තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියම ඉතිහාසය

තාපය යාන්ත්‍රික කාර්යය බවට පරිවර්තනය වීම පිළිබඳ පළමු සිද්ධාන්තය 1824 දී නිකොලස් ලෙනාර්ඩ් සාදි කාර්නොටි විසින් ඉදිරිපත් කරන ලදී. මෙම පරිවර්තනයේ කාර්යක්ෂමතාව එන්ජිම හා ඒ අවට පරිසරයෙහි උෂ්ණත්ව වෙනස මත රඳා පවතින බව මුලින්ම නිවැරදිව තේරුම් ගත්තේ මොහුය.

ජේම්ස් ප්‍රෙස්කොට් ජූල්ගේ ශක්ති පරිවර්තනය පිළිබඳ කාර්යය වල වූ සුවිශේෂීත්වය තේරුම් ගත රුඩොල්ෆ් ක්‍ලවුසියස් 1850 දී ප්‍රථම වරට දෙවන නියමය සූත්‍රකරණය කරන ලදී. තාපය සීතල සිට උණුසුම් වස්තු දක්වා ස්වයං ‍සිද්ධව නොගලයි. දැනට පොදු දැනීම මෙය වුවත් එම කාලයේ ජනප්‍රියව තිබූ තාපය ද්‍රවයක් ලෙස සැලකූ කැලොරික් සිද්ධාන්තයට මෙය පටහැනි විය. එතැන් සිට ඔහුට සාදි කාර්නොට්ගේ නියමය හා එන්ට්‍රොපිය අර්ථ දැක්වීම තාර්කිකව නිගමනය කළ හැකි විය. (1865)

19 වන සියවසේ දී ප්‍රකාශයට පත් වුණු කෙල්වින් ප්ලාන්ක් ගේ දෙවන නියමය පිළිබඳ ප්‍රකාශනය වූයේ “චක්‍රයක් මත ක්‍රියාත්මක වන ඕනෑම උපකරණයකට තනි සංචිතයකින් තාපය ලබා ගැනීම හා ශුද්ධ කාර්යය ප්‍රමාණයක් සිදු කිරිම කළ නොහැකි බවයි.” මෙය ක්ලවුසියස්ගේ ප්‍රකාශනයට සමාන යයි පෙනිණි.

බෝල්ට්ස්මාන් ආරම්භය සඳහා එර්ගොඩික් කල්පිතය ද වැදගත් විය. එය කියා සිටින්නේ විශාල කාලයක් තුළ දී, එකම ශක්තියක් සමඟ සුක්ෂ්මාවස්ථාවේ කලාප අවකාශවල කුඩා ප්‍රදේශවල ගත කරන කාලය එම ප්‍රදේශයේ පරිමාවට සමානුපාතික වේ. i.e.   සියලු ප්‍රවේශ විය හැකි සූක්ෂ්මාවස්ථා විශාල කාල පරාසයක් හරහා සමානව සම්භාවී වේ. සමානවම, කාල සාමාන්‍යය හා සංඛ්‍යානමය සමස්ථය හරහා සාමාන්‍ය එකම වන බව ද පැවසේ.

ක‍්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව යොදා ගනිමින් ස්ථානීය වොන් නියුමාන් එන්ට්‍රොපිය අතිශය උච්ඡ සම්භාවීතාවක් සමඟ එහි උච්ඡතම අගයේ ඇති බව පෙන්විය හැක. මේ නිසා එමඟින් දෙවන නියමය සැපයේ. ප්‍රතිඵලය ඒකලිත ක්වොන්ටම් පද්ධති විශාල පන්තියක් සඳහා වලංගු වේ. (උදා - ඇසුරුමක වූ වායුව) මුලු පද්ධති‍ය ශුද්ධ හා එම නිසා එන්ට්‍රොපියක් නැති අතර වායුව හා ඇසුරුම අතර ඇති පටලැවුම වායුවේ ස්ථානීය එන්ට්‍රොපියට ඉහල යයි. මෙම ප්‍රතිඵලය ක්වොන්ටම් තාප ගති විද්‍යාවේ වඩාත් වැදගත් ජයග්‍රහණයකි.

අවිධිමත් විස්තර

දෙවන නියමය විවිධ සංක්ෂිප්ත ආකාරවලින් පහත පරිදි ඉදිරිපත් කළ හැක.

·	තනි තාප සංචිතයකට සම්බන්ධිත චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් යොදා ගෙන එහි වටපිටාව තුළ කාර්යයන් සිදු කිරීම කළ නොහැක්කකි. (කෙල්වින්, 1851)
·	තාප සංචිත දෙකකට සම්බන්ධිත එන්ජිමක් යොදා ගෙන චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් සිදු කිරීම කළ නොහැක. මන්ද එය අඩු උෂ්ණත්ව සංචිතයේ සිට වැඩි උෂ්ණත්ව සංචිතයට ගලන තාප ප්‍රමාණයට පමණක් බල පවත්වන බැවිනි.
·	තාප ගතික කාර්යය පරිමිත සීඝ්‍රතාවයකින් කළ යුතු නම් නිදහස් ශක්තිය වැය කළ යුතුය.

ගණිතමය විස්තර

1856 දී ජර්මානු භෞතිකඥ රුඩොල්ෆ් ක්ලවුසිස් ඔහු විසින් “තාපයේ යාන්ත්‍රික සිද්ධාන්තයේ දෙවන මූලික ප්‍රමේයය” ලෙස හැඳින්වූ දෙය පහත ලෙස ප්‍රකාශ කළේය.
 

මෙහි N  යනු චක්‍රීය ක්‍රියාවලියේ ඇතුළත් සියලු හානිපූරිත නොවූ පරිවර්තනය වීම් වල “තුල්‍යතා අගය”යි. පසුව 1865 දී ක්ලවුසියස් “තුල්‍යතා අගය” එන්ට්‍රොපියක් ලෙස අර්ථ දක්වන ලදී. මෙම අර්ථ දැක්වීමට ආසන්නයේ දීම එම වර්ෂයේදීම දෙවන නියමයේ වඩාත් ජනප්‍රිය ආකාරය අප්‍රේල් 24 වනදා සූ(z)රිච් හි දාර්ශනික සංගමයේ ඉදිරිපත් කිරීමක දී මොහු විසින් කියවන ලදී. එහි දී ඔහුගේ ඉදිරිපත් කිරීම ක්ලවුසියස් මෙසේ අවසාන කරන ලදී.

විශ්වයේ එන්ට්‍රොපිය උච්ඡයකට නැඹුරු වෙයි.

මෙම වාක්‍යය දෙවන නියමයේ දන්නා හොඳම ප්‍රකාශ කිරීමත් තව දුරටත්, මෙහි යොදා ගෙන ඇති වාග් මාලාවේ පුළුල් බව (උදා - විශ්වයේ) නිසා හා මෙම ප්‍රකාශය යෙදෙන විශේෂිත තත්ව දුලබ වීම නිසා (උදා- විවෘත, සංවෘත හෝ ඒකලිත) බොහොමයක් පුද්ගලයින් දෙවන නියමය පරිකල්පනය කළ හැකි සියලු විෂයන්ට තාප ගතා විද්‍යාව සැබැවින්ම යෙදෙනවා යැයි අදහස් කිරීමට මෙම සරල ප්‍රකාශය යොදා ගනී. මෙය ඇත්ත වශයෙන්ම සත්‍ය නොවේ. මෙම ප්‍රකාශය වඩා සංකීර්ණ විස්තරයක වඩාත් සරල සංස්කරණයකි. 

කාල විචලනයේ අවස්ථාවලදී ස්ථිර තාපී පරිවර්තනයක් සිදුවන සංවෘත පද්ධතියක් සඳහා දෙවන නියමයේ ගණිතමය ප්‍රකාශනය පහත දැක්වේ.

 

මෙහි
            S යනු එන්ට්‍රොපිය වන අතර
	
         t යනු කාලයයි.

සංඛ්‍යානමය යාන්ත්‍ර විද්‍යාව පදාර්ථය අඛන්ඩ චලනයේ යෙදෙන පරමාණු හා අණු වලින් සංයුක්ත වන බව පිලිගනිමින් දෙවන නියමය සඳහා විස්තරයක් ලබා දෙන බව අවදානයට ලක් කරන්න. පද්ධතියේ එක් එක් අංශු සඳහා වු විශේෂිත ස්ථාන හා ප්‍රවේග කුලකයක් පද්ධතියේ සූක්ෂම අවස්ථාව ලෙස හඳුන්වන අතර අඛණ්ඩ චලිතය නිසා පද්ධතිය නිරන්තරයෙන් එහි  සූක්ෂම අවස්ථාව වෙනස් කරලයි සංඛානමය යාන්ත්‍ර විද්‍යාව, සමතුලිතතාවයේදී පද්ධතියේ තිබිය හැකි එක් එක් සූක්ෂම අවස්ථා සිදු වීමට සමාන ඉඩකඩක් ඇති අතර මෙම කල්පිතය සිදු කල විට දෙවන නියමය සංඛ්‍යානමය හැඟිමකින් දරා සිටිය යුතුය යන නිගමනයට කෙලින්ම එලඹිය හැක. 1/√N ක්‍රමය මත වූ සංඛ්‍යානමය ‍ෙවනස් වීම් සමඟ  ‍ෙදවන නියමය සාමාන්‍යයක් දරා සිටින අතර මෙහි N යනු පද්ධතියේ වු අංශු ගණනයි. එදිනෙදා (මහේක්ෂීය) අවස්ථා සඳහා දෙවන නියමය ව්‍යාකූල වීමේ සම්භාවිතාව ප්‍රයෝගිකව ශූන්‍ය වේ කෙසේ නමුත් අංශු කුඩා ගණනක් ඇති පද්ධතිය සඳහා එන්ට්‍රොපිය ද ඇතුලුව තාප ගතික පරාමිතීන් දෙවන නියමය මගින් අනුමාන කල ඇති පරිදි විශේෂිත සංඛ්‍යානමය අපගමනයන් පෙන්නුම් කල හැක. ආදි සම්භව්‍ය තාප ගතික සිද්ධාන්ත මෙම සංඛානමය විචල්‍යයන් සමග ගනුදෙනු නොකරයි.

විද්‍යා‍වේ ඉතිහාසය