තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය

තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය ().

නියමයේ විවිධ ආකාරයන් 
 

තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය පහදා දීමට නොයෙක් ක්‍රම තිබෙන නමුත් සෑම ක්‍රමයකින්ම මෙම නියමය විස්තර කෙරෙයි. යොදාගන්නා ක්‍රම අතුරින් ඕනෑම ක්‍රමයක් අනෙක් සෑම ක්‍රමයක්ම තර්කානුකූලව විස්තර කරයි. මෙසේ තාපගති විද්‍යාවේ සිද්ධාන්ත දෙවන නියමය හා තෙවන නියමයෙන් ඕනෑම ආකාරයක් භාවිතා කිරීමෙන් ඔප්පු කළ හැකිය.

සෘජුව එන්ට්‍රොපිය සඳහා අදාල වන දෙවන නියමයේ සූත්‍රකරණය රුඩොල්ෆ් ක්ලෝසියස් විසින් සිදුකරන ලද්දකි. 

ඒකලිත පද්ධතියක් තුළ යම් ක්‍රියාවලියක් සිදුවන්නේ, එම පද්ධතියේ සමස්ත එන්ට්‍රොපිය ඉහළ නැංවීමෙන් පමණි.

එනම් පද්ධතියට නොවෙනස්ව පැවතීමට හෝ එන්ට්‍රොපිය ඉහළ දමන ඇතැම් භෞතික ක්‍රියාවලි දරා සිටීමට හැකිය. (ඝර්ෂණය රහිත ස්ථිරතාපී තෙරපුමක් වැනි සම එන්ට්‍රොපිය හෝ ප්‍රතිවර්ත්‍ය ක්‍රියාවක් මෙම නීතියට විරුද්ධත්වයක් දක්වයි) ඒකලිත පද්ධතියක සම්පූර්ණ ඒන්ට්‍රොපිය අඩු කරන ක්‍රියාවලීන් හට නොගනී. පද්ධතියක් සමතුලිතතාවයේ ඇත්නම් අර්ථ දැක්වීම අනුව ස්වයංසිද්ධ ක්‍රියාවලීන් සිදු නොවන අතර එම නිසා පද්ධතිය උපරිම එන්ට්‍රොපිය මට්ටමේ ඇත.

දෙවන නියමයේ සරලම සූත්‍රකරණය වන , තාප සූත්‍රකරණය ද ක්ලෝසියස් විසින් නිර්මාණය කරන ලද්දකි :

තාපයට අඩු උෂ්ණත්වයක ඇති ද්‍රව්‍යයක සිට වැඩි උෂ්ණත්වයක් ඇති ද්‍රව්‍යයක් වෙත ස්වයංසිද්ධව ගලා යෑමේ හැකියාවක් නැත. 

එදිනෙදා අත්දැකීම් මගින් අප දන්නා පරිදිම සරලව කියතොත් සිසිල් වස්තුවක සිට උණුසුම් වස්තුවක් වෙත (කාර්යය කිරීමකින් තොරව) ගලා නොයයි. උදාහරණයක් ලෙස ශීතකරණයක් තුළ තාපය සිසිලසේ සිට උණුසුම තෙක් ගලායන්නේ බාහිර කාරකයක් ආධාර කිරීමෙන් පමණි. උදා : සම්පීඩකය මතක තබා ගන්න. එන්ට්‍රොපිය පිළිබඳ ගණිතමය අර්ථ දැක්වීම මගින් තාපය සිසිලසේ සිට උණුසුමට ගලායන ක්‍රියාවලියක් එන්ට්‍රොපිය පහළ දමයි. මෙම තත්වය ඒකලිත නොවන පද්ධතියක් සඳහා සත්‍ය විය හැක කෙසේ නමුත් එසේ සත්‍ය වීම සඳහා දෙවන නියමයෙන් දැක්වෙන පරිදි සමස්ථ එන්ට්‍රොපිය තිබෙන අගයක් හෝ වැඩිවන අගයක් වන පරිද්දෙන් වෙනත් ස්ථානයක එන්ට්‍රොපි ජනනයක් සිදුවිය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස ශීතකරණයක් තුළට යන විද්‍යුත් ශක්තිය තාපය බවට පත් වී පිටුපසින් නික්ම වන්නේ එන්ට්‍රොපියේ ශුද්ධ වැඩිවීමක් නියෝජනය කරමිනි.

ලෝඩ් කෙල්වින්ගේ දෙවන නියමයේ තුන්වන සූත්‍රකරණය වන තාප යන්ත්‍ර සූත්‍රකරණය නම් ,

“තාපය සම්පූර්ණයෙන් කාර්ය බවට පරිවර්තනය කළ නොහැක”

එනම් ඉහළ උෂ්ණත්වය ශක්ති ප්‍රභවයක තාපය මගින් ශක්තිය ඇද ගෙන පසුව මුළු ශක්තිය කාර්ය බවට පත් කිරීම කළ නොහැක. අඩුම තරමින් ශක්තියෙන් කොටසක් අඩු උෂ්ණත්ව ශක්ති ගිලුමක් සඳහා වැය වේ. මෙලෙස තාප එංජිමක් 100% කාර්යක්ෂම වීම තාප ගතිකව විය නොහැක.

අන්වීක්ෂීය පද්ධති 
 

තාප ගති විද්‍යාව සමතුලිතයේ ඇති මහේක්ෂ පද්ධතියක සිද්ධාන්තයක් වන අතර එම නිසා දෙවන නියමය මනාව පහදාගත් උෂ්ණත්වවල ඇති මහේක්ෂ පද්ධති සමග පමණක් යෙදේ. දෙවන නියමය යම් පරමාණු කිහිපයක පරිමාණය මත නොයෙදේ. උදාහරණයක් ලෙස අණු දෙකක් සහිත පද්ධතියක් තුළ සෙමින් චලනය වන (ශීතල) අණුවට වේගයෙන් චලනය වන (උණුසුම්) අණුවට ශක්තිය මාරු කිරීම විය හැක. එවැනි සියුම් පද්ධති උසස් තාප ගති විද්‍යාවේ බල ප්‍රදේශයෙන් බාහිර වේ. නමුත් ඒවා ක්වොන්ටම් තාපගති විද්‍යාවේ සංඛ්‍යාන යාන්ත්‍ර විද්‍යාවෙන් විමර්ශනය කළ හැක. යම් පිකෝග්‍රෑම් ප්‍රමාණයකට වඩා වැඩි ස්කන්ධයක් සහිත ඕනෑම ඒකලිත පද්ධතියක් දෙවන නියමය මිලියනයකින් යම් කොටස් කිහිපයක් ඇතුළත සත්‍ය වේ.

ශක්තිය විසිරයාම 

තාපගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය තාපය , එන්ට්‍රොපිය , සහ තාපගතික ක්‍රියාවලිය සිදුවිය හැකි දිශාව සලකමින් වූ ප්‍රත්‍යක්ෂයකි. උදාහරණයක් ලෙස , දෙවන නියමය තාපය ස්වයංසිද්ධව ශීතල ද්‍රව්‍යයේ සිට උණුසුම් ද්‍රව්‍යයක් වෙත ගලා නොයන බව අදහස් කරන අතර නමුත් එය තාපය උණුසුම් ද්‍රව්‍යයේ සිට සිසිල් ද්‍රව්‍යයකට ගලා යාමට ඉඩ හරී. දළ වශයෙන් කථා කළ හොත් , දෙවන නියමයට අනුව ඒකලිත පද්ධතිය තුළට යොමු කළ ශක්තිය කාලය සමඟ විසිරෙන අතර ප්‍රතිඵල වශයෙන් ප්‍රයෝජනවත් කාර්යයක් කිරීම සඳහා ලබාගත හැකි ශක්තිය මුල් යොමුකල ශක්තියම සාන්ද්‍රණයට අඩු අගයක් ගනී ශක්තිය විසිර යෑමත් සමඟ උෂ්ණත්වයේ පීඩනයේ හා ඝනත්වයේ ඇති වෙනස් වීම්ද ක්‍රමයෙන් ඉවත් වේ. නැවත දළ වශයෙන් කථා කළහොත් තාපගතික ඒන්ට්‍රොපිය ශක්ති විසිරයාමේ මිණුමක් වන අතර එම නිසා දෙවන නියමය එන්ට්‍රොපියේ සංකල්පයට ආසන්නව සම්බන්ධ වේ.

ආරෝපණ සම්‍යකඩ වීම තාපගති විද්‍යාවේ 2වන මූලධර්මයේ ප්‍රතිඵලයක් ද?

ආශ්‍රිත

Zeroth law of thermodynamics
First law of thermodynamics
Third law of thermodynamics
Clausius–Duhem inequality
Fluctuation theorem
Heat death of the universe
History of thermodynamics
Jarzynski equality
Laws of thermodynamics
Maximum entropy thermodynamics
Quantum thermodynamics
Reflections on the Motive Power of Fire
Relativistic heat conduction
Thermal diode
Thermodynamic equilibrium

මූලාශ්‍ර

Equations of physics
2
Non-equilibrium thermodynamics
Philosophy of thermal and statistical physics