी स्थानांतरित नहीं की जा रही है, तो क्लॉसियस दूसरा कानून लागू नहीं होता है, हमारे पास अव्यवस्था के बारे में हाथ लहराते हुए छोड़ दिया जाता है।

तो क्या दूसरे नियम का एक संस्करण है जो गर्मी और तापमान की तुलना में अधिक सामान्य अवधारणाओं से संबंधित है? यह पता चला है कि इसका उत्तर हां है, लेकिन इसे सीखने से पहले मुझे कई साल इंतजार करना पड़ा। हैरानी की बात है, यह पता चला है कि यह अधिक सामान्य दूसरा कानून वास्तव में भौतिकी का सिद्धांत नहीं है, बल्कि तर्क का सिद्धांत है। दूसरे नियम का यह अधिक सामान्य संस्करण न केवल यह बताता है कि क्लॉसियस संस्करण सत्य क्यों है, बल्कि हमें और अधिक सामान्य प्रश्नों के लिए एक उपकरण प्रदान करता है, जैसे कि विकास प्रश्न या संग्रहालय की आर्थिक सोच। यह रोजमर्रा की जिंदगी में भी प्रकट होता है, न कि केवल गर्मी और तापमान से जुड़ी स्थितियों में। उदाहरण के लिए, डार्ट्स मुश्किल क्यों है? अधिकांश पुरुष ऑपरेटिव उच्च Cs क्यों नहीं गा सकते हैं? और राजनीतिक चुनाव (कुछ हद तक) सटीक क्यों हैं?

अनिश्चितता और मात्रा

अपनी पीएचडी की पढ़ाई के दौरान, मुझे बायेसियन स्टैटिस्टिक्स 4 और खगोलीय डेटा विश्लेषण में इसका उपयोग करने के तरीके में गहन रुचि हो गई। इस प्रक्रिया के दौरान, मैंने हेटेरोडॉक्स भौतिक विज्ञानी ई. टी. जेनेस (1922-1998), 5 के काम की खोज की, जिनकी स्पष्ट सोच और जुझारू लेखन शैली ने मेरी पीएचडी परियोजना और मेरे जीवन की दिशा बदल दी।

एक दिन मेरे पास एक विशेष जेन्स पेपर आया, जो अब मेरे पसंदीदा जर्नल लेखों में से एक है। 6 मैं इसे तुरंत समझ नहीं पाया, लेकिन एक दृढ़ भावना थी कि मुझे बने रहना चाहिए क्योंकि यह महत्वपूर्ण लग रहा था। हर बार, मैं इसे फिर से पढ़ने के लिए वापस आता, हर बार बस थोड़ा और समझता। एक रात के खाने के बाद सफलता मिली।

मैंने मिठाई के लिए फ्रीजर से आइसक्रीम का टब निकाला था। आइसक्रीम को एक कटोरे में डालने के बाद, मैंने टब को वापस फ्रीजर में रखने की कोशिश की, लेकिन यह फिट नहीं होगा (केवल मेरी पैकिंग क्षमताओं के कारण)। इसने मुझे वॉल्यूम के बारे में सोचने पर मजबूर कर दिया, और अचानक जेनेस यह समझा रहा था कि थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम, क्लॉसियस गर्मी/तापमान संस्करण और (महत्वपूर्ण रूप से) एक अधिक सामान्य संस्करण, इस सिद्धांत को कम करता है कि बड़ी चीजें छोटी जगहों में फिट नहीं हो सकतीं जब तक कि वे संकुचित हैं। भौतिक वस्तुओं पर लागू होने पर यह सामान्य ज्ञान है, लेकिन दूसरा नियम प्राप्त करने के लिए, आपको इसे एक अमूर्त वस्तु पर लागू करना होगा: संभावनाओं की मात्रा। यह विचार अनिवार्य रूप से जेनेस के साथ उत्पन्न नहीं हुआ था, क्योंकि यह जे। विलार्ड गिब्स के काम में पाया जा सकता है (यद्यपि कम स्पष्ट रूप से कहा गया है)। एक अन्य स्रोत जिसने मुझे समझने में मदद की, वह था अपरिवर्तनीय ब्लॉगर "पियरे लाप्लास" की पोस्ट। 7

संभावनाओं की एक मात्रा के विचार को प्रदर्शित करने के लिए, मेरे कार्यालय बुकशेल्फ़ पर 52 पुस्तकों पर विचार करें, जिनमें से 50 गैर-काल्पनिक हैं। [यह एक संयोग है कि ताश के एक मानक डेक में 52 पत्ते होते हैं। मैं कार्ड, सिक्का फ़्लिपिंग और पासा से जुड़े स्पष्टीकरण से बचने की कोशिश करता हूं, क्योंकि लोग (गलत तरीके से) सोचते हैं कि वे पहले से ही समझते हैं।]

अब मैं आपको बताता हूं कि शेल्फ पर रखी किताबों में से एक पर लेखक के हस्ताक्षर थे। कौनसा? मैं बताऊंगा नही। पूरी तरह से इस जानकारी के आधार पर, यह समझ में आता है कि आपके लिए प्रत्येक पुस्तक को 1/52 की प्रायिकता प्रदान करना, यह वर्णन करना कि प्रत्येक पुस्तक पर हस्ताक्षर किए जाने के लिए यह कितना प्रशंसनीय है।

निकट-अज्ञान की इस अवस्था से, ऐसा लगता है कि आप उच्च आत्मविश्वास के साथ कोई निष्कर्ष निकालने में सक्षम नहीं हो सकते हैं। लेकिन यह एक भ्रम है यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या प्रश्न पूछते हैं। कल्पना कीजिए कि अगर मैं आपसे पूछूं कि क्या हस्ताक्षरित पुस्तक एक गैर-काल्पनिक पुस्तक है। यदि प्रत्येक पुस्तक के हस्ताक्षरित होने की आपकी संभावना 1/52 है, तो हस्ताक्षरित की गैर-कल्पना होने की प्रायिकता 50/52 होनी चाहिए (50 गैर-फिक्शन पुस्तकों की संभावनाओं को एक साथ जोड़कर), या लगभग 96%। यह आत्मविश्वास का एक प्रभावशाली स्तर है - एक सहकर्मी-समीक्षित विज्ञान पेपर के समापन में आपके पास जितना होना चाहिए, उससे कहीं अधिक! बेशक, एक उच्च संभावना का मतलब यह नहीं है कि अपेक्षित परिणाम की गारंटी है। इसका सीधा सा मतलब है कि यह बहुत प्रशंसनीय है आपके द्वारा स्पष्ट रूप से गणना में डाली गई जानकारी के आधार पर.

यहाँ मेरे बुकशेल्फ़ का एक (बहुत सरल) आरेख है, जिसमें नीले क्षेत्र गैर-काल्पनिक पुस्तकें हैं, और लाल काल्पनिक है: स्पष्ट रूप से सबसे सुरक्षित शर्त यह है कि हस्ताक्षरित पुस्तक गैर-काल्पनिक है, केवल इसलिए कि उनमें से अधिक हैं- वे संभावनाओं की मात्रा के एक बड़े हिस्से पर कब्जा कर लेते हैं (जो, इस मामले में, मेरे बुकशेल्फ़ पर एक भौतिक मात्रा से मेल खाती है)।

यहां सामान्य सिद्धांत, जिसे जेनेस ने बताया, यह है: यदि आप उन सभी संभावनाओं पर विचार करते हैं जो आपके पास मौजूद जानकारी के अनुरूप हैं, और उन संभावनाओं का विशाल बहुमत एक निश्चित परिणाम का संकेत देता है, तो वह परिणाम बहुत प्रशंसनीय है। यह भी संभाव्यता सिद्धांत का एक परिणाम है। इस निष्कर्ष के आसपास का एकमात्र तरीका संभावनाओं के लिए अत्यधिक गैर-समान संभावनाओं को निर्दिष्ट करने का कोई कारण होना है। उदाहरण के लिए, अगर मेरे पास यह सोचने का कोई कारण था कि फिक्शन किताबों पर हस्ताक्षर किए जाने की अधिक संभावना है, तो मैंने प्रत्येक पुस्तक को 1/22 की समान संभावना नहीं दी होगी।

Jaynes . से क्लॉसियस

दूसरे नियम (अनिश्चितता के बारे में) के जेनेस संस्करण को सभी प्रकार के प्रश्नों पर लागू किया जा सकता है, और यह यह भी समझा सकता है कि क्लॉसियस संस्करण (गर्मी और तापमान के बारे में) क्यों सच है।

जब मैं कहता हूं कि मेरे पास एक गर्म कप कॉफी है और उसके चारों ओर की हवा ठंडी है, तो यह काफी विशिष्ट कथन जैसा लगता है। लेकिन एक निश्चित अर्थ में यह वास्तव में एक बहुत ही अस्पष्ट बयान है, जिसमें यह वास्तव में क्या हो रहा है, इसके बारे में बड़ी संख्या में विवरण छोड़ देता है। मैंने आपको मग का रंग नहीं बताया, मेरी खिड़की खुली थी, कॉफी तत्काल थी या नहीं (आमतौर पर सोया दूध और सुक्रालोज की दो गोलियों के साथ तत्काल अगर आप सोच रहे हैं कि मैं नफरत मेल को संभाल सकता हूं)। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि मैंने मग और आसपास की हवा में प्रत्येक अणु की स्थिति और वेग (गति और गति की दिशा) के बारे में महत्वपूर्ण विवरण भी छोड़ दिया। कॉफी के उच्च तापमान का मतलब है कि इसके अणु काफी तेजी से आगे बढ़ रहे हैं, लेकिन इसके अलावा बहुत कम जानकारी है।

कॉफी के प्याले के बारे में इस बहुत ही अस्पष्ट जानकारी के आधार पर, क्या हम यह अनुमान लगा सकते हैं कि भविष्य में क्या होगा? हमारा सामान्य ज्ञान और अनुभव बहुत जोर से हां कहता है। कॉफी के गर्म कप ठंडे हो जाते हैं। दुह! लेकिन एक भौतिक विज्ञानी के लिए भविष्य की भविष्यवाणी करने का मानक तरीका गति के नियमों का उपयोग करना है, जो भविष्यवाणी करते हैं कि कण (जैसे कॉफी और हवा के अणु) कैसे घूमेंगे। पकड़ यह है कि हमें प्रारंभिक शर्तें देने की आवश्यकता है: वे सभी स्थितियाँ और वेग क्या हैं जो हम अपनी भविष्यवाणी कर रहे हैं से?

चूंकि हम प्रारंभिक स्थितियों को नहीं जानते हैं (हमारे पास केवल 'अस्पष्ट' जानकारी है, विशेष रूप से, तापमान), हम वास्तव में गति के मानक नियमों को लागू नहीं कर सकते हैं यह देखने के लिए कि भविष्य में क्या होगा। हमारे द्वारा की गई कोई भी भविष्यवाणी एक अनुमान या, औपचारिक रूप से, एक संभावना होगी। हम बुकशेल्फ़ के समान स्थिति में हैं। यदि हम कॉफी और वायु के अणुओं की स्थिति और वेग के बारे में सभी संभावनाओं के बारे में सोचते हैं, तो हमारे पास जो अस्पष्ट जानकारी है, वह संभावनाओं को केवल एक उपसमुच्चय तक सीमित कर सकती है, जिसे नीचे लाल क्षेत्र के रूप में दिखाया गया है:

अब, गति के नियम आपके लिए क्या करेंगे, यह आपको बताता है कि इस आरेख में एक बिंदु समय के साथ कैसे घूमेगा (इसी तरह, समय के साथ सभी अणुओं की स्थिति और वेग कैसे बदलेंगे)। एक विशेष क्षण में, भौतिक वास्तविकता को लाल क्षेत्र में कहीं एक बिंदु द्वारा दर्शाया जाता है। जैसे-जैसे समय बीतता जाएगा, वह बिंदु इधर-उधर जाएगा (जैसा कि चित्र में घुमावदार तीर द्वारा दर्शाया गया है)। यह कहां खत्म होगा? यह ठीक इस बात पर निर्भर करता है कि रेड जोन में बिंदु शुरू में कहां था। हालांकि, गति के नियमों की एक विशेष संपत्ति यह है कि यदि प्रारंभिक बिंदु के बारे में आपकी अनिश्चितता लाल क्षेत्र द्वारा दर्शायी जाती है, तो उस बिंदु के समाप्त होने के बारे में आपकी अनिश्चितता एक क्षेत्र द्वारा दर्शायी जाएगी एक ही मात्रा के. भौतिकी में, अनिश्चितता के क्षेत्र आइसक्रीम के कंटेनरों की तरह होते हैं जिन्हें संकुचित नहीं किया जा सकता है।

ध्यान दें कि रेड ज़ोन ग्रीन ज़ोन की तुलना में बहुत छोटा है, अस्पष्ट कथन के साथ संगत संभावनाओं के सेट का प्रतिनिधित्व करता है, "कॉफी ठंडी है और परिवेश थोड़ा गर्म है (वे रेड ज़ोन में होंगे)"। इसलिए, यदि रेड ज़ोन को इधर-उधर घुमाया जाता है और आकार में परिवर्तन होता है (लेकिन इसकी मात्रा बरकरार रहती है), तो यह संभव है कि यह पूरी तरह से ग्रीन ज़ोन के भीतर फिट हो, केवल इसलिए कि यह छोटा है। आरेख पर यह क्षेत्रफल का लगभग 20 गुना है, लेकिन भौतिकी में यह 10^(10^20) जैसे किसी कारक से बड़ा हो सकता है। इसलिए, अंगूठे का निम्नलिखित नियम कम से कम संभव है: यदि प्रारंभिक स्थिति लाल क्षेत्र में है, तो अंतिम स्थिति हरे क्षेत्र में होगी।

विपरीत स्थिति काम नहीं करती। इसके बजाय, हमें यह स्वीकार करना होगा कि यदि शुरुआती स्थिति ग्रीन ज़ोन में है, तो अंतिम स्थिति लगभग निश्चित रूप से रेड ज़ोन में नहीं होगी। कॉफी के बारे में बयानों में अनुवादित, ‘ गर्म कप कॉफी ठंडा हो जाती है’ अंगूठे का एक उचित नियम है, लेकिन ‘ठंडे कमरों में ठंडे कप कॉफी गर्म हो जाते हैं’ नहीं है, और यह सब कारण है संभावनाओं के सेट में लाल और हरे क्षेत्रों की मात्रा के लिए।

ग्रीन ज़ोन के भीतर राज्यों का एक अजीब उपसमुच्चय है जो एक गर्म कॉफी की ओर ले जाएगा। लेकिन इसकी मात्रा बेतुकी तरह से छोटी है कि हम कभी भी उस सबसेट में कॉफी / वायु प्रणाली को इंजीनियर करने की उम्मीद नहीं कर सकते। इस प्रकार, आपकी अधूरी जानकारी के आधार पर एक प्रशंसनीय अनुमान लगाने का विचार बताता है कि दूसरे नियम का थर्मोडायनामिक 'गर्मी और तापमान' संस्करण सही क्यों है।वास्तव में, कनेक्शन इतना करीब है कि क्लॉसियस की एन्ट्रापी की परिभाषा अनिश्चितता के क्षेत्रों के आकार से बिल्कुल मेल खाती है।

दिलचस्प बात यह है कि यह स्पष्टीकरण वास्तव में समय के बारे में कुछ भी नहीं बताता है, क्योंकि समय की धारणाओं को स्पष्टीकरण में ही ग्रहण किया गया था। संभवतः, समय के लिए एक अधिक मौलिक स्पष्टीकरण इसे कुछ अन्य अवधारणाओं के संदर्भ में समझाएगा।

एन्ट्रापी: यह वह नहीं है जो वहाँ है, यह वही है जो आप जानते हैं

कई भौतिक विज्ञानी खुशी-खुशी बात करेंगे "NS ब्रह्मांड की एन्ट्रापी" अतीत में कम होना, या स्टीफन हॉकिंग ने "के लिए सूत्र कैसे निकाला"NS ब्लैक होल की एन्ट्रॉपी"।

ये शायद सही और दिलचस्प परिणाम हैं (मैं उनके सभी विवरणों से बहुत परिचित नहीं हूं), लेकिन मेरे पास चुनने के लिए एक नाइट है। एन्ट्रापी एक बहुत ही सूक्ष्म अवधारणा है जिसे स्वीकार नहीं किया जा सकता है। चूंकि एक ही भौतिक प्रणाली में एक से अधिक एन्ट्रॉपी हो सकती हैं (इस पर निर्भर करता है कि हम इसके बारे में कैसे सोचना चाहते हैं), हमें इस बारे में पूरी तरह से स्पष्ट होना चाहिए कि हम इसे कैसे परिभाषित और उपयोग कर रहे हैं।

पिछले आरेख के संदर्भ में, एन्ट्रापी तीर का गुण नहीं है (जो बताता है कि वास्तव में क्या हुआ था) बल्कि लाल और हरे क्षेत्रों (अनिश्चितता का वर्णन) की एक संपत्ति है। एन्ट्रॉपी बताता है कि सिस्टम के बारे में क्या जाना जाता है, या सिस्टम के बारे में एक अस्पष्ट बयान कितनी जानकारी प्रदान करता है (या प्रदान करेगा)। कोई 'सत्य' एन्ट्रापी नहीं है जिसकी हम गणना कर सकते हैं भले ही हम सब कुछ जानते हों, जिसे जानना था!

हम किन नियमों की तलाश कर रहे हैं? अलग-अलग मौजूद हो सकते हैं, और हम उन्हें अलग-अलग एन्ट्रॉपी का उपयोग करके ढूंढेंगे। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि हम किन विशिष्ट अस्पष्ट बयानों में रुचि रखते हैं। उदाहरण के लिए, हम यह देखना चाहते हैं कि क्या गर्म कॉफी ठंडी हो जाती है, और इस मामले में एन्ट्रापी में गर्मी और तापमान शामिल होगा, या हमें इसमें दिलचस्पी हो सकती है कि क्या एक में गैस एक बॉक्स का आधा हिस्सा बॉक्स के दूसरे आधे हिस्से में गैस के साथ मिल जाएगा (जैसे एनिमेटेड जिफ में)। उस स्थिति में, एन्ट्रापी का गर्मी हस्तांतरण से कोई लेना-देना नहीं होगा, बल्कि यह है कि बैरियर के दोनों ओर प्रत्येक प्रकार की गैस कितनी है।

जब लोग पहली बार सुनते हैं कि "भौतिकी के नियम" को निकट-अज्ञान के आधार पर भविष्यवाणी के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, तो उनका स्वाभाविक झुकाव चिंता करना है कि निकट-अज्ञान पर आधारित भविष्यवाणी गलत हो सकती है। बेशक यह संभव है। हालांकि, जब ऐसा होता है, तो यह सीखने का एक अच्छा अवसर होता है। यदि 99.99999999999% संभावनाएं एक परिणाम का संकेत देती हैं, और वह परिणाम नहीं होता है, तो आपको यह पता लगाने की आवश्यकता है कि ऐसा क्यों है, और ऐसा करने पर, आप कुछ नया खोज सकते हैं।

विकास और अर्थशास्त्र

यह सोचने लायक है कि क्या दूसरा नियम वास्तव में प्राकृतिक चयन द्वारा विकास को रोकता है। उस पर जाने के लिए हमें एन्ट्रॉपी की अवधारणा के साथ विशेष रूप से तकनीकी होने की आवश्यकता नहीं है। हमें केवल यह पूछने की जरूरत है कि क्या यह संभव है कि स्व-प्रतिकृति जीवों की आबादी समय के साथ अपने अस्तित्व और प्रजनन क्षमता में सुधार करेगी।

उत्तर हां है, बशर्ते उत्परिवर्तन दर पर्याप्त रूप से कम हो। और अगर जीव यौन प्रजनन करते हैं, तो जनसंख्या की औसत फिटनेस और भी तेजी से बढ़ेगी। 8 यह दूसरे कानून का क्लॉसियस संस्करण नहीं है, बल्कि जेनेस वन का एक उदाहरण है: सभी संभावित मौतों, प्रजनन की घटनाओं और उत्परिवर्तन जो संभवतः हो सकते हैं, उनमें से अधिकांश जनसंख्या की औसत फिटनेस में वृद्धि का कारण बनेंगे . आबादी की फिटनेस कम होने की संभावना कम है, क्योंकि ऐसा होने के लिए, बदतर जीनोम वाले जीवों को बेहतर जीनोम वाले जीवों की तुलना में अधिक प्रजनन करना होगा।

मैं एक अर्थशास्त्री नहीं हूं, इसलिए मुझे नहीं पता कि दूसरे कानून के आर्थिक परिणामों के बारे में संग्रहालय सही है या नहीं। आर्थिक मुख्यधारा को लगता है कि निरंतर आर्थिक विकास प्रशंसनीय और वांछनीय है। कुछ असंतुष्ट मौजूद हैं, और कभी-कभी वे (मेरे अशिक्षित दिमाग के लिए) कुछ अच्छे अंक लगते हैं, हालांकि कुछ अन्य बागवानी करने की इच्छा के साथ माल्थुसियन लगते हैं।

दैनिक जीवन में दूसरा नियम

दूसरे कानून में अंतर्निहित संभाव्य तर्क अन्य क्षेत्रों पर भी लागू होता है। मैं इसे गायन पर लागू करना पसंद करता हूं, जो मेरे पसंदीदा शौक में से एक है। लगभग दस साल पहले, मैंने गाना सीखने का फैसला किया, क्योंकि यह मजेदार लग रहा था, और एक वाद्य यंत्र को इधर-उधर न ले जाने के अपने फायदे हैं। उस समय मैं बहुत अच्छा नहीं गा सकता था और विशेष रूप से मैं E4 के ऊपर नहीं गा सकता था, E मध्य C के ठीक ऊपर। यह निराशाजनक था लेकिन बहुत आम था। अधिकांश पुरुष उच्च गीतों के साथ तब तक नहीं गा सकते जब तक कि वे एक सप्तक द्वारा माधुर्य को स्थानांतरित नहीं करते।

यह पता चला है कि उच्च स्वरों को गाने के लिए स्वरयंत्र में हवा के दबाव आदि के संबंध में बहुत विशिष्ट परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। इस अधिकार को प्राप्त करने के लिए, आपको अपने धड़ में मांसपेशियों के प्रयास को एक विशेष तरीके से लागू करने की आवश्यकता है जिसे गायक पारंपरिक रूप से समर्थन कहते हैं। 9 आप भी तब तक चुप नहीं रह सकते जब तक आप एक बहुत ही कोमल "फालसेटो" ध्वनि नहीं चाहते। आवश्यक मात्रा अधिकांश लोगों की तुलना में अधिक है जो सहज रूप से आवश्यक महसूस करेंगे। उदाहरण के लिए, जब मेरी पत्नी एक ही कमरे में होती है, तो मैं ऊंचे-ऊंचे रॉक गाने नहीं गा सकता (प्रयास) क्योंकि इससे उसके कानों में दर्द होता है (क्योंकि यह अच्छा है या बुरा है, इसकी परवाह किए बिना यह जोर से है)। स्वरों की आपकी पसंद भी कम पिचों की तुलना में अधिक प्रतिबंधित है।

उच्च स्वर को गाने के लिए इन सभी विशिष्ट शर्तों (जोरदार मात्रा, सही समर्थन, एक स्वर जो काम करता है) को पूरा किया जाना चाहिए। और जिस कारण से यह कठिन है, वही कारण है कि एक-एक छेद करना मुश्किल है, या हम जो कुछ भी कर सकते हैं, उनमें से कोई भी सटीक भौतिक उपलब्धि हासिल करना मुश्किल है, उनमें से अधिकतर एक सफल अच्छे ध्वनि वाले नोट की ओर नहीं ले जाते हैं ( या एक सटीक गोल्फ शॉट)। यदि (लगभग) सभी सड़कें रोम की ओर जाती हैं, तो यह एक अच्छी शर्त है कि आप रोम में समाप्त हो जाएंगे। ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम उतना ही सरल है।

इसके तर्क को समझना, और यह अनिश्चित तर्क से कैसे उत्पन्न होता है (अनिवार्य रूप से संभाव्यता सिद्धांत से थोड़ा अधिक), भौतिकी के बाहर इसके उपयोग को एक समझदार तरीके से विस्तारित करने की कुंजी है।

ब्रेंडन ब्रेवर ऑकलैंड में सांख्यिकी विभाग में वरिष्ठ व्याख्याता हैं। ट्विटर पर उसका अनुसरण करें @brendonbrewer


जीवविज्ञान 171

इस खंड के अंत तक, आप निम्न कार्य करने में सक्षम होंगे:

थर्मोडायनामिक्स भौतिक पदार्थ से जुड़े ऊर्जा और ऊर्जा हस्तांतरण के अध्ययन को संदर्भित करता है। ऊर्जा हस्तांतरण के किसी विशेष मामले से संबंधित मामले और उसके पर्यावरण को एक प्रणाली के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और उस प्रणाली के बाहर सब कुछ परिवेश है। उदाहरण के लिए, स्टोव पर पानी के बर्तन को गर्म करते समय, सिस्टम में स्टोव, बर्तन और पानी शामिल होता है। सिस्टम के भीतर (स्टोव, बर्तन और पानी के बीच) ऊर्जा का स्थानांतरण होता है। दो प्रकार की प्रणालियाँ हैं: खुली और बंद। एक खुली प्रणाली वह है जिसमें ऊर्जा प्रणाली और उसके परिवेश के बीच स्थानांतरित हो सकती है। स्टोवटॉप सिस्टम खुला है क्योंकि यह हवा में गर्मी खो सकता है। एक बंद प्रणाली वह है जो ऊर्जा को अपने परिवेश में स्थानांतरित नहीं कर सकती है।

जैविक जीव खुले तंत्र हैं। उनके और उनके परिवेश के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान होता है, क्योंकि वे ऊर्जा-भंडारण अणुओं का उपभोग करते हैं और काम करके पर्यावरण को ऊर्जा छोड़ते हैं। भौतिक दुनिया की सभी चीजों की तरह, ऊर्जा भौतिकी के नियमों के अधीन है। ऊष्मप्रवैगिकी के नियम ब्रह्मांड में और सभी प्रणालियों के बीच ऊर्जा के हस्तांतरण को नियंत्रित करते हैं।

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम ब्रह्मांड में ऊर्जा की कुल मात्रा से संबंधित है। यह बताता है कि ऊर्जा की यह कुल मात्रा स्थिर है। दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड में ऊर्जा की समान मात्रा हमेशा रही है और हमेशा रहेगी। ऊर्जा कई अलग-अलग रूपों में मौजूद है। ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के अनुसार, ऊर्जा एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित हो सकती है या विभिन्न रूपों में बदल सकती है, लेकिन इसे बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है। ऊर्जा का स्थानान्तरण और परिवर्तन हमारे चारों ओर हर समय होता रहता है। प्रकाश बल्ब विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। गैस स्टोव रासायनिक ऊर्जा को प्राकृतिक गैस से ऊष्मा ऊर्जा में बदलते हैं। पौधे पृथ्वी पर सबसे अधिक जैविक रूप से उपयोगी ऊर्जा परिवर्तनों में से एक करते हैं: सूर्य के प्रकाश ऊर्जा को कार्बनिक अणुओं (समीक्षा) के भीतर संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करना। (चित्रा) ऊर्जा परिवर्तनों के उदाहरण दिखाता है।

सभी जीवित जीवों के लिए चुनौती यह है कि वे अपने परिवेश से ऐसे रूपों में ऊर्जा प्राप्त करें कि वे काम करने के लिए प्रयोग करने योग्य ऊर्जा में स्थानांतरित या परिवर्तित कर सकें। जीवित कोशिकाएं इस चुनौती का अच्छी तरह से सामना करने के लिए विकसित हुई हैं। कार्बनिक अणुओं जैसे शर्करा और वसा के भीतर संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा एटीपी अणुओं के भीतर ऊर्जा में सेलुलर रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से बदल जाती है। एटीपी अणुओं में ऊर्जा काम करने के लिए आसानी से सुलभ है। कोशिकाओं को जिन प्रकार के काम करने की आवश्यकता होती है, उनमें जटिल अणुओं का निर्माण, सामग्री का परिवहन, सिलिया या फ्लैगेला की धड़कन की गति को शक्ति देना, गति बनाने के लिए मांसपेशियों के तंतुओं का संकुचन और प्रजनन शामिल हैं।


ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम

कार्य करने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने, बदलने और उपयोग करने के एक जीवित कोशिका के प्राथमिक कार्य सरल लग सकते हैं। हालांकि, ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम बताता है कि ये कार्य दिखने से कठिन क्यों हैं। ब्रह्मांड में सभी ऊर्जा हस्तांतरण और परिवर्तनों के साथ, हमने जिन ऊर्जा हस्तांतरणों पर चर्चा की है, उनमें से कोई भी पूरी तरह से कुशल नहीं है। प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण में, कुछ मात्रा में ऊर्जा एक ऐसे रूप में खो जाती है जो अनुपयोगी होती है। ज्यादातर मामलों में, यह रूप ऊष्मा ऊर्जा है। थर्मोडायनामिक रूप से, वैज्ञानिक ऊष्मा ऊर्जा को ऊर्जा के रूप में परिभाषित करते हैं जो एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में स्थानांतरित होती है जो काम नहीं कर रही है। उदाहरण के लिए, जब एक हवाई जहाज हवा में उड़ता है, तो आसपास की हवा के साथ घर्षण के कारण यह अपनी कुछ ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में खो देता है। यह घर्षण वास्तव में हवा के अणु गति को अस्थायी रूप से बढ़ाकर हवा को गर्म करता है। इसी तरह, सेलुलर चयापचय प्रतिक्रियाओं के दौरान कुछ ऊर्जा गर्मी ऊर्जा के रूप में खो जाती है। यह हम जैसे गर्म खून वाले जीवों के लिए अच्छा है, क्योंकि ऊष्मा ऊर्जा हमारे शरीर के तापमान को बनाए रखने में मदद करती है। कड़ाई से बोलते हुए, कोई भी ऊर्जा हस्तांतरण पूरी तरह से कुशल नहीं है, क्योंकि कुछ ऊर्जा अनुपयोगी रूप में खो जाती है।

भौतिक प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण अवधारणा क्रम और अव्यवस्था (या यादृच्छिकता) की है। एक प्रणाली जितनी अधिक ऊर्जा अपने परिवेश में खोती है, उतनी ही कम व्यवस्थित और अधिक यादृच्छिक प्रणाली। वैज्ञानिक एक प्रणाली के भीतर यादृच्छिकता या विकार के माप को एन्ट्रापी कहते हैं। उच्च एन्ट्रॉपी का अर्थ है उच्च विकार और निम्न ऊर्जा ((चित्र))। एन्ट्रापी को बेहतर ढंग से समझने के लिए, एक छात्र के शयनकक्ष के बारे में सोचें। अगर इसमें कोई ऊर्जा या काम नहीं लगाया जाता, तो कमरा जल्दी ही गन्दा हो जाता। यह एक बहुत ही अव्यवस्थित अवस्था में मौजूद होगा, उच्च एन्ट्रापी में से एक। कमरे को साफ-सफाई और व्यवस्था की स्थिति में वापस लाने के लिए, छात्र के काम करने और सब कुछ दूर करने के रूप में ऊर्जा को सिस्टम में डाला जाना चाहिए। यह राज्य निम्न एन्ट्रॉपी में से एक है। इसी तरह, एक कार या घर को व्यवस्थित स्थिति में रखने के लिए लगातार काम के साथ बनाए रखा जाना चाहिए। अकेले छोड़ दिया, एक घर की 8217 या कार की एन्ट्रापी जंग और गिरावट के माध्यम से धीरे-धीरे बढ़ जाती है। अणु और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अलग-अलग मात्रा में एन्ट्रापी भी होती है। उदाहरण के लिए, जैसे-जैसे रासायनिक प्रतिक्रियाएँ संतुलन की स्थिति में पहुँचती हैं, एन्ट्रापी बढ़ती है, और जैसे-जैसे अणु एक स्थान पर उच्च सांद्रता में फैलते और फैलते हैं, एन्ट्रापी भी बढ़ती है।

ऊर्जा का स्थानांतरण और परिणामी एन्ट्रापी यह समझने के लिए एक सरल प्रयोग स्थापित करें कि ऊर्जा कैसे स्थानांतरित होती है और एन्ट्रापी में परिवर्तन कैसे होता है।

  1. बर्फ का एक टुकड़ा लें। यह ठोस रूप में पानी है, इसलिए इसका उच्च संरचनात्मक क्रम है। इसका अर्थ है कि अणु बहुत अधिक गति नहीं कर सकते हैं और एक निश्चित स्थिति में हैं। बर्फ का तापमान 0°C है। नतीजतन, सिस्टम की एन्ट्रापी कम है।
  2. बर्फ को कमरे के तापमान पर पिघलने दें। अब द्रव जल में अणुओं की स्थिति क्या है? ऊर्जा हस्तांतरण कैसे हुआ? क्या सिस्टम की एन्ट्रापी उच्च या निम्न है? क्यों?
  3. पानी को उसके क्वथनांक तक गर्म करें। जब पानी गर्म किया जाता है तो सिस्टम की एन्ट्रापी का क्या होता है?

इस तरह से सभी भौतिक प्रणालियों के बारे में सोचें: जीवित चीजें अत्यधिक व्यवस्थित होती हैं, उन्हें कम एन्ट्रॉपी की स्थिति में बनाए रखने के लिए निरंतर ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। चूंकि जीवित प्रणालियां ऊर्जा-भंडारण अणुओं को लेती हैं और उन्हें रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से बदल देती हैं, इसलिए वे इस प्रक्रिया में उपयोग करने योग्य ऊर्जा की कुछ मात्रा खो देते हैं, क्योंकि कोई भी प्रतिक्रिया पूरी तरह से कुशल नहीं होती है। वे अपशिष्ट और उप-उत्पाद भी उत्पन्न करते हैं जो उपयोगी ऊर्जा स्रोत नहीं हैं। यह प्रक्रिया सिस्टम के परिवेश की एन्ट्रापी को बढ़ाती है। चूँकि सभी ऊर्जा स्थानान्तरण के परिणामस्वरूप कुछ प्रयोग करने योग्य ऊर्जा का ह्रास होता है, ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण या परिवर्तन ब्रह्मांड की एन्ट्रापी को बढ़ाता है। भले ही जीवित चीजें उच्च क्रम में हैं और कम एन्ट्रापी की स्थिति बनाए रखती हैं, ब्रह्मांड की एन्ट्रापी कुल मिलाकर लगातार बढ़ रही है क्योंकि प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण के साथ प्रयोग करने योग्य ऊर्जा खो जाती है। अनिवार्य रूप से, सार्वभौमिक एन्ट्रापी में इस निरंतर वृद्धि के खिलाफ जीवित चीजें लगातार कठिन लड़ाई में हैं।


अनुभाग सारांश

ऊर्जा का अध्ययन करने में, वैज्ञानिक "सिस्टम" शब्द का उपयोग ऊर्जा हस्तांतरण में शामिल पदार्थ और उसके पर्यावरण को संदर्भित करने के लिए करते हैं। सिस्टम के बाहर सब कुछ परिवेश है। एकल कोशिकाएँ जैविक प्रणालियाँ हैं। हम एक निश्चित मात्रा में ऑर्डर वाले सिस्टम के बारे में सोच सकते हैं। सिस्टम को अधिक व्यवस्थित बनाने में ऊर्जा लगती है। एक सिस्टम जितना अधिक ऑर्डर करता है, उसकी एन्ट्रापी उतनी ही कम होती है। एन्ट्रॉपी एक प्रणाली के विकार का एक उपाय है। जैसे-जैसे एक प्रणाली अधिक अव्यवस्थित होती जाती है, उसकी ऊर्जा उतनी ही कम होती जाती है और उसकी एन्ट्रापी उतनी ही अधिक होती है।

ऊष्मप्रवैगिकी के नियम कानूनों की एक श्रृंखला है जो ऊर्जा हस्तांतरण के गुणों और प्रक्रियाओं का वर्णन करते हैं। पहला नियम कहता है कि ब्रह्मांड में ऊर्जा की कुल मात्रा स्थिर है। इसका मतलब है कि ऊर्जा को बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है, केवल स्थानांतरित या रूपांतरित किया जा सकता है। ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम में कहा गया है कि प्रत्येक ऊर्जा हस्तांतरण में अनुपयोगी रूप में ऊर्जा का कुछ नुकसान होता है, जैसे कि ऊष्मा ऊर्जा, जिसके परिणामस्वरूप अधिक अव्यवस्थित प्रणाली होती है। दूसरे शब्दों में, कोई भी ऊर्जा हस्तांतरण पूरी तरह से कुशल नहीं है, और सभी स्थानान्तरण अव्यवस्था की ओर बढ़ते हैं।

स्वतंत्र प्रतिक्रिया

रेत के माध्यम से सुरंगों और मार्गों के साथ एक विस्तृत चींटी फार्म की कल्पना करें जहां चींटियां एक बड़े समुदाय में रहती हैं। अब कल्पना कीजिए कि एक भूकंप ने जमीन को हिलाकर रख दिया और चींटी के खेत को ध्वस्त कर दिया। भूकंप से पहले या बाद में इन दोनों में से किस परिदृश्य में चींटी फार्म प्रणाली उच्च या निम्न एन्ट्रॉपी की स्थिति में थी?

भूकंप से पहले चींटी के खेत में एन्ट्रापी कम थी क्योंकि यह एक उच्च क्रम वाली प्रणाली थी। भूकंप के बाद, प्रणाली बहुत अधिक अव्यवस्थित हो गई और उच्च एन्ट्रापी थी।

दैनिक गतिविधियों में ऊर्जा का स्थानान्तरण निरंतर होता रहता है। दो परिदृश्यों के बारे में सोचें: चूल्हे पर खाना बनाना और गाड़ी चलाना। समझाएं कि इन दो परिदृश्यों पर ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम कैसे लागू होता है।

खाना पकाते समय, भोजन चूल्हे पर गर्म हो रहा है, लेकिन सारी गर्मी भोजन को पकाने में नहीं जाती है, इसका कुछ हिस्सा आसपास की हवा में ऊष्मा ऊर्जा के रूप में खो जाता है, जिससे एन्ट्रापी बढ़ जाती है। गाड़ी चलाते समय, इंजन चलाने और कार को हिलाने के लिए कारें पेट्रोल जलाती हैं। यह प्रतिक्रिया पूरी तरह से कुशल नहीं है, क्योंकि इस प्रक्रिया के दौरान कुछ ऊर्जा गर्मी ऊर्जा के रूप में खो जाती है, यही वजह है कि इंजन चालू होने पर हुड और उसके नीचे के घटक गर्म हो जाते हैं। फुटपाथ के साथ घर्षण के कारण टायर भी गर्म हो जाते हैं, जिससे अतिरिक्त ऊर्जा हानि होती है। यह ऊर्जा हस्तांतरण, अन्य सभी की तरह, एन्ट्रापी को भी बढ़ाता है।

शब्दकोष


ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम उदाहरण

क्लॉसियस के कथन पर आधारित उदाहरण

1) गुब्बारे से हवा अपने आप रिसती है

आपने अपने जन्मदिन पर इस पर गौर किया होगा।

कुछ समय बाद गुब्बारे से हवा अपने आप रिसने लगती है।

गुब्बारे के अंदर हवा कभी भी अपने आप नहीं जाती। यह उदाहरण ऊष्मागतिकी के द्वितीय नियम के एन्ट्रॉपी कथन पर आधारित है। यह स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया का एक उदाहरण है।

2) दो गैसें अपने आप आपस में मिल जाएंगी

अगर हम इस सफेद विभाजक को हटा दें जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, तो क्या होता है?

दोनों गैसें आपस में मिल जाएंगी। और यह प्रक्रिया अपने आप भी हो जाती है। इस प्रकार यह ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का एक उदाहरण है जो दर्शाता है कि इस सहज प्रक्रिया के कारण ब्रह्मांड की एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

3) गर्म कॉफी अपने आप ठंडी हो जाती है

यह उदाहरण भी एन्ट्रापी में वृद्धि के सिद्धांत पर आधारित है।

कंपकंपाती सर्दी में अगर आपकी माँ आपके लिए गरमा-गरम कॉफ़ी बनाती है और आप चंद मिनटों में नहीं पीते हैं, तो इस कॉफ़ी का क्या होगा?

यह कॉफी कुछ देर बाद ठंडी हो जाएगी। सही?

हां। जाहिर है यह ठंडा हो जाएगा। और यह प्रक्रिया अपने आप (अनायास) होती है।

जैसे-जैसे यह प्रक्रिया अनायास घटित होगी, ब्रह्मांड की एन्ट्रापी बढ़ेगी।

4) वस्तु अपने आप जमीन पर गिरती है

आप पहले ही इसका अनुभव कर चुके हैं।

कोई पत्थर या कोई वस्तु हमेशा अपने आप जमीन पर गिरती है। ये वस्तुएं कभी भी अपने आप ऊपर नहीं जाती हैं।

गिरने की यह प्रक्रिया इंगित करती है कि यह एक स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया है और ऐसी सहज प्रक्रियाओं के लिए ब्रह्मांड की एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

5) बर्फ अपने आप पिघल जाती है

आप इसे अपने जीवन में कम से कम एक बार पहले ही देख चुके हैं।

क्या होता है यदि आप कुछ समय के लिए बर्फ को टेबल पर रखते हैं?

अब यह थर्मोडायनामिक प्रक्रिया अनायास (अपने आप) होती है।

इस स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया के कारण ब्रह्मांड की एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

6) जल हमेशा उच्च स्तर से निचले स्तर की ओर बहता है

क्या आपने पानी को अपने आप ऊपर की ओर जाते देखा है?

उत्तर है नहीं.

क्योंकि पानी हमेशा उच्च स्तर से निचले स्तर की ओर अनायास बहता है।

यह कभी भी अपने आप ऊपर नहीं जाता है।

इस प्रकार जल का उच्च स्तर से निम्न स्तर की ओर प्रवाहित होने की यह स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया ब्रह्मांड की एन्ट्रापी के बढ़ने का संकेत देती है।

7) एक गैस कंटेनर का पूरा आयतन लेती है

क्या होगा यदि आप बंद डिब्बे में कुछ गैस डाल दें। जाहिर है कि यह पूरे कंटेनर (अपने आप) में फैल जाएगा और यह कंटेनर के पूरे स्थान पर कब्जा कर लेगा।

यह बिल्कुल वैसा ही है जैसे आपकी शर्ट पर परफ्यूम लगाने से पूरे कमरे में खुशबू फैल जाती है।

यह प्रक्रिया अनायास (अर्थात अपने आप) होती है और इस स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया के कारण ब्रह्मांड की एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

केल्विन प्लैंक के कथन पर आधारित उदाहरण

1) कार और बाइक का इंजन

आशा है कि आप केल्विन प्लैंक के इस कथन को जानते होंगे, अब मैं आपको समझाता हूँ कि कार के इंजन या बाइक के इंजन का यह उदाहरण द्वितीय नियम पर कैसे आधारित है।

देखिए, केल्विन प्लैंक के कथन के अनुसार, कम से कम दो थर्मल जलाशय होने चाहिए (एक उच्च तापमान पर और दूसरा कम तापमान पर) तभी इंजन काम करेगा।

कार के इंजन और बाइक के इंजन में, एक उच्च तापमान वाला जलाशय होता है जहां गर्मी पैदा होती है और एक कम तापमान वाला जलाशय होता है जहां गर्मी निकलती है।

इस प्रकार ये इंजन ऊष्मागतिकी के द्वितीय नियम के उदाहरण हैं।

क्लॉसियस के कथन पर आधारित उदाहरण

1) गर्मी प्रवाह की दिशा बदलने के लिए बिजली का उपयोग करने वाला रेफ्रिजरेटर

आप जानते हैं कि फ्रिज में क्या होता है?

ऊष्मा निम्न तापमान निकाय (अर्थात रेफ्रिजरेटर के अंदर की जगह) से उच्च तापमान निकाय (अर्थात रेफ्रिजरेटर के बाहर) तक जा रही है।

लेकिन यह प्रक्रिया अपने आप संभव नहीं है। इस ऊष्मा प्रवाह को संभव बनाने के लिए इस रेफ्रिजरेटर को बाहरी ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। यह बाहरी ऊर्जा और कुछ नहीं बल्कि विद्युत ऊर्जा है जिसका उपयोग आगे रेफ्रिजरेटर के कंप्रेसर में यांत्रिक कार्य करने के लिए किया जाता है।

इस प्रकार यह उदाहरण क्लॉसियस के थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के कथन को संतुष्ट करता है।

आशा है कि आपको यह लेख मददगार लगा होगा।

मुझे बताएं कि थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के इन उदाहरणों के बारे में आप क्या सोचते हैं। यदि आपके कोई प्रश्न हैं तो बेझिझक टिप्पणी करें।


4.14: उष्मागतिकी का दूसरा नियम - जीव विज्ञान

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम,
विकास, और संभावना
फ्रैंक स्टीगर द्वारा कॉपीराइट © 1995-1997
इस दस्तावेज़ को गैर-लाभकारी, गैर-व्यावसायिक उपयोग के लिए रॉयल्टी के बिना पुन: प्रस्तुत किया जा सकता है।

प्रतिक्रियावादियों का मानना ​​​​है कि थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम अव्यवस्था से उत्पन्न होने की अनुमति नहीं देता है, और इसलिए एकल-कोशिका वाले पूर्वजों से जटिल जीवित चीजों का मैक्रो विकास नहीं हो सकता था। सृजनवादी तर्क संभाव्यता और "एन्ट्रॉपी" नामक थर्मोडायनामिक संपत्ति के बीच संबंधों की उनकी व्याख्या पर आधारित है।

पृष्ठभूमि के रूप में, और सृजनवादी स्थिति को स्पष्ट करने के लिए, मैं सृजनवादी साहित्य से उद्धृत करता हूं:

ग्रह पृथ्वी का उल्लेखनीय जन्म, हेनरी मॉरिस द्वारा:

(पृष्ठ 14) सभी प्रक्रियाएं क्षय और विघटन की प्रवृत्ति को प्रकट करती हैं, जिसमें सिस्टम की एन्ट्रापी, या यादृच्छिकता या विकार की स्थिति में शुद्ध वृद्धि होती है। इसे ऊष्मागतिकी का द्वितीय नियम कहते हैं।

(पृष्ठ 19) सभी प्रणालियों के लिए एक क्रम से अव्यवस्था की ओर जाने की एक सार्वभौमिक प्रवृत्ति है, जैसा कि दूसरे कानून में कहा गया है, और इस प्रवृत्ति को केवल विशेष परिस्थितियों में ही गिरफ्तार और उलट किया जा सकता है। हम पहले ही अध्याय I में देख चुके हैं कि विकार किसी भी प्रकार की यादृच्छिक प्रक्रिया के माध्यम से कभी भी आदेश नहीं दे सकता है। आदेश देने की प्रक्रिया को निर्देशित करने के लिए कोड या प्रोग्राम का कोई न कोई रूप मौजूद होना चाहिए, और इस कोड में कम से कम उतनी ही "सूचना" होनी चाहिए जितनी इस दिशा को प्रदान करने के लिए आवश्यक है।
इसके अलावा, इसमें शामिल प्रणाली के उच्च संगठन का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा में पर्यावरणीय ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए किसी प्रकार का तंत्र मौजूद होना चाहिए। .
इस प्रकार, कोई भी प्रणाली जो क्रम और जटिलता में एक अस्थायी वृद्धि का अनुभव करती है, उसे न केवल सूर्य की ऊर्जा के लिए "खुला" होना चाहिए, बल्कि विकास को निर्देशित करने के लिए एक "कार्यक्रम" और विकास को सक्रिय करने के लिए एक "तंत्र" भी होना चाहिए।

वैज्ञानिक सृजनवाद, हेनरी मॉरिस द्वारा संपादित:

(पी.25) दूसरा कानून (ऊर्जा क्षय का नियम) कहता है कि प्रत्येक प्रणाली अपने उपकरणों पर छोड़ दी जाती है, हमेशा क्रम से विकार की ओर बढ़ती है, इसकी ऊर्जा उपलब्धता के निचले स्तर में परिवर्तित हो जाती है, अंत में पूर्ण स्थिति तक पहुंच जाती है। यादृच्छिकता और आगे के काम के लिए अनुपलब्धता।

बेशक, जीवित चीजों के विकास के लिए ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का सृजनवादी अनुप्रयोग उत्पत्ति के किसी भी मॉडल के साथ असंगत है। अलौकिक का आह्वान करके रचनाकार इस समस्या को हल करते हैं:

व्हिटकॉम्ब और मॉरिस द्वारा द जेनेसिस फ्लड:

(पृष्ठ 223) लेकिन सृष्टि की अवधि के दौरान, भगवान ब्रह्मांड में बहुत उच्च स्तर पर व्यवस्था और संगठन का परिचय दे रहे थे, यहाँ तक कि स्वयं जीवन के लिए भी! इस प्रकार यह बिल्कुल स्पष्ट है कि सृष्टि में ईश्वर द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं उन प्रक्रियाओं से बिल्कुल अलग थीं जो अब ब्रह्मांड में संचालित होती हैं!

जैसा कि बाद में दिखाया जाएगा, यह एक पूर्ण, या बंद प्रणाली की केवल समग्र एन्ट्रापी है जो स्वतःस्फूर्त परिवर्तन होने पर बढ़नी चाहिए। एक बंद प्रणाली के उप-प्रणालियों को स्वचालित रूप से बातचीत करने के मामले में, कुछ एन्ट्रॉपी प्राप्त कर सकते हैं, जबकि अन्य एन्ट्रॉपी खो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह ऊष्मप्रवैगिकी का एक मौलिक स्वयंसिद्ध है कि जब सबसिस्टम ए से सबसिस्टम बी में गर्मी प्रवाहित होती है, तो ए की एन्ट्रॉपी घट जाती है और बी की एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है। यह कथन कि क्रम में वृद्धि केवल एक दिशात्मक तंत्र, कार्यक्रम या कोड के परिणाम के रूप में हो सकती है, भ्रामक है। कोई भी प्रक्रिया जिसे एन्ट्रापी में क्रम में वृद्धि / कमी के साथ प्रदर्शित किया जा सकता है, मनमाने ढंग से एक अपरिभाषित "दिशात्मक तंत्र" का परिणाम माना जाता है।

प्रायिकता, जैसा कि ऊष्मप्रवैगिकी में उपयोग किया जाता है, का अर्थ है कि कुछ विशिष्ट परिवर्तन होने की संभावना है। प्रायिकता अपरिवर्तनीयता की थर्मोडायनामिक अवधारणा से संबंधित है। एक अपरिवर्तनीय भौतिक या रासायनिक परिवर्तन एक ऐसा परिवर्तन है जो आसपास की स्थितियों में कुछ बदलाव किए बिना अपने आप को उलट नहीं सकता है। अपरिवर्तनीय परिवर्तनों में उच्च स्तर की संभावना होती है। एक अपरिवर्तनीय परिवर्तन की संभावना बिना बाहरी हस्तक्षेप के स्वतः ही उलट जाती है।

जब हम कहते हैं कि एक परिवर्तन अपरिवर्तनीय है (ऊष्मप्रवैगिकी अर्थ में) इसका मतलब केवल यह है कि परिवर्तन आसपास की स्थितियों में कुछ बदलाव के बिना स्वतः ही उलट नहीं होगा। इसका मतलब यह नहीं है कि इसे किसी भी तरह से उलटा नहीं किया जा सकता है!

यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक परिवर्तन जिसमें परिस्थितियों के एक सेट के तहत उच्च स्तर की संभावना होती है, परिस्थितियों के एक अलग सेट के तहत बहुत कम संभावना हो सकती है। उदाहरण के लिए: यदि तापमान जमने से नीचे चला जाता है, तो पानी के बर्फ बनने की संभावना बहुत अधिक होती है। पानी से बर्फ में परिवर्तन थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय है। यदि आसपास का तापमान हिमांक से ऊपर उठना चाहिए, तो पानी के बर्फ बनने या बर्फ के रूप में रहने की संभावना शून्य है। इन परिस्थितियों में बर्फ का तरल पानी में उल्टा परिवर्तन भी थर्मोडायनामिक रूप से अपरिवर्तनीय है।

यह समझने में विफलता कि ऊष्मप्रवैगिकी में संभाव्यताएं निश्चित संस्थाएं नहीं हैं, एक गलत व्याख्या को जन्म दिया है जो व्यापक प्रसार और पूरी तरह से गलत धारणा के लिए जिम्मेदार है कि थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम विकार से अनायास उत्पन्न होने की अनुमति नहीं देता है। वास्तव में, प्रकृति में ऐसे कई उदाहरण हैं जहां अव्यवस्था से क्रम अनायास उत्पन्न होता है: उनके छह-तरफा क्रिस्टलीय समरूपता वाले स्नोफ्लेक्स बेतरतीब ढंग से चलने वाले जल वाष्प अणुओं से अनायास बनते हैं। जब किसी घोल से पानी का वाष्पीकरण होता है तो क्रिस्टलीय समरूपता के सटीक विमानों वाले लवण अनायास बनते हैं। बीज से फूल वाले पौधे बनते हैं और अंडे चूजों के रूप में विकसित होते हैं।

थर्मोडायनामिक्स एक सटीक विज्ञान है जो सीमित संख्या में विशिष्ट गणितीय अवधारणाओं पर आधारित है। गुणात्मक रूपकों के संदर्भ में यह व्याख्या योग्य नहीं है। संभाव्यता और दूसरे नियम के बीच संबंध को समझने के लिए, पाठक को संभाव्यता और एन्ट्रापी के बीच के संबंध से परिचित होना चाहिए। एंट्रोपी एक गणितीय रूप से परिभाषित इकाई है जो थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून और इसके सभी इंजीनियरिंग और भौतिक रसायन शास्त्र के प्रभावों का मौलिक आधार है।

निम्नलिखित अनुभागों में हम एन्ट्रापी और प्रायिकता के बीच सही संबंध की व्याख्या करने का प्रयास करेंगे और यह दिखाएंगे कि यह संबंध विकार से स्वतः उत्पन्न होने की संभावना को क्यों नहीं रोकता है।

ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों का वर्णन करने में हम अक्सर "सिस्टम" का उल्लेख करते हैं। एक प्रणाली अंतरिक्ष में एक विशिष्ट इकाई या वस्तु या क्षेत्र है जिसका मूल्यांकन उसके थर्मोडायनामिक गुणों और संभावित परिवर्तनों के संदर्भ में किया जाता है। यह एक आइस क्यूब, एक खिलौना गुब्बारा, एक भाप टरबाइन, या यहां तक ​​कि पूरी पृथ्वी भी हो सकती है।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम को समझने के लिए एन्ट्रापी की अवधारणा मौलिक है। एन्ट्रॉपी (या अधिक विशेष रूप से, एन्ट्रॉपी में वृद्धि) को एक प्रणाली द्वारा अवशोषित गर्मी (कैलोरी या बीटीयू में) के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो उस समय सिस्टम के पूर्ण तापमान से विभाजित होता है जब गर्मी अवशोषित होती है। निरपेक्ष तापमान "पूर्ण शून्य" से ऊपर की डिग्री की संख्या है, जो सबसे ठंडा तापमान मौजूद हो सकता है।

एक प्रणाली में कुल एन्ट्रापी को प्रतीक S द्वारा दर्शाया जाता है। प्रतीक S का उपयोग किसी सिस्टम की एन्ट्रापी सामग्री में दिए गए परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। यदि प्रतीक q का उपयोग किसी प्रणाली द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा को दर्शाने के लिए किया जाता है, तो परिणामी एन्ट्रापी वृद्धि के लिए समीकरण है:
जहाँ T परम तापमान है। जब ऊष्मा को अवशोषित किया जाता है, तो सिस्टम की एन्ट्रापी बढ़ जाती है जब किसी सिस्टम से गर्मी बाहर निकलती है, तो इसकी एन्ट्रापी कम हो जाती है।

एक सिस्टम का "आसपास" सिस्टम के बाहर सब कुछ है जो इसके साथ बातचीत कर सकता है परिवेश को आमतौर पर एक सिस्टम के आस-पास की जगह के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। जब किसी निकाय द्वारा ऊष्मा विकसित की जाती है, तो वही ऊष्मा उसके परिवेश द्वारा अवशोषित होती है। जब किसी निकाय द्वारा ऊष्मा का अवशोषण किया जाता है, तो आवश्यक रूप से वही ऊष्मा उसके परिवेश से आनी चाहिए। इसलिए गर्मी के प्रवाह के कारण किसी सिस्टम में एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ परिवेश में एन्ट्रापी कमी होनी चाहिए, और इसके विपरीत। जब गर्मी एक गर्म क्षेत्र से एक ठंडे क्षेत्र में अनायास प्रवाहित होती है, तो गर्म क्षेत्र में एन्ट्रापी की कमी हमेशा कूलर क्षेत्र में एन्ट्रापी वृद्धि से कम होगी, क्योंकि निरपेक्ष तापमान जितना अधिक होगा, किसी विशेष गर्मी प्रवाह के लिए एन्ट्रापी परिवर्तन उतना ही छोटा होगा। . (ऊपर समीकरण 1 देखें)

एक उदाहरण के रूप में, एन्ट्रापी परिवर्तन पर विचार करें जब 500 डिग्री निरपेक्ष पर एक बड़ी चट्टान को 650 डिग्री निरपेक्ष पर पानी में गिराया जाता है। (हम इस पैमाने पर फ़ारेनहाइट डिग्री के आधार पर एक निरपेक्ष तापमान पैमाने का उपयोग कर रहे हैं, पानी 492 डिग्री पर जम जाता है।) इन तापमानों पर चट्टान में बहने वाली प्रत्येक बीटीयू गर्मी के लिए चट्टान में एन्ट्रापी वृद्धि 1/500 = 0.0020 है और पानी की एन्ट्रापी कमी 1/650 = 0.0015 है। इन मानों के बीच का अंतर 0.0020 - 0.0015 = 0.0005 है। यह प्रणाली (चट्टान) और उसके आसपास (पानी) की समग्र एन्ट्रापी वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है।

बेशक चट्टान गर्म हो जाएगी, और पानी उनके मूल तापमान के बीच एक तापमान मध्यवर्ती तक ठंडा हो जाएगा, इस प्रकार संतुलन हासिल करने के बाद कुल एन्ट्रॉपी परिवर्तन की गणना को काफी जटिल बना देता है। फिर भी, पानी से चट्टान में स्थानांतरित होने वाली प्रत्येक बीटीयू गर्मी के लिए हमेशा समग्र शुद्ध एन्ट्रापी की वृद्धि होगी।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया था, एक सहज परिवर्तन एक अपरिवर्तनीय परिवर्तन है। इसलिए समग्र शुद्ध एन्ट्रापी में वृद्धि का उपयोग सहज ऊष्मा प्रवाह की अपरिवर्तनीयता के माप के रूप में किया जा सकता है।

एक प्रणाली में अपरिवर्तनीय परिवर्तन हो सकते हैं, और अक्सर होते हैं, भले ही कोई बातचीत न हो, और सिस्टम और परिवेश के बीच नगण्य गर्मी प्रवाह हो। इस तरह के मामलों में सिस्टम की एन्ट्रापी "सामग्री" पहले की तुलना में परिवर्तन के बाद अधिक होती है। यहां तक ​​​​कि जब सिस्टम और परिवेश के बीच गर्मी का प्रवाह नहीं होता है, एक पृथक प्रणाली के अंदर सहज परिवर्तन हमेशा सिस्टम की एन्ट्रॉपी में वृद्धि के साथ होते हैं, और इस गणना की गई एन्ट्रॉपी वृद्धि का उपयोग अपरिवर्तनीयता के उपाय के रूप में किया जा सकता है। निम्नलिखित पैराग्राफ बताएंगे कि कैसे इस एन्ट्रापी वृद्धि की गणना कम से कम कुछ मामलों में की जा सकती है।

यह ऊष्मप्रवैगिकी का एक स्वयंसिद्ध है कि एन्ट्रापी, जैसे तापमान, दबाव, घनत्व, आदि, एक प्रणाली का एक गुण है और केवल सिस्टम की मौजूदा स्थिति पर निर्भर करता है। किसी दी गई स्थिति को प्राप्त करने में अपनाई जाने वाली प्रक्रियाओं के बावजूद, उस स्थिति के लिए एन्ट्रापी सामग्री हमेशा समान होती है। दूसरे शब्दों में, दबाव, तापमान, घनत्व, संरचना, आदि के लिए दिए गए मानों के किसी भी सेट के लिए, एन्ट्रापी सामग्री के लिए केवल एक मान हो सकता है। यह याद रखना आवश्यक है: जब एक प्रणाली जो अपरिवर्तनीय परिवर्तन से गुजरी है, उसे अपनी मूल स्थिति (समान तापमान, दबाव, आयतन, आदि) में बहाल किया जाता है, तो इसकी एन्ट्रापी सामग्री भी वैसी ही होगी जैसी पहले थी।

ऐसे मामलों में जहां एक पृथक प्रणाली प्रणाली के अंदर एक सहज परिवर्तन के परिणामस्वरूप एन्ट्रॉपी वृद्धि से गुजरती है, हम एक प्रक्रिया को पोस्ट करके उस एन्ट्रॉपी वृद्धि की गणना कर सकते हैं जिससे सिस्टम की एन्ट्रॉपी वृद्धि इस तरह से परिवेश में स्थानांतरित हो जाती है कि आगे कोई और नहीं है नेट एन्ट्रापी में वृद्धि और सिस्टम को उसकी मूल स्थिति में बहाल किया जाता है। परिवेश की एन्ट्रापी वृद्धि की गणना समीकरण (1) द्वारा आसानी से की जा सकती है: S = q/T, जहाँ q = परिवेश द्वारा अवशोषित ऊष्मा, और T = परिवेश का निरपेक्ष तापमान।

यह दोहराता है कि जब सिस्टम अपनी मूल स्थिति में बहाल हो जाता है, तो इसकी एन्ट्रॉपी सामग्री वही होगी जो इसके अपरिवर्तनीय परिवर्तन से पहले थी। इसलिए बहाली के दौरान परिवेश द्वारा अवशोषित एन्ट्रापी की मात्रा आवश्यक रूप से वही होनी चाहिए जो सिस्टम के मूल अपरिवर्तनीय परिवर्तन के साथ एन्ट्रापी वृद्धि के साथ होती है, बशर्ते कि बहाली के दौरान शुद्ध एन्ट्रापी में कोई और वृद्धि न हो।

यह प्रत्याशित पुनर्स्थापन प्रक्रिया और परिवेश के अभिगृहीत गुण केवल गणना के प्रयोजन के लिए हैं। चूंकि हम परिवेश के साथ इस तरह से व्यवहार नहीं कर रहे हैं, इसलिए गणना को सरल बनाने के लिए उन्हें किसी भी रूप में आवश्यक रूप से पोस्ट किया जा सकता है, यह न तो आवश्यक है और न ही वांछनीय है कि परिवेश किसी भी स्थिति के अनुरूप हो जो वास्तव में मौजूद हो। इसलिए, हम एक सैद्धांतिक बहाली प्रक्रिया को निर्धारित करेंगे जो नेट एन्ट्रापी में और वृद्धि के बिना होती है, भले ही ऐसी प्रक्रिया वास्तव में प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त नहीं की जा सकती है।

बहाली प्रक्रिया, अगर यह वास्तविकता में होनी थी, तो कम से कम अपरिवर्तनीयता की एक छोटी राशि के साथ होना चाहिए, और इसलिए सिस्टम के मूल अपरिवर्तनीय परिवर्तन से एन्ट्रापी वृद्धि से परे परिवेश की एन्ट्रापी में एक अतिरिक्त वृद्धि। इसका कारण यह है कि तापमान के अंतर के बिना गर्मी प्रवाहित नहीं होगी, घर्षण को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, आदि। इसलिए पुनर्स्थापना प्रक्रिया, यदि इसे समग्र नेट एन्ट्रॉपी में और वृद्धि के साथ नहीं किया जाना है, तो बिना किसी के साथ होने के लिए पोस्ट किया जाना चाहिए अपरिवर्तनीयता। यदि इस तरह की प्रक्रिया को वास्तव में महसूस किया जा सकता है, तो यह संतुलन की निरंतर स्थिति (यानी कोई दबाव या तापमान अंतर नहीं) की विशेषता होगी और यह इतनी धीमी गति से होगी कि अनंत समय की आवश्यकता हो। इस तरह की प्रक्रियाओं को "प्रतिवर्ती" प्रक्रियाएं कहा जाता है। याद रखें, एक प्रणाली में एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना को सरल बनाने के लिए प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं को पोस्ट किया जाता है, यह आवश्यक नहीं है कि वे प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त करने में सक्षम हों।

यह नहीं माना जाना चाहिए कि समीकरण (1) के लिए आवश्यक है कि q, अवशोषित ऊष्मा, आवश्यक रूप से प्रतिवर्ती रूप से अवशोषित हो। उत्क्रमण की अवधारणा केवल अंत का एक साधन है: अपरिवर्तनीय प्रक्रिया के साथ एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना।

निम्नलिखित उदाहरण एक प्रतिवर्ती पुनर्स्थापना प्रक्रिया की गणना को स्पष्ट करेगा और साथ ही उस समीकरण को विकसित करेगा जो संभाव्यता और दूसरे कानून के बीच थर्मोडायनामिक संबंध का आधार है। हम एक दूसरे टैंक से जुड़े टैंक में निहित "आदर्श" गैस से युक्त एक प्रणाली को पोस्ट करेंगे, जिसे पूरी तरह से खाली कर दिया गया है, जिसमें दो टैंकों के बीच का वाल्व बंद हो गया है। सिस्टम और उसके आसपास का तापमान समान माना जाता है। एक आदर्श गैस वह होती है जिसके अणु असीम रूप से छोटे होते हैं और एक दूसरे पर कोई आकर्षक या प्रतिकारक बल नहीं होते हैं। (सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन और हीलियम एक आदर्श गैस के गुणों का लगभग अनुमान लगाते हैं।) अणुओं के आकार और एक-दूसरे पर लगने वाले बलों को ध्यान में रखते हुए जटिल सुधार कारकों को पेश किए बिना बुनियादी संबंध विकसित करने के लिए एक आदर्श गैस का चयन किया जाता है। .

जब वाल्व खोला जाता है तो गैस V1 (इसकी मूल मात्रा) से V2 (दोनों टैंकों का आयतन) तक अपरिवर्तनीय रूप से फैलती है। आसपास या आसपास संपीड़न का कोई कार्य नहीं है। चूंकि गैस आदर्श है, इसलिए कोई तापमान परिवर्तन नहीं होता है, और इसलिए कोई गर्मी प्रवाह नहीं होता है।

V1 से V2 तक अपरिवर्तनीय रूप से विस्तार करने के बाद, गैस को वापस V1 में वापस संपीड़ित करके अपनी मूल स्थिति में बहाल कर दिया जाता है। इस संपीड़न के लिए काम की आवश्यकता होती है (दूरी के माध्यम से लागू बल) जो बदले में गैस में गर्मी उत्पन्न करता है, गर्मी जो परिवेश द्वारा अवशोषित होती है ताकि गैस के तापमान में कोई वृद्धि न हो। इस प्रतिवर्ती पुनर्स्थापना प्रक्रिया के हमारे गणितीय मॉडल में, परिवेश को इतना बड़ा माना जाता है कि वे भी किसी भी तापमान वृद्धि से नहीं गुजरते हैं। पूरे अपरिवर्तनीय विस्तार और बाद में प्रतिवर्ती बहाली प्रक्रिया के दौरान तापमान T अपरिवर्तित रहता है।

बहाली के दौरान गैस को संपीड़ित करने का कार्य गैस के दबाव के बराबर होता है जो संपीड़न के कारण मात्रा में परिवर्तन होता है। क्योंकि संपीड़न के दौरान दबाव बढ़ता है, संपीड़न का कार्य कैलकुलस इंटीग्रल द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए:
इंटीग्रल साइन पीडीवी के सभी व्यक्तिगत मूल्यों के योग को इंगित करता है।

एक आदर्श गैस के तापमान, दबाव और आयतन से संबंधित समीकरण है:

एक आदर्श गैस के उत्क्रमणीय, समतापीय संपीडन के मामले में हम संपीड़न कार्य के लिए समीकरण (2) से P को समीकरण में प्रतिस्थापित कर सकते हैं। जब यह किया जाता है, तो हमारे पास होता है:

यद्यपि यह आवश्यक नहीं है कि हमारी प्रत्याशित प्रतिवर्ती बहाली प्रक्रिया व्यावहारिक अर्थों में किए जाने में सक्षम हो, फिर भी कभी-कभी प्रक्रिया की कल्पना करने में सक्षम होना सहायक होता है। यह अंत करने के लिए, पाठक दूसरे टैंक के अंत में लगे पिस्टन द्वारा लाई जा रही पुनर्स्थापना संपीड़न प्रक्रिया पर विचार कर सकता है। V2 से V1 तक संपीड़न पर, पिस्टन दूसरे टैंक की लंबाई को नीचे ले जाता है, और बिना किसी यांत्रिक घर्षण के उसमें मौजूद सभी गैस पहले टैंक V1 में वापस आ जाती है।

चूंकि संपीड़न का कार्य q के बराबर है, परिवेश द्वारा अवशोषित गर्मी, q को समीकरण (3) में प्रतिस्थापित किया जा सकता है: समीकरण (1) से V2 से V1 तक बहाली के दौरान परिवेश द्वारा प्राप्त एन्ट्रापी है: समीकरण (4):

एकीकृत करने पर (डीवी/वी के अलग-अलग मूल्यों को जोड़ने के लिए एक कैलकुस प्रक्रिया) हमारे पास है: जहां एलएन (वी 2/वी 1) प्रारंभिक मात्रा में विस्तारित मात्रा के अनुपात का प्राकृतिक लॉगरिदम है, और एस एन्ट्रॉपी वृद्धि के बराबर है परिवेश में V2 से V1 तक बहाली संपीड़न पर। जैसा कि हमने देखा, S भी V1 से V2 तक अपने मूल विस्तार के कारण गैस की एन्ट्रापी वृद्धि के बराबर है। ऐसा इसलिए है क्योंकि V1 विस्तार से पहले और बहाली संपीड़न के बाद दोनों में समान मात्रा में है, और इसलिए इसमें समान एन्ट्रापी सामग्री है। इसलिए बहाली के दौरान परिवेश में स्थानांतरित एंट्रॉपी V1 से V2 तक विस्तार में सिस्टम द्वारा प्राप्त की गई एंट्रॉपी के बराबर है।

प्रायिकता का अनुपात कि सभी गैस अणु दो टैंकों के बीच समान रूप से वितरित होते हैं, संभावना है कि सभी अणु, अपने स्वयं के हिसाब से और यादृच्छिक गति से, टैंक V1 में होंगे (V2/V1) N के बराबर है, जहां एन अणुओं की संख्या है।

यदि V2/V1 2.0 के बराबर थे, उदाहरण के लिए, और N 10 के बराबर थे, तो प्रायिकता अनुपात 2 से दसवीं शक्ति या 1024 होगा। N = 100 के लिए, अनुपात लगभग 1.27 गुना दस से 30वीं शक्ति होगा . यह स्पष्ट है कि खरबों गैस अणुओं की यादृच्छिक गति एक समान वितरण के पक्ष में है। संभाव्यता समीकरण से, हमारे पास है: दोनों पक्षों का प्राकृतिक लघुगणक लेना, और फिर दोनों पक्षों को R से गुणा करना, गैस स्थिरांक: समीकरण (5) में प्रतिस्थापित करना:

समीकरण (6) संभाव्यता और उष्मागतिकी के दूसरे नियम के बीच मौलिक संबंध का प्रतिनिधित्व करता है। यह बताता है कि गैसीय प्रणाली की एन्ट्रापी तब बढ़ जाती है जब इसका आणविक वितरण कम संभावना से उच्च संभावना (X1 से X2 बड़ा) में बदल जाता है।

इस विश्वास के आधार पर कि ऊष्मप्रवैगिकी के नियम सार्वभौमिक हैं, यह समीकरण सभी प्रणालियों पर लागू होता है, न कि केवल गैसीय। दूसरे शब्दों में, कोई भी एन्ट्रापी परिवर्तन संभावनाओं के अनुपात के लघुगणक के समानुपाती होता है। इसलिए, सामान्य स्थिति के लिए समीकरण (6) लिखा जा सकता है: जहां K एक स्थिरांक है जो शामिल विशेष परिवर्तन पर निर्भर करता है। हालाँकि, K, X1, या X2 के व्यक्तिगत मान शायद ही कभी, गैर-गैसीय प्रणालियों के लिए जाने जाते हैं।

जैसा कि हमने पहले देखा, S या तो धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है।जब S ऋणात्मक होता है तो समीकरण (7) लिखा जा सकता है: इसलिए एक प्रणाली अधिक संभावित स्थिति (X2) से कम संभावित स्थिति (X1) में जा सकती है, बशर्ते कि सिस्टम के लिए S ऋणात्मक हो। ऐसे मामलों में जहां सिस्टम अपने परिवेश के साथ इंटरैक्ट करता है, एस सिस्टम की ओवर-ऑल एन्ट्रॉपी प्रदान करने वाला नकारात्मक हो सकता है और इसका इंटरेक्टिंग परिवेश सकारात्मक है यदि परिवेश की एन्ट्रॉपी वृद्धि एन्ट्रॉपी से संख्यात्मक रूप से अधिक है तो समग्र परिवर्तन सकारात्मक हो सकता है। प्रणाली की कमी।

जीवित जीवों की विशेषता वाले जटिल अणुओं के निर्माण के मामले में, रचनाकार इस बात को उठाते हैं कि जब जीवित चीजें मृत्यु के बाद क्षय होती हैं, तो क्षय की प्रक्रिया एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ होती है। वे यह भी सही ढंग से इंगित करते हैं कि एक प्रणाली में एक सहज परिवर्तन उच्च संभावना के साथ होता है। हालांकि, वे यह महसूस करने में विफल रहते हैं कि संभाव्यता सापेक्ष है, और एक प्रणाली में एक सहज परिवर्तन को उलट दिया जा सकता है, बशर्ते कि सिस्टम अपने परिवेश के साथ इस तरह से बातचीत करे कि परिवेश में एन्ट्रापी वृद्धि सिस्टम के मूल को उलटने के लिए पर्याप्त से अधिक हो। एन्ट्रापी वृद्धि।

ऊर्जा का अनुप्रयोग एक सहज, थर्मोडायनामिक रूप से "अपरिवर्तनीय" प्रतिक्रिया को उलट सकता है। पानी और कार्बन डाइऑक्साइड बनाने के लिए पत्तियां अनायास जल जाएंगी (ऑक्सीजन के साथ मिलकर)। सूर्य की ऊर्जा, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से, जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड से पत्तियों का उत्पादन करेगी और ऑक्सीजन का निर्माण करेगी।

यदि हम एक रेफ्रिजरेटर को अनप्लग करते हैं, तो गर्मी परिवेश से आंतरिक रूप से प्रवाहित होगी, रेफ्रिजरेटर के अंदर एन्ट्रापी वृद्धि परिवेश में एन्ट्रापी की कमी से अधिक होगी, और शुद्ध एन्ट्रापी परिवर्तन सकारात्मक है। यदि हम इसे प्लग इन करते हैं, तो यह स्वतःस्फूर्त "अपरिवर्तनीय" परिवर्तन उलट जाता है। कंप्रेसर को विद्युत ऊर्जा के इनपुट के कारण, कंडेनसर कॉइल से परिवेश में स्थानांतरित गर्मी रेफ्रिजरेटर से निकाली गई गर्मी से अधिक होती है, और परिवेश की एन्ट्रॉपी वृद्धि इंटीरियर की एन्ट्रॉपी कमी से अधिक होती है, इसके बावजूद तथ्य यह है कि परिवेश एक उच्च तापमान पर है। यहां फिर से, शुद्ध एन्ट्रापी परिवर्तन सकारात्मक है, जैसा कि किसी भी सहज प्रक्रिया के लिए अपेक्षित होगा।

इसी तरह, विद्युत ऊर्जा का अनुप्रयोग पानी बनाने के लिए हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की सहज प्रतिक्रिया को उलट सकता है: जब पानी के घोल से करंट प्रवाहित होता है, तो एक इलेक्ट्रोड पर हाइड्रोजन मुक्त होता है, दूसरे पर ऑक्सीजन।

जैसा कि प्रयोगात्मक रूप से आसानी से पुष्टि की जा सकती है, पानी को उत्तेजित करने से उसका तापमान बढ़ जाता है। जब पानी स्वतंत्र रूप से एक उच्च ऊंचाई से कम ऊंचाई पर गिरता है, तो इसकी ऊर्जा संभावित से गतिज में बदल जाती है, और अंत में गर्मी के रूप में इसके गिरने के अंत में फैल जाती है। ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम में कहा गया है कि ऊर्जा के एकमात्र स्रोत के रूप में छींटे पड़ने पर उत्पन्न ऊष्मा का उपयोग करके पानी अपने आप को अपनी मूल ऊंचाई तक नहीं बढ़ाएगा। ऐसा करने के लिए एक ऊष्मा इंजन की आवश्यकता होगी जो स्पलैशिंग की सभी ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में बदल देगा।

एक ऊष्मा इंजन की दक्षता थर्मोडायनामिक रूप से कार्नोट चक्र द्वारा सीमित होती है, जो किसी भी ऊष्मा इंजन की दक्षता को T/T तक सीमित कर देती है, जहाँ T छींटे के कारण तापमान में वृद्धि होती है, और T पूर्ण तापमान होता है। चूंकि T, T का केवल एक छोटा सा अंश है, इसलिए ऐसा कोई उपकरण नहीं बनाया जा सकता है जो सभी पानी को अनायास अपनी पूर्व ऊंचाई पर वापस कूदने की अनुमति दे।

हम कम से कम सिद्धांत रूप में, गिरने में अपरिवर्तनीय परिवर्तन के परिणामस्वरूप पानी की एन्ट्रापी वृद्धि की गणना कर सकते हैं। पिछले उदाहरण में उपयोग किए गए तरीके के अनुरूप, एन्ट्रापी वृद्धि पूर्ण तापमान से विभाजित, स्प्लैशिंग आंदोलन द्वारा उत्पन्न गर्मी के बराबर होगी। यदि गिरते पानी की कुछ ऊर्जा पानी के पहिये द्वारा निकाली जाती है, तो छींटे की गर्मी कम होगी और इसलिए एन्ट्रापी कम होगी।

एक उचित रूप से डिज़ाइन किया गया टरबाइन पानी की अधिकांश गतिज ऊर्जा निकाल सकता है। यह पानी बढ़ाने के लिए ऊष्मा इंजन के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में छींटे की गर्मी का उपयोग करने की कोशिश के समान नहीं है। दूसरे शब्दों में, ऊष्मा बनने से पहले ऊर्जा का उपयोग करना ऊष्मा बनने के बाद इसका उपयोग करने की कोशिश करने से कहीं अधिक कुशल है।

यदि एक पानी का पहिया शाफ्ट, बेल्ट, पुली आदि द्वारा एक पंप से जुड़ा होता है, तो पंप पानी के पहिये के नीचे की ओर से पानी को ऊपर की ओर जलाशय से भी अधिक ऊंचाई तक बढ़ा सकता है। पानी का कुछ हिस्सा अपने आप को मूल से भी अधिक ऊंचाई तक उठा लेता है, लेकिन शेष पानी नीचे की ओर पानी के पहिये के नीचे समाप्त हो जाता है।

हालांकि यह संभव नहीं है कि सभी पानी अपने आप को अपनी प्रारंभिक ऊंचाई से अधिक ऊंचाई तक उठा सके, लेकिन कुछ पानी के लिए यह संभव है कि वह अपने आप को प्रारंभिक से अधिक ऊंचाई तक उठा ले।

किसी भी अन्य अपरिवर्तनीय परिवर्तन के साथ, समग्र एन्ट्रापी में वृद्धि होगी। इसका मतलब यह है कि पहिए के ऊपर जाने वाले पानी की एन्ट्रापी वृद्धि उच्च ऊंचाई तक पंप किए गए पानी की एन्ट्रापी कमी से अधिक है।

निम्नलिखित पैराग्राफ में गणितीय रूप से इसकी पुष्टि की जाएगी। ग्रीक अक्षर गामा के लिए खड़ा होगा, प्रति घन फुट पाउंड में इकाई वजन का प्रतिनिधित्व करता है। किसी पैरामीटर के मान में वृद्धि को द्वारा दर्शाया जाएगा। प्रवाह समीकरण से, ऊर्जा में = ऊर्जा बाहर: कुल उपलब्ध ऊर्जा, एच, पंप कार्य में विभाजित है, एफ (एच + एच), और ऊर्जा खो गई है, टीएस: पुनर्व्यवस्थित: जब कोई पंप काम नहीं किया जाता है, तो: समीकरणों का संयोजन (8) और (9), हम पाते हैं: उस स्थिति में जहां पानी का पहिया घुमाए बिना या पंप को संचालित किए बिना पानी स्वतंत्र रूप से गिरता है: समीकरण (10) से पता चलता है कि एस 'एस से बड़ा है, और पंप के कारण एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है। जब पानी स्वतंत्र रूप से गिरता है तो होने वाली बड़ी एंट्रॉपी वृद्धि से घर्षण और डाउनस्ट्रीम आंदोलन "बैक अप" होता है। समीकरण (10) यह भी दर्शाता है कि S का मान जितना कम होगा, पंप उतना ही अधिक कुशल होगा, और f का मान जितना अधिक होगा, पंप किए गए पानी का अंश।

रचनाकार मानते हैं कि एन्ट्रापी में कमी की विशेषता वाला परिवर्तन किसी भी परिस्थिति में नहीं हो सकता है। वास्तव में, स्वतःस्फूर्त एन्ट्रापी घटती है, और हो सकती है, हर समय होती है, बशर्ते पर्याप्त ऊर्जा उपलब्ध हो। तथ्य यह है कि पानी के पहिये और पंप मानव निर्मित गर्भनिरोधक हैं, इस मामले पर कोई असर नहीं पड़ता है: थर्मोडायनामिक्स एक प्रणाली के विस्तृत विवरण के साथ खुद को चिंतित नहीं करता है, यह केवल किसी दिए गए सिस्टम के प्रारंभिक और अंतिम राज्यों के बीच संबंधों से संबंधित है (इसमें इसमें मामला, पानी का पहिया और पंप)।

सृजनवादियों का एक पसंदीदा तर्क यह है कि विकास की संभावना लगभग उतनी ही है जितनी कि एक कबाड़खाने के माध्यम से उड़ने वाले बवंडर से एक हवाई जहाज बन सकता है। वे इस तर्क को अपने विश्वास पर आधारित करते हैं कि जीवित चीजों में परिवर्तन की संभावना बहुत कम है और "बुद्धिमान डिजाइन" के बिना नहीं हो सकता है जो ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों पर काबू पाता है। यह एक मौलिक विरोधाभास का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें (वे कहते हैं) विकास थर्मोडायनामिक्स के साथ असंगत है क्योंकि थर्मोडायनामिक्स विकार से स्वचालित रूप से उत्पन्न होने की अनुमति नहीं देता है, लेकिन सृजनवाद (बुद्धिमान डिजाइन की आड़ में) के नियमों के अनुरूप नहीं होना चाहिए ऊष्मप्रवैगिकी।

हवाई जहाज/जंकयार्ड परिदृश्य का एक सरल सादृश्य एक दूसरे के ऊपर बड़े करीने से तीन ब्लॉकों का ढेर होगा। ऐसा करने के लिए, बुद्धिमान डिजाइन की आवश्यकता होती है, लेकिन स्टैकिंग थर्मोडायनामिक्स के नियमों का उल्लंघन नहीं करता है। इस गतिविधि के लिए वही संबंध हैं जो किसी भी अन्य गतिविधि के लिए हैं जिसमें थर्मोडायनामिकल ऊर्जा परिवर्तन शामिल हैं। यह सच है कि ब्लॉक खुद को ढेर नहीं करेंगे, लेकिन जहां तक ​​​​ऊष्मप्रवैगिकी का संबंध है, उन्हें लेने और उन्हें एक के ऊपर एक रखने के लिए केवल ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ऊष्मप्रवैगिकी केवल राज्य ए से राज्य बी में जाने में ऊर्जा संबंधों को सहसंबंधित करती है। यदि ऊर्जा संबंध अनुमति देते हैं, तो परिवर्तन हो सकता है। यदि वे इसकी अनुमति नहीं देते हैं, तो परिवर्तन नहीं हो सकता। एक गेंद स्वतः ही फर्श से ऊपर नहीं उठेगी, लेकिन अगर इसे गिराया जाता है, तो यह स्वतः ही फर्श से ऊपर उछल जाएगी। गेंद को बुद्धिमान डिजाइन द्वारा उठाया जाता है या बस गिर जाता है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता।

दूसरी ओर, थर्मोडायनामिक्स बुद्धिमान डिजाइन की संभावना से इंकार नहीं करता है, यह थर्मोडायनामिक संभावना की गणना के संबंध में केवल एक कारक नहीं है।

पृथ्वी को एक प्रणाली के रूप में देखते हुए, कोई भी परिवर्तन जो एन्ट्रापी में कमी के साथ होता है (और इसलिए उच्च संभावना से कम संभावना पर वापस जाना) तब तक संभव है जब तक पर्याप्त ऊर्जा उपलब्ध हो। उस अधिकांश ऊर्जा का अंतिम स्रोत, निश्चित रूप से, सूर्य है।

भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों के साथ होने वाले एन्ट्रापी परिवर्तनों की संख्यात्मक गणना बहुत अच्छी तरह से समझी जाती है और मुक्त ऊर्जा के गणितीय निर्धारण, वोल्टाइक कोशिकाओं की ईएमएफ विशेषताओं, संतुलन स्थिरांक, प्रशीतन चक्र, स्टीम टर्बाइन ऑपरेटिंग पैरामीटर और कई अन्य मापदंडों का आधार है। . सृजनवादी स्थिति अनिवार्य रूप से थर्मोडायनामिक्स के पूरे गणितीय ढांचे को त्याग देगी और टर्बाइन, रेफ्रिजरेशन इकाइयों, औद्योगिक पंपों आदि के इंजीनियरिंग डिजाइन के लिए कोई आधार प्रदान नहीं करेगी। यह प्रभाव सहित भौतिक रसायन विज्ञान के अच्छी तरह से विकसित गणितीय संबंधों को दूर करेगा। संतुलन स्थिरांक और चरण परिवर्तन पर तापमान और दबाव का।


[यूनानी और गणितीय प्रतीक मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय के करेन स्ट्रोम के सौजन्य से हैं। उन्हें यहां डाउनलोड किया जा सकता है और इस विशेषता के साथ और बिना किसी शुल्क के केवल गैर-लाभकारी उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जा सकता है।]


आगे और पिछे

आप शब्द सुन सकते हैं उलटने अथवा पुलटने योग्यता. वैज्ञानिक उन प्रणालियों का वर्णन करने के लिए प्रतिवर्तीता शब्द का उपयोग करते हैं जो स्वयं और उनके आसपास के वातावरण के साथ संतुलन में हैं। जब एक प्रणाली संतुलन में होती है, तो एक दिशा में होने वाला कोई भी परिवर्तन विपरीत दिशा में समान परिवर्तन द्वारा संतुलित होता है। प्रतिवर्तीता का अर्थ है कि प्रभावों को उलटा किया जा सकता है। इसका तात्पर्य है कि सिस्टम अलग-थलग है (कुछ भी हस्तक्षेप नहीं कर रहा है, कुछ भी प्रवेश या छोड़ नहीं रहा है)। कुल मिलाकर व्यवस्था पर उनका प्रभाव और परिवर्तन शून्य है।


ऐसा क्यों है कि जब आप बर्फ के घन को कमरे के तापमान पर छोड़ते हैं, तो वह पिघलने लगता है? हम बूढ़े क्यों होते हैं और कभी छोटे नहीं होते? और, ऐसा क्यों है कि जब भी कमरों की सफाई की जाती है, तो वे भविष्य में फिर से गन्दा हो जाते हैं? कुछ चीजें एक दिशा में होती हैं और दूसरी नहीं, इसे "समय का उद्धरण" कहा जाता है और इसमें विज्ञान के हर क्षेत्र को शामिल किया गया है। समय का थर्मोडायनामिक तीर (एन्ट्रॉपी) एक प्रणाली के भीतर विकार का माप है। (Delta S) के रूप में निरूपित, एन्ट्रापी के परिवर्तन से पता चलता है कि समय स्वयं एक पृथक प्रणाली के क्रम के संबंध में असममित है, जिसका अर्थ है: समय बढ़ने के साथ एक प्रणाली अधिक अव्यवस्थित हो जाएगी।

दूसरा कानून विकसित करने में प्रमुख खिलाड़ी

  • निकोलस ल&एक्यूटोनार्ड साडी कार्नोट एक फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी थे, जिन्हें "ऊष्मप्रवैगिकी का जनक" माना जाता है, क्योंकि वे उष्मागतिकी के दूसरे नियम की उत्पत्ति के साथ-साथ कई अन्य अवधारणाओं के लिए जिम्मेदार हैं। दूसरे कानून का वर्तमान रूप कैलोरी के बजाय एन्ट्रापी का उपयोग करता है, जो कि साडी कार्नोट ने कानून का वर्णन करने के लिए उपयोग किया था। कैलोरी गर्मी से संबंधित है और साडी कार्नोट को पता चला कि गति चक्र में कुछ कैलोरी हमेशा खो जाती है। इस प्रकार, थर्मोडायनामिक उत्क्रमणीयता अवधारणा गलत साबित हुई, यह साबित करते हुए कि अपरिवर्तनीयता काम से जुड़ी हर प्रणाली का परिणाम है।
  • रुडोल्फ क्लॉसियस एक जर्मन भौतिक विज्ञानी थे, और उन्होंने क्लॉसियस कथन विकसित किया, जो कहता है कि "आम तौर पर गर्मी" स्वतः प्रवाहित नहीं हो सकता कम तापमान वाली सामग्री से उच्च तापमान वाली सामग्री तक."
  • विलियम थॉम्पसन, जिन्हें लॉर्ड केल्विन के नाम से भी जाना जाता है, ने केल्विन कथन तैयार किया, जिसमें कहा गया है कि "यह है" असंभव गर्मी को पूरी तरह से एक चक्रीय प्रक्रिया में बदलने के लिए।" इसका मतलब है कि बिना ऊर्जा खोए किसी सिस्टम की सारी ऊर्जा को काम में बदलने का कोई तरीका नहीं है।
  • एक यूनानी गणितज्ञ, कॉन्सटेंटिन कैराथेओडोरी ने दूसरे निम्न के अपने स्वयं के बयान को यह तर्क देते हुए बनाया कि "किसी भी प्रारंभिक अवस्था के पड़ोस में, ऐसे राज्य हैं जो नही सकता राज्य के रुद्धोष्म परिवर्तनों के माध्यम से मनमाने ढंग से संपर्क किया जा सकता है।"

यह समझने के लिए कि एन्ट्रापी क्यों बढ़ती और घटती है, यह पहचानना महत्वपूर्ण है कि एन्ट्रापी में दो परिवर्तनों पर हर समय विचार करना होता है। परिवेश का एन्ट्रापी परिवर्तन और सिस्टम का एन्ट्रापी परिवर्तन। ब्रह्मांड के एन्ट्रापी परिवर्तन को देखते हुए प्रणाली और परिवेश के एन्ट्रापी में परिवर्तन के योग के बराबर है:

एक समतापीय उत्क्रमणीय प्रसार में, निकाय द्वारा परिवेश से अवशोषित ऊष्मा q होती है

चूँकि निकाय द्वारा अवशोषित ऊष्मा परिवेश द्वारा नष्ट की गई मात्रा है, (q_=-क्यू_)। इसलिए, वास्तव में प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए, एन्ट्रापी परिवर्तन है

यदि प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है, हालांकि, एन्ट्रापी परिवर्तन है

यदि हम (Delta S_ के लिए दो समीकरण रखते हैं)एक साथ दोनों प्रकार की प्रक्रियाओं के लिए, हम उष्मागतिकी के दूसरे नियम के साथ बचे हैं,

[डेल्टा एस_=डेल्टा एस_+डेल्टा एस_geq0 लेबल<5>]

जहां (डेल्टा एस_) वास्तव में प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए शून्य के बराबर है और अपरिवर्तनीय प्रक्रिया के लिए शून्य से अधिक है। वास्तव में, हालांकि, वास्तव में प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं कभी नहीं होती हैं (या होने में असीम रूप से लंबा समय लगेगा), इसलिए यह कहना सुरक्षित है कि सभी थर्मोडायनामिक प्रक्रियाएं जो हम प्रतिदिन सामना करते हैं, वे होने वाली दिशा में अपरिवर्तनीय हैं।

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम यह भी कहा जा सकता है कि " तत्क्षण प्रक्रियाएं एक का उत्पादन करती हैं बढ़ोतरी ब्रह्मांड की एन्ट्रापी में"।


जीव विज्ञान के तीन नियम

हाल की शताब्दियों में अत्यधिक वैज्ञानिक प्रगति हुई है, और हमारे ज्ञान को दोगुना करने के लिए आवश्यक समय अवधि सिकुड़ती जा रही है। हाल के दशकों में, विविध प्रजातियों के जीनोम का अनुक्रमण जैविक ज्ञान के विस्तार के पीछे एक प्राथमिक प्रेरक शक्ति रही है। यह आणविक और जीव विकास के अध्ययन के लिए केंद्रीय बन गया है। ऐसी प्रौद्योगिकियां, जो, उदाहरण के लिए, जीनोमिक्स, आणविक चिकित्सा, और कंप्यूटिंग को इस तरह की तीव्र अन्योन्याश्रित गति से आगे बढ़ने में सक्षम बनाती हैं, पृथ्वी के जीवमंडल की हमारी समझ और आने वाली पीढ़ियों के लिए इसे बनाए रखने के लिए केंद्रीय के रूप में मान्यता प्राप्त हैं।

हाल के वर्षों में, जीव विज्ञान विज्ञान में सबसे आगे रहा है क्योंकि हम जीवों की प्रकृति और उनके विकासवादी इतिहास को समझने की अपनी इच्छाओं को पूरा करते हैं। इसके बाद आने वाले बयान सबूतों के आधार पर हैं। केवल जब प्रत्येक कथन को दूसरों के साथ एकीकृत किया जाता है, तभी जीवन की एक यथोचित संपूर्ण तस्वीर संभव हो पाती है। हम मौजूदा वैज्ञानिक हठधर्मिता में किसी भी संशोधन और अपवाद के बारे में हमें सूचित करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक समुदाय की सहायता लेते हैं ताकि हमारी अवधारणाओं को लगातार परिष्कृत किया जा सके। केवल इस दृष्टिकोण के माध्यम से जीव विज्ञान के कुछ बुनियादी नियमों को स्थापित करना संभव हो पाया है। जीव विज्ञान का पहला नियम: सभी जीवित जीव ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों का पालन करते हैं। जीव विज्ञान का दूसरा नियम: सभी जीवित जीवों में झिल्ली से घिरी कोशिकाएं होती हैं। जीव विज्ञान का तीसरा नियम: सभी जीवित जीव एक विकासवादी प्रक्रिया में उत्पन्न हुए।

जीव विज्ञान का पहला नियम: सभी जीवित जीव ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों का पालन करते हैं। यह नियम मौलिक है क्योंकि निर्जीव संसार के नियम ब्रह्मांड की दिशा निर्धारित करते हैं। मनुष्यों सहित सभी ग्रहों पर सभी जीवों को इन नियमों का पालन करना चाहिए। ऊष्मप्रवैगिकी के नियम ऊर्जा परिवर्तन और बड़े पैमाने पर वितरण को नियंत्रित करते हैं। कोशिकाएँ जिनमें जीवित जीव होते हैं (दूसरा नियम देखें) खुली प्रणालियाँ हैं जो द्रव्यमान और ऊर्जा दोनों को अपनी झिल्लियों को पार करने की अनुमति देती हैं। कोशिकाएं खुली प्रणालियों में मौजूद होती हैं ताकि चयापचय और विषाक्त पदार्थों के अंतिम उत्पादों को बाहर निकालते समय खनिजों, पोषक तत्वों और उपन्यास आनुवंशिक लक्षणों के अधिग्रहण की अनुमति मिल सके। आनुवंशिक भिन्नता, जिसके परिणामस्वरूप प्रोकैरियोट्स में जीन स्थानांतरण और उच्च जीवों में यौन प्रजनन होता है, जनसंख्या में अत्यधिक वृद्धि हुई फेनोटाइपिक परिवर्तनशीलता के साथ-साथ विकासवादी विचलन की त्वरित दर की अनुमति देता है।

प्रथम नियम का एक परिणाम यह है कि जीवन को ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के स्पष्ट विरोधाभास में अस्थायी रूप से व्यवस्था के निर्माण की आवश्यकता होती है। हालांकि, जीवन के रखरखाव के लिए पर्यावरण द्वारा प्रदान की गई सामग्री और ऊर्जा स्रोतों सहित एक पूरी तरह से बंद प्रणाली को देखते हुए, जीवित जीव इस कानून के अनुसार सिस्टम को सख्ती से प्रभावित करते हैं, यादृच्छिकता या अराजकता (एन्ट्रॉपी) को बढ़ाकर। जीवित जीवों द्वारा संसाधनों का उपयोग इस प्रकार दुनिया की एन्ट्रापी को बढ़ाता है। प्रथम नियम का दूसरा परिणाम यह है कि जैव रासायनिक संतुलन पर एक जीव मर चुका है। जब जीवित जीव अपने आस-पास के वातावरण के साथ संतुलन तक पहुँच जाते हैं, तो वे जीवन की गुणवत्ता का प्रदर्शन नहीं करते हैं। जीवन विकास, मैक्रोमोलेक्यूलर संश्लेषण और प्रजनन की अनुमति देने के लिए परस्पर जुड़े जैव रासायनिक मार्गों पर निर्भर करता है। इस प्रकार, सभी जीवन रूप अपने वातावरण के साथ संतुलन से दूर हैं।

जीव विज्ञान का दूसरा नियम: सभी जीवित जीवों में झिल्ली से घिरी कोशिकाएं होती हैं। लिफाफा झिल्ली जीवित और निर्जीव दुनिया के बीच भौतिक अलगाव की अनुमति देता है। वायरस, प्लास्मिड, ट्रांसपोज़न, प्रियन और अन्य स्वार्थी, जैविक संस्थाएं जीवित नहीं हैं। वे "स्व" पुनरुत्पादन नहीं कर सकते हैं। वे इस उद्देश्य के लिए एक जीवित कोशिका पर निर्भर हैं। परिभाषा के अनुसार, वे जीवित नहीं हैं। दूसरे नियम का एक परिणाम यह है कि कोशिका ही एकमात्र संरचना है जो किसी अन्य जीवन रूप से स्वतंत्र रूप से विकसित और विभाजित हो सकती है। दूसरे नियम का दूसरा परिणाम यह है कि सारा जीवन आनुवंशिक निर्देशों द्वारा क्रमादेशित होता है। कोशिका विभाजन, रूपजनन और विभेदन के लिए आनुवंशिक निर्देशों की आवश्यकता होती है। बहुकोशिकीय जीवों और पौधों में एकल-कोशिका वाले प्रोकैरियोटिक जीवों से लेकर सामान्य या कैंसरयुक्त ऊतकों तक, जीवन के रखरखाव के लिए आनुवंशिक निर्देशों की आवश्यकता होती है।

जीव विज्ञान का तीसरा नियम: सभी जीवित जीव एक विकासवादी प्रक्रिया में उत्पन्न हुए। यह कानून पृथ्वी पर सभी जीवित जीवों की संबंधितता की सही भविष्यवाणी करता है। यह उनकी सभी क्रमादेशित समानताओं और अंतरों की व्याख्या करता है। प्राकृतिक चयन जीव (फेनोटाइपिक) और आणविक (जीनोटाइपिक) स्तरों पर होता है। जीव जीवित रह सकते हैं, प्रजनन कर सकते हैं और मर सकते हैं। यदि वे प्रजनन के बिना मर जाते हैं, तो उनके जीन आमतौर पर जीन पूल से हटा दिए जाते हैं, हालांकि अपवाद मौजूद हैं। आणविक स्तर पर, जीन और उनके एन्कोडिंग प्रोटीन "स्वार्थी रूप से" विकसित हो सकते हैं और ये अन्य स्वार्थी जीनों के साथ मिलकर स्वार्थी ऑपेरॉन, आनुवंशिक इकाइयां और वायरस जैसे कार्यात्मक परजीवी तत्व बना सकते हैं।

तीसरे नियम के दो परिणाम हैं कि (1) सभी जीवित जीवों में समजातीय मैक्रोमोलेक्यूल्स (डीएनए, आरएनए और प्रोटीन) होते हैं जो एक सामान्य पूर्वज से प्राप्त होते हैं, और (2) आनुवंशिक कोड सार्वभौमिक होता है। ये दो अवलोकन जीव विज्ञान के तीसरे नियम के लिए सम्मोहक साक्ष्य प्रदान करते हैं। तीसरे नियम के अपने सटीक प्रतिपादन के कारण, चार्ल्स डार्विन को कई लोग अब तक के सबसे महान जीवविज्ञानी मानते हैं।

यद्यपि विज्ञान लगातार हमारे ज्ञान की सीमाओं को पीछे धकेल रहा है, हम सब कुछ कभी नहीं जान पाएंगे। वास्तव में, हम वह भी नहीं जानते जो हम नहीं जानते। उदाहरण के लिए, हम कभी नहीं जान सकते कि जीवन कैसे उत्पन्न हुआ। यद्यपि पूरे ब्रह्मांड में जीवन का छिड़काव किया जा सकता है, निर्जीव पदार्थ की निरंतरता के लिए जीवन की आवश्यकता नहीं है, अर्थात ब्रह्मांड के कार्य करने के लिए जीवित जीव आवश्यक नहीं हैं। जीवन की उपस्थिति की परवाह किए बिना भौतिकी के नियम लागू होते रहते हैं।हमारे सर्वोत्तम ज्ञान के लिए, जीवन केवल पहले से मौजूद जीवन से ही उत्पन्न हो सकता है। यह निश्चित रूप से सवाल पैदा करता है कि पहली जीवित कोशिका कैसे उत्पन्न हुई होगी। क्या निर्जीव प्रकृति से जीवन स्वतः एक बार या एक से अधिक बार उत्पन्न हुआ? क्या अंतरिक्ष यात्रा के माध्यम से ग्रहणशील ग्रहों के बीच जीवन स्थानांतरित किया जा सकता है? हम बस नहीं जानते। तंत्र जो स्वायत्त विकास और विभाजन में सक्षम कोशिका की उत्पत्ति का कारण बन सकता है, एक रहस्य है। यह जीव विज्ञान का एक ऐसा क्षेत्र है जिसके लिए बहुत अधिक मात्रा में वैज्ञानिक अनुसंधान की आवश्यकता होगी यदि सबूत कभी उपलब्ध हों, और इसकी कोई गारंटी नहीं है।

जीव विज्ञान और विज्ञान के नियमों को तोड़ा नहीं जा सकता। वे कृत्रिम मानव निर्मित कानून नहीं हैं। वे प्राकृतिक नियम हैं जो सभी जीवन को नियंत्रित करते हैं जबकि जीवित जीव हमारे ग्रह पर विकसित हो रहे हैं। हाल के दशकों में, मानव ने संसाधनों की कमी और प्रदूषण के साथ हमारे सामान्य, साझा जीवमंडल को बदल दिया है। हम जानते हैं कि इन गतिविधियों ने प्रकृति के संतुलन को बिगाड़ दिया है, जिससे व्यापक प्रजातियां विलुप्त हो रही हैं। प्रदूषण के सबसे महत्वपूर्ण रूपों के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है कि बहुत से लोग लगातार बढ़ती दर पर बहुत से गैर-नवीकरणीय संसाधनों का उपभोग कर रहे हैं। इस नुकसान का अधिकांश हिस्सा सुख, लालच, संघर्ष और सत्ता की इच्छा से प्रेरित है। अलग-अलग डिग्री के लिए, हम सभी दोषी हैं।

इतने सारे लोग इतने आदिम तरीके से जीवमंडल पर हमला क्यों करते हैं? कुछ परिणाम से अनभिज्ञ हैं। वे अपने कार्यों के परिणामों से बेखबर हैं। वे यह नहीं मानते हैं कि गलत कार्य हमारे जीवमंडल और हम सभी के लिए विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं। वे यह नहीं समझते हैं कि प्राकृतिक चयन क्रूर है और अत्यधिक पीड़ा और मृत्यु का कारण बन सकता है। वे केवल पल के बारे में सोचते हैं और यह मानने से इनकार करते हैं कि यह उनकी संतान है जिसे विपत्ति का सामना करना पड़ेगा। फिर भी अन्य लोग अंतिम परिणामों से पूरी तरह अवगत हैं। और हममें से जो जागरूक हैं, उन्हें अपने ज्ञान को प्रसारित करने के लिए कार्रवाई करनी चाहिए ताकि हमारे स्वयं द्वारा लगाए गए भाग्य से बचने या देरी करने का प्रयास किया जा सके। अनुसंधान करता है हमें बताएं कि हम अपने जीवमंडल पर हमला कर रहे हैं, और यह कि ग्रह हमारी विशाल मानव आबादी को समायोजित नहीं कर सकता है। हम अपने अस्तित्व की निरंतरता के लिए प्राकृतिक संसाधनों पर निर्भर हैं, लेकिन हम जीवित-टिकाऊ नहीं हैं। इस ग्रह को अधिक खपत और प्रदूषण की आवश्यकता नहीं है। यह हमारी लगातार बढ़ती मानव आबादी के बोझ तले कराह रहा है। एंट्रॉपी का अपना रास्ता होगा। यह मदद कर सकता है अगर हर कोई विज्ञान और हमारी प्राकृतिक दुनिया को समझता है ताकि वे पहचान सकें कि मानव प्रजातियों के जीवन की कुछ उचित गुणवत्ता के साथ जीवित रहने के लिए क्या आवश्यक है और इस दिशा में पहला कदम भौतिकी, रसायन शास्त्र और के बुनियादी नियमों को समझना है। जीव विज्ञान और वे हमारे जीवमंडल को कैसे नियंत्रित करते हैं, जो वर्तमान में हमले के अधीन है और जिसे बचाने की आवश्यकता है। हालांकि, प्रकृति के लिए गहरा सम्मान और जीवन के लिए करुणा के बिना, सभी जीवन, ज्ञान अपर्याप्त होने की संभावना है। हमें अधिक देखभाल करने वाले, संवेदनशील और दयालु प्राणी के रूप में विकसित होना चाहिए।


II थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम

  • ४. ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम की पृष्ठभूमि
    • ४. 1 प्राकृतिक प्रक्रियाओं में उत्क्रमणीयता और अपरिवर्तनीयता
    • ४. 2 नि: शुल्क और इज़ोटेर्मल विस्तार के बीच अंतर
    • ४. 3 प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं की विशेषताएं
    • ४. अध्याय 4 . पर 4 सबसे अजीब बिंदु
    • 5. 1 द्वितीय नियम की अवधारणा और कथन
    • 5. ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों के 2 स्वयंसिद्ध कथन
      • 5. २. 1 परिचय
      • 5. २. 2 ज़ीरोथ कानून
      • 5. २. 3 पहला कानून
      • 5. २. 4 दूसरा कानून
      • 5. २. 5 प्रतिवर्ती प्रक्रियाएं
      • 6. 1 कार्य पर सीमाएं जो एक हीट इंजन द्वारा आपूर्ति की जा सकती हैं
      • 6. 2 थर्मोडायनामिक तापमान स्केल
      • 6. 3 थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं का प्रतिनिधित्व COORDINATES
      • 6. 4 ब्रेटन साइकिल in - COORDINATES
        • 6. ४. 1 ब्रेटन चक्र में प्रति इकाई द्रव्यमान प्रवाह का शुद्ध कार्य
        • 6. 8. 1 एन्ट्रॉपी
        • 6. 8. 2 प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं
        • 6. 8. प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं के 3 उदाहरण
        • 7. 1 दो आदर्श गैसों के मिश्रण में एन्ट्रापी परिवर्तन
        • 7. एक प्रणाली के 2 सूक्ष्म और स्थूल विवरण
        • 7. 3 एंट्रोपी की एक सांख्यिकीय परिभाषा
        • 7. 4 एन्ट्रॉपी और रैंडमनेस की सांख्यिकीय परिभाषा
        • 7. 5 संख्यात्मक उदाहरण: संतुलन वितरण
        • 7. 6 सारांश और निष्कर्ष
        • 8. 1 दो-चरण प्रणालियों का व्यवहार
        • 8. 2 दो-चरण मीडिया के साथ कार्य और गर्मी हस्तांतरण
        • 8. 3 कार्नोट चक्र दो-चरण शक्ति चक्र के रूप में
          • 8. 3. 1 उदाहरण: कार्नोट भाप चक्र


          वह वीडियो देखें: ऊषमपरवगक क दसर नयम. जववजञन. खन अकदम (अक्टूबर 2022).