એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી વચ્ચેનો તફાવત

એન્થાલ્પી શું છે?#

એન્થાલ્પી એ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મ છે જે સિસ્ટમની કુલ ઊર્જાને માપે છે, જેમાં તેની આંતરિક ઊર્જા અને તેના પ્રેશર-વોલ્યુમ વર્ક સાથે સંકળાયેલી ઊર્જા સામેલ છે. તે એક સ્ટેટ ફંક્શન છે, જેનો અર્થ છે કે તે ફક્ત સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધારિત છે, અને તે સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે લેવાયેલા માર્ગ પર નથી.

વ્યાખ્યા

એન્થાલ્પીને સિસ્ટમની આંતરિક ઊર્જા અને તેના દબાણ અને કદના ગુણાકારના સરવાળા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

$$H = U + PV$$

જ્યાં:

• H એ એન્થાલ્પી છે (જૌલમાં)
• U એ આંતરિક ઊર્જા છે (જૌલમાં)
• P એ દબાણ છે (પાસ્કલમાં)
• V એ કદ છે (ઘન મીટરમાં)

એકમો

એન્થાલ્પીનો SI એકમ જૌલ (J) છે. જો કે, અન્ય એકમો, જેમ કે કેલરી (cal) અને બ્રિટિશ થર્મલ યુનિટ (Btu), પણ સામાન્ય રીતે વપરાય છે.

મહત્વ

એન્થાલ્પી થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ્સના વર્તનને સમજવા અને આગાહી કરવા માટે ઉપયોગી ગુણધર્મ છે. તેનો ઉપયોગ સિસ્ટમમાં અથવા બહાર ગરમીના પ્રવાહ, સિસ્ટમ દ્વારા અથવા તેના પર કરવામાં આવેલા કાર્ય અને સિસ્ટમની આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફારની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે.

એપ્લિકેશનો

એન્થાલ્પીનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં થાય છે, જેમાં શામેલ છે:

• રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ: રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન મુક્ત થયેલી અથવા શોષાયેલી ગરમીની ગણતરી કરવા માટે એન્થાલ્પીનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને સમજવા અને ડિઝાઇન કરવા માટે આ માહિતી આવશ્યક છે.
• ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન: ઘન પદાર્થને ઓગાળવા, પ્રવાહીને બાષ્પીભવન કરવા અથવા ઘન પદાર્થને સબ્લિમેશન કરવા માટે જરૂરી ગરમીની ગણતરી કરવા માટે એન્થાલ્પીનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. ફેઝ ટ્રાન્ઝિશન સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓને સમજવા અને ડિઝાઇન કરવા માટે આ માહિતી આવશ્યક છે.
• હીટ ટ્રાન્સફર: સિસ્ટમમાં અથવા બહાર ગરમીના પ્રવાહની ગણતરી કરવા માટે એન્થાલ્પીનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. હીટ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાઓને સમજવા અને ડિઝાઇન કરવા માટે આ માહિતી આવશ્યક છે.
• કાર્ય: સિસ્ટમ દ્વારા અથવા તેના પર કરવામાં આવેલા કાર્યની ગણતરી કરવા માટે એન્થાલ્પીનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. કાર્ય સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓને સમજવા અને ડિઝાઇન કરવા માટે આ માહિતી આવશ્યક છે.

એન્થાલ્પી એ થર્મોડાયનેમિક્સનો મૂળભૂત ગુણધર્મ છે જે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ્સના વર્તનને સમજવા અને આગાહી કરવા માટે આવશ્યક છે. રસાયણશાસ્ત્ર, ઇજનેરી અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં તેની વ્યાપક એપ્લિકેશન છે.

એન્ટ્રોપી શું છે?#

એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમમાં રેન્ડમનેસ અથવા અવ્યવસ્થાનું માપ છે. સિસ્ટમ જેટલી રેન્ડમ અથવા અવ્યવસ્થિત હોય છે, તેની એન્ટ્રોપી તેટલી વધારે હોય છે. એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ ઘણીવાર થર્મોડાયનેમિક્સમાં સિસ્ટમની સ્થિતિનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ અન્ય સિસ્ટમો, જેમ કે જૈવિક સિસ્ટમો અથવા માહિતી સિસ્ટમોનું વર્ણન કરવા માટે પણ થઈ શકે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સમાં એન્ટ્રોપી

થર્મોડાયનેમિક્સમાં, એન્ટ્રોપીને ગરમીની ઊર્જામાં ફેરફારને સિસ્ટમના તાપમાન વડે ભાગ્યા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આનો અર્થ છે કે જ્યારે સિસ્ટમમાં ગરમીની ઊર્જા ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે એન્ટ્રોપી વધે છે અને જ્યારે સિસ્ટમમાંથી ગરમીની ઊર્જા દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે એન્ટ્રોપી ઘટે છે. જ્યારે સિસ્ટમનું કદ વધે છે અથવા જ્યારે સિસ્ટમનું દબાણ ઘટે છે ત્યારે પણ એન્ટ્રોપી વધે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ જણાવે છે કે એકલી સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી સમય જતાં હંમેશા વધે છે. આનો અર્થ છે કે બધી સિસ્ટમો આખરે વધુ રેન્ડમ અથવા અવ્યવસ્થિત બને છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ ભૌતિકશાસ્ત્રના સૌથી મહત્વપૂર્ણ નિયમોમાંનો એક છે, અને તેની વિશ્વ માટે ઘણી અસરો છે.

અન્ય સિસ્ટમોમાં એન્ટ્રોપી

એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ અન્ય સિસ્ટમો, જેમ કે જૈવિક સિસ્ટમો અથવા માહિતી સિસ્ટમોનું વર્ણન કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. જૈવિક સિસ્ટમોમાં, એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમની અવ્યવસ્થા અથવા રેન્ડમનેસનું માપ છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્વસ્થ કોષમાં ઓછી એન્ટ્રોપી હોય છે, જ્યારે રોગગ્રસ્ત કોષમાં વધુ એન્ટ્રોપી હોય છે. માહિતી સિસ્ટમોમાં, એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમમાં ખોવાઈ ગયેલી અથવા ભ્રષ્ટ થયેલી માહિતીની માત્રાનું માપ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઘોંઘાટયુક્ત કોમ્યુનિકેશન ચેનલમાં વધુ એન્ટ્રોપી હોય છે, જ્યારે સ્પષ્ટ કોમ્યુનિકેશન ચેનલમાં ઓછી એન્ટ્રોપી હોય છે.

એન્ટ્રોપીની એપ્લિકેશનો

વિજ્ઞાન અને ઇજનેરીમાં એન્ટ્રોપીની ઘણી એપ્લિકેશનો છે. એન્ટ્રોપીની કેટલીક એપ્લિકેશનોમાં શામેલ છે:

• થર્મોડાયનેમિક્સ: હીટ એન્જિન અને અન્ય થર્મોડાયનેમિક ઉપકરણોની કાર્યક્ષમતાની ગણતરી કરવા માટે એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ થાય છે.
• સ્ટેટિસ્ટિકલ મિકેનિક્સ: કણોની મોટી સિસ્ટમોના વર્તનનો અભ્યાસ કરવા માટે એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ થાય છે.
• ઇન્ફોર્મેશન થિયરી: સંદેશમાં સમાયેલી માહિતીની માત્રાને માપવા માટે એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ થાય છે.
• બાયોલોજી: કોષો અને જીવો જેવી જૈવિક સિસ્ટમોના વર્તનનો અભ્યાસ કરવા માટે એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ થાય છે.
• કોમ્પ્યુટર સાયન્સ: એરર-કરેક્ટિંગ કોડ અને અન્ય ડેટા કમ્પ્રેશન અલ્ગોરિધમ્સને ડિઝાઇન કરવા માટે એન્ટ્રોપીનો ઉપયોગ થાય છે.

એન્ટ્રોપી ભૌતિકશાસ્ત્રની મૂળભૂત સંકલ્પના છે અને વિજ્ઞાન અને ઇજનેરીમાં ઘણી એપ્લિકેશનો છે. એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમમાં રેન્ડમનેસ અથવા અવ્યવસ્થાનું માપ છે, અને તે સમય જતાં હંમેશા વધે છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ જણાવે છે કે એકલી સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી સમય જતાં હંમેશા વધે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમો#

થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમો સિદ્ધાંતોનો સમૂહ છે જે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમોમાં ઊર્જા કેવી રીતે વર્તે છે તેનું વર્ણન કરે છે. તેનો ઉપયોગ સ્વયંસ્ફુરિત પ્રક્રિયાઓની દિશાની આગાહી કરવા અને હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતાની ગણતરી કરવા માટે થાય છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો નિયમ#

થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો નિયમ જણાવે છે કે ઊર્જાનું સર્જન અથવા વિનાશ થઈ શકતો નથી, ફક્ત સ્થાનાંતરિત અથવા રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. આનો અર્થ છે કે બંધ સિસ્ટમમાં ઊર્જાની કુલ માત્રા સતત રહે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના પહેલા નિયમની એપ્લિકેશનો#

હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતાની ગણતરી કરવા માટે થર્મોડાયનેમિક્સના પહેલા નિયમનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતાને એન્જિન દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્ય અને હીટ ઇનપુટના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો નિયમ આપણને જણાવે છે કે હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા ક્યારેય 100% કરતા વધારે હોઈ શકતી નથી.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ#

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ જણાવે છે કે બંધ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી સમય જતાં હંમેશા વધે છે. એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમની અવ્યવસ્થાનું માપ છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ આપણને જણાવે છે કે વિશ્વ હંમેશા વધુ અવ્યવસ્થિત બની રહ્યું છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમની એપ્લિકેશનો#

શા માટે કેટલીક પ્રક્રિયાઓ સ્વયંસ્ફુરિત હોય છે અને અન્ય નથી તે સમજાવવા માટે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. સ્વયંસ્ફુરિત પ્રક્રિયા એ એવી પ્રક્રિયા છે જે ઊર્જાના કોઈ બાહ્ય ઇનપુટ વિના થાય છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ આપણને જણાવે છે કે સ્વયંસ્ફુરિત પ્રક્રિયાઓ હંમેશા એન્ટ્રોપીમાં વધારો સાથે સંકળાયેલી હોય છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો ત્રીજો નિયમ#

થર્મોડાયનેમિક્સનો ત્રીજો નિયમ જણાવે છે કે સંપૂર્ણ શૂન્ય પર સંપૂર્ણ સ્ફટિકની એન્ટ્રોપી શૂન્ય હોય છે. આનો અર્થ છે કે સંપૂર્ણ શૂન્ય પરનો સંપૂર્ણ સ્ફટિક સંપૂર્ણ ક્રમની સ્થિતિમાં હોય છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના ત્રીજા નિયમની એપ્લિકેશનો#

પદાર્થોની સંપૂર્ણ એન્ટ્રોપીની ગણતરી કરવા માટે થર્મોડાયનેમિક્સના ત્રીજા નિયમનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. પદાર્થની સંપૂર્ણ એન્ટ્રોપી એ સંપૂર્ણ શૂન્ય પર પદાર્થની એન્ટ્રોપી છે.

ક્રિયામાં થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમો#

થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમો આપણી આસપાસ બધે કાર્યરત છે. અહીં થોડા ઉદાહરણો છે:

• જ્યારે તમે લાઇટ ચાલુ કરો છો, ત્યારે બેટરી અથવા પાવર આઉટલેટની ઇલેક્ટ્રિકલ ઊર્જા લાઇટ એનર્જીમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
• જ્યારે તમે સ્ટોવ પર પાણીનો ઘડો મૂકો છો, ત્યારે સ્ટોવની ગરમી પાણીમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, જેના કારણે પાણી ઉકળે છે.
• જ્યારે તમે વિન્ડો ખોલો છો, ત્યારે તમારા ઘરની અંદરની ગરમ હવા બહાર નીકળી જાય છે અને તેની જગ્યાએ બહારની ઠંડી હવા આવે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમો વિશ્વ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે આવશ્યક છે. તેનો ઉપયોગ ભૌતિકશાસ્ત્ર, રસાયણશાસ્ત્ર, ઇજનેરી અને જીવવિજ્ઞાન સહિત વિવિધ ક્ષેત્રોમાં થાય છે.

એન્ટ્રોપી અને એન્થાલ્પી વચ્ચેનો સંબંધ#

એન્ટ્રોપી અને એન્થાલ્પી બે મહત્વપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો છે જે નજીકથી સંબંધિત છે. એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમની અવ્યવસ્થા અથવા રેન્ડમનેસનું માપ છે, જ્યારે એન્થાલ્પી એ સિસ્ટમની કુલ ઊર્જાનું માપ છે.

એન્ટ્રોપી#

એન્ટ્રોપી એ સ્ટેટ ફંક્શન છે, જેનો અર્થ છે કે તે ફક્ત સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધારિત છે, સિસ્ટમ તે સ્થિતિ સુધી કેવી રીતે પહોંચી તેના પર નથી. સિસ્ટમમાં ગરમી ઉમેરીને, સિસ્ટમનું કદ વધારીને અથવા બે અથવા વધુ સિસ્ટમોને એકસાથે મિશ્ર કરીને સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી વધારી શકાય છે.

એન્થાલ્પી#

એન્થાલ્પી પણ એક સ્ટેટ ફંક્શન છે, પરંતુ તે સિસ્ટમના તાપમાન અને દબાણ બંને પર આધારિત છે. સિસ્ટમમાં ગરમી ઉમેરીને, સિસ્ટમનું દબાણ વધારીને અથવા સિસ્ટમ પર કાર્ય કરીને સિસ્ટમની એન્થાલ્પી વધારી શકાય છે.

એન્ટ્રોપી અને એન્થાલ્પી વચ્ચેનો સંબંધ નીચેના સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

$$ \Delta H = T\Delta S + \Delta PV $$

જ્યાં:

• $\Delta H$ એ એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર છે
• $T$ એ તાપમાન છે
• $\Delta S$ એ એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર છે
• $\Delta P$ એ દબાણમાં ફેરફાર છે
• $V$ એ કદ છે

આ સમીકરણ દર્શાવે છે કે સિસ્ટમની એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર સિસ્ટમમાં ઉમેરવામાં આવેલી ગરમી, સિસ્ટમ દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્ય અને સિસ્ટમના તાપમાન અને એન્ટ્રોપીના ગુણાકારમાં ફેરફારના સરવાળા જેટલો છે.

એન્ટ્રોપી અને એન્થાલ્પી બે મહત્વપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો છે જે નજીકથી સંબંધિત છે. આ બે ગુણધર્મો વચ્ચેના સંબંધનો ઉપયોગ કુદરતી વિશ્વમાં વિવિધ ઘટનાઓને સમજવા માટે થઈ શકે છે.

એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી વચ્ચેના તફાવત વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

એન્થાલ્પી શું છે?

• એન્થાલ્પી એ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મ છે જે સિસ્ટમની કુલ ઊર્જાને માપે છે, જેમાં તેની આંતરિક ઊર્જા અને તેના દબાણ અને કદ સાથે સંકળાયેલી ઊર્જા સામેલ છે.
• તેને H ચિહ્ન દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે અને જૌલ (J) માં માપવામાં આવે છે.
• એન્થાલ્પીને એ ગરમીની માત્રા તરીકે વિચારી શકાય છે જે સિસ્ટમને સંપૂર્ણ શૂન્યથી તેની વર્તમાન સ્થિતિમાં લાવવા માટે જરૂરી હોય છે.

એન્ટ્રોપી શું છે?

• એન્ટ્રોપી એ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મ છે જે સિસ્ટમમાં અવ્યવસ્થા અથવા રેન્ડમનેસની ડિગ્રીને માપે છે.
• તેને S ચિહ્ન દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે અને જૌલ પ્રતિ કેલ્વિન (J/K) માં માપવામાં આવે છે.
• એન્ટ્રોપીને સિસ્ટમમાં કાર્ય કરવા માટે અનુપલબ્ધ ઊર્જાની માત્રા તરીકે વિચારી શકાય છે.

એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી વચ્ચે શું તફાવત છે?

• એન્થાલ્પી એ સિસ્ટમની કુલ ઊર્જાનું માપ છે, જ્યારે એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમમાં અવ્યવસ્થા અથવા રેન્ડમનેસનું માપ છે.
• એન્થાલ્પી એ સ્ટેટ ફંક્શન છે, જેનો અર્થ છે કે તે ફક્ત સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધારિત છે, જ્યારે એન્ટ્રોપી એ પાથ ફંક્શન છે, જેનો અર્થ છે કે તે વર્તમાન સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે લેવાયેલા માર્ગ પર આધારિત છે.
• એન્થાલ્પી હંમેશા સંરક્ષિત રહે છે, જ્યારે એન્ટ્રોપી વધારી અથવા ઘટાડી શકાય છે.

એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપીના કેટલાક ઉદાહરણો શું છે?

• એન્થાલ્પી:
  • બળતણની દહન ગરમી એ એન્થાલ્પીનું ઉદાહરણ છે.
  • ઘન પદાર્થને ઓગાળવા માટે જરૂરી ગરમી એ એન્થાલ્પીનું ઉદાહરણ છે.
  • પ્રવાહીને બાષ્પીભવન કરવા માટે જરૂરી ગરમી એ એન્થાલ્પીનું ઉદાહરણ છે.
• એન્ટ્રોપી:
  • બે વાયુઓનું મિશ્રણ એ એન્ટ્રોપીનું ઉદાહરણ છે.
  • વાયુનું વિસ્તરણ એ એન્ટ્રોપીનું ઉદાહરણ છે.
  • ઘન પદાર્થનું ઓગળવું એ એન્ટ્રોપીનું ઉદાહરણ છે.

**એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપી શ