“ಇದು ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ವಿಷಯವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಏಕೈಕ ಭೌತಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಅನ್ವಯಿಸುವಿಕೆಯ ಚೌಕಟ್ಟಿನೊಳಗೆ, ಅದು ಎಂದಿಗೂ ತಿರಸ್ಕರಿಸಲ್ಪಡುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ನಾನು ಮನವರಿಕೆ ಮಾಡಿಕೊಂಡಿದ್ದೇನೆ.”

ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್ಸ್ಟೈನ್

ಅಣುಗಳಿಂದ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮೀಥೇನ್, ಅಡುಗೆ ಅನಿಲ ಅಥವಾ ಕಲ್ಲಿದ್ದಲು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಸುಡುವಾಗ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಇಂಜಿನ್ನಲ್ಲಿ ಇಂಧನ ಸುಡುವಾಗ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಅಥವಾ ಡ್ರೈ ಸೆಲ್ನಂತಹ ಗ್ಯಾಲ್ವಾನಿಕ್ ಕೋಶದ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಲು ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಹೀಗಾಗಿ, ಶಕ್ತಿಯ ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧಿತವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಇವುಗಳನ್ನು ಒಂದು ರೂಪದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಈ ಶಕ್ತಿ ರೂಪಾಂತರಗಳ ಅಧ್ಯಯನವು ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿಷಯವಸ್ತುವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳು ಕೆಲವೇ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಣುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಸ್ಥೂಲ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಶಕ್ತಿ ರೂಪಾಂತರಗಳು ಹೇಗೆ ಮತ್ತು ಯಾವ ದರದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಎಂಬುದರ ಬಗ್ಗೆ ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರವು ಕಾಳಜಿ ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಒಳಗಾಗುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದ ನಿಯಮಗಳು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುವಾಗ ಅಥವಾ ಒಂದು ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ ಮಾತ್ರ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತವೆ. ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಂತಹ ಸ್ಥೂಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಘಟಕದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದ ಮೂಲಕ ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರಿಸಲು ಬಯಸುತ್ತೇವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ:

ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆ/ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ನಾವು ಹೇಗೆ ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತೇವೆ? ಅದು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆಯೇ ಇಲ್ಲವೇ?

ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆ/ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಏನು ನಡೆಸುತ್ತದೆ?

ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಎಷ್ಟರ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತವೆ?

6.1 ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಪದಗಳು

ನಾವು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಭವಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಬದಲಾವಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಆಸಕ್ತಿ ಹೊಂದಿದ್ದೇವೆ. ಇದಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಕೆಲವು ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಪದಗಳನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬೇಕಾಗಿದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ.

6.1.1 ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ

ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ವಿಶ್ವದ ಆ ಭಾಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಅಲ್ಲಿ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಳಿದ ವಿಶ್ವವು ಪರಿಸರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಸರವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರವು ಒಟ್ಟಾಗಿ ವಿಶ್ವವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

ವಿಶ್ವ $=$ ವ್ಯವಸ್ಥೆ + ಪರಿಸರ

ಆದಾಗ್ಯೂ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ನಡೆಯುವ ಬದಲಾವಣೆಗಳಿಂದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿಶ್ವವು ಪರಿಣಾಮಿತವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಎಲ್ಲಾ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ, ಪರಿಸರವು ಉಳಿದ ವಿಶ್ವದ ಆ ಭಾಗವಾಗಿದೆ ಅದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸಬಹುದು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನೆರೆಹೊರೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳದ ಪ್ರದೇಶವು ಅದರ ಪರಿಸರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಾವು ಬೀಕರ್ನಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾದ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳು A ಮತ್ತು B ಗಳ ನಡುವಿನ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಕ್ರಿಯಾ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬೀಕರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬೀಕರ್ ಇರಿಸಲಾದ ಕೋಣೆಯು ಪರಿಸರವಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 6.1).

ಚಿತ್ರ 6.1 ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ

ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬೀಕರ್ ಅಥವಾ ಟೆಸ್ಟ್ ಟ್ಯೂಬ್ನಂತಹ ಭೌತಿಕ ಗಡಿಗಳಿಂದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ, ಅಥವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಸರಳವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರದೇಶದ ಸ್ಥಳಾವಕಾಶವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುವ ಕಾರ್ಟೇಶಿಯನ್ ನಿರ್ದೇಶಾಂಕಗಳ ಗುಂಪಿನಿಂದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಬಹುದು. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ನೈಜ ಅಥವಾ ಕಾಲ್ಪನಿಕವಾಗಿರಬಹುದಾದ ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ಗೋಡೆಯಿಂದ ಪರಿಸರದಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಪರಿಸರದಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ಗೋಡೆಯನ್ನು ಗಡಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಹೊರಗೆ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಎಲ್ಲಾ ಚಲನೆಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಮತ್ತು ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲು ಅನುಮತಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ.

6.1.2 ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪ್ರಕಾರಗಳು

ನಾವು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಹೊರಗೆ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಚಲನೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ವರ್ಗೀಕರಿಸುತ್ತೇವೆ.

1. ಮುಕ್ತ ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಮುಕ್ತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ವಸ್ತುವಿನ ವಿನಿಮಯವಿದೆ [ಚಿತ್ರ 6.2 (a)]. ಮುಕ್ತ ಬೀಕರ್ನಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯಾಕಾರಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಮುಕ್ತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ[^0]. ಇಲ್ಲಿ ಗಡಿಯು ಬೀಕರ್ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾಕಾರಕಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರೆದಿರುವ ಕಾಲ್ಪನಿಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಾಗಿದೆ.

2. ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ವಸ್ತುವಿನ ವಿನಿಮಯವಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿಯ ವಿನಿಮಯವು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ [ಚಿತ್ರ 6.2 (b)]. ವಾಹಕ ವಸ್ತುವಿನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಮುಚ್ಚಿದ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯಾಕಾರಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತಾಮ್ರ ಅಥವಾ ಉಕ್ಕು.

ಚಿತ್ರ 6.2 ಮುಕ್ತ, ಮುಚ್ಚಿದ ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು.

3. ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆ

ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿ ಅಥವಾ ವಸ್ತುವಿನ ವಿನಿಮಯವಿಲ್ಲ [ಚಿತ್ರ 6.2 (c)]. ಥರ್ಮೋಸ್ ಫ್ಲಾಸ್ಕ್ ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ಇತರ ಮುಚ್ಚಿದ ನಿರೋಧಿತ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯಾಕಾರಕಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ.

6.1.3 ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿ

ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಅದರ ಒತ್ತಡ $(p)$, ಪರಿಮಾಣ $(V)$, ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ $(T)$ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಂಯೋಜನೆಯಂತಹ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಯಾವುದೇ ಉಪಯುಕ್ತ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಮಾಡಲು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ. ನೀವು ನಿಮ್ಮ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಕೋರ್ಸ್ನಿಂದ ನೆನಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಯಾಂತ್ರಿಕಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪ್ರತಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಬಿಂದುವಿನ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ವೇಗದಿಂದ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯ ಬೇರೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸರಳವಾದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿ ಕಣದ ಚಲನೆಯ ವಿವರವಾದ ಜ್ಞಾನದ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ, ನಾವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸರಾಸರಿ ಅಳತೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾವು ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯಗಳು ಅಥವಾ ಸ್ಥಿತಿ ಚರಗಳಿಂದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅದರ ಅಳತೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಅಥವಾ ಸ್ಥೂಲ (ಬೃಹತ್) ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದ ವಿವರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಅದರ ಒತ್ತಡ ($p$), ಪರಿಮಾಣ $(V)$, ತಾಪಮಾನ ($T$), ಪ್ರಮಾಣ ($n$) ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಉಲ್ಲೇಖಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿವರಿಸಬಹುದು. $p, V, T$ ನಂತಹ ಚರಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿತಿ ಚರಗಳು ಅಥವಾ ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಮೌಲ್ಯಗಳು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಹೇಗೆ ತಲುಪಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಎಲ್ಲಾ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುವುದು ಅನಿವಾರ್ಯವಲ್ಲ; ಏಕೆಂದರೆ ಕೇವಲ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಂಖ್ಯೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಕನಿಷ್ಠ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಸ್ಥೂಲ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಿದ ನಂತರ, ಇತರವುಗಳು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಪರಿಸರದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಎಂದಿಗೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ; ಅದೃಷ್ಟವಶಾತ್ ಅದನ್ನು ಮಾಡುವುದು ಅನಿವಾರ್ಯವಲ್ಲ.

6.1.4 ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ

ನಮ್ಮ ರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಅಥವಾ ಪಡೆಯುವ ಬಗ್ಗೆ ನಾವು ಮಾತನಾಡುವಾಗ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಅದು ರಾಸಾಯನಿಕ, ವಿದ್ಯುತ್, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಅಥವಾ ನೀವು ಯೋಚಿಸಬಹುದಾದ ಯಾವುದೇ ಇತರ ರೀತಿಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿರಬಹುದು, ಇವೆಲ್ಲದರ ಮೊತ್ತವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ. ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಅದನ್ನು ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ, $U$ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ, ಅದು ಬದಲಾಗಬಹುದು, ಯಾವಾಗ

• ಉಷ್ಣವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗೆ ಅಥವಾ ಹೊರಗೆ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ,
• ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಅಥವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲ್ಪಡುತ್ತದೆ,
• ವಸ್ತುವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಳಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ ಅಥವಾ ಬಿಡುತ್ತದೆ.

ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ನೀವು ಈಗಾಗಲೇ ವಿಭಾಗ 5.1.2 ರಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದಂತೆ ಅದಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ.

(ಎ) ಕೆಲಸ

ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಮೊದಲು ಪರಿಶೀಲಿಸೋಣ. ನಾವು ಥರ್ಮೋಸ್ ಫ್ಲಾಸ್ಕ್ ಅಥವಾ ನಿರೋಧಿತ ಬೀಕರ್ನಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಪ್ರಮಾಣದ ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ. ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ನಡುವೆ ಅದರ ಗಡಿಯ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣದ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ನಾವು ಈ ರೀತಿಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ. ಅಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ರೀತಿಯನ್ನು ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದ ನಡುವೆ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆ ಇಲ್ಲದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ಗೋಡೆಯನ್ನು ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಗೋಡೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 6.3).

ಚಿತ್ರ 6.3 ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಅದರ ಗಡಿಯ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವುದಿಲ್ಲ

ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಕೆಲವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತರೋಣ. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸ್ಥಿತಿ $\mathrm{A}$ ಎಂದು ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು $T_{\mathrm{A}}$ ಎಂದು ಕರೆಯೋಣ. ಸ್ಥಿತಿ A ಯಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು $U_{\mathrm{A}}$ ಎಂದು ಕರೆಯೋಣ. ನಾವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು.

ಒಂದು ಮಾರ್ಗ: ನಾವು ಕೆಲವು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕೆಲಸ, $1 \mathrm{~kJ}$ ಎಂದು ಹೇಳೋಣ, ಸಣ್ಣ ಪ್ಯಾಡಲ್ಗಳ ಸೆಟ್ ಅನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ನೀರನ್ನು ಕಡೆಯುವ ಮೂಲಕ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ಹೊಸ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು $B$ ಸ್ಥಿತಿ ಎಂದು ಮತ್ತು ಅದರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು, $T_{\mathrm{B}}$ ಎಂದು ಕರೆಯೋಣ. $T_{\mathrm{B}}>T_{\mathrm{A}}$ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆ, $\Delta T=T_{\mathrm{B}}-T_{\mathrm{A}}$ ಎಂದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿತಿ $\mathrm{B}$ ರಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು $U_{\mathrm{B}}$ ಮತ್ತು ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು, $\Delta U=U_{\mathrm{B}}-U_{\mathrm{A}}$ ಎಂದು ಕರೆಯೋಣ.

ಎರಡನೇ ಮಾರ್ಗ: ನಾವು ಈಗ ಸಮಾನ ಪ್ರಮಾಣದ (ಅಂದರೆ, $1 \mathrm{~kJ}$) ವಿದ್ಯುತ್ ಕೆಲಸವನ್ನು ಇಮರ್ಶನ್ ರಾಡ್ನ ಸಹಾಯದಿಂದ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ. ತಾಪಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆಯು ಹಿಂದಿನ ಪ್ರಕರಣದಂತೆಯೇ ಇದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ, $T_{\mathrm{B}}-T_{\mathrm{A}}$ ಎಂದು ಹೇಳೋಣ.

ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಮೇಲಿನ ರೀತಿಯ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಜೆ. ಪಿ. ಜೌಲ್ 1840-50 ರ ನಡುವೆ ಮಾಡಿದ್ದರು ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಮಾಡಲಾದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಮಾಣದ ಕೆಲಸವು, ಅದು ಹೇಗೆ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದರೂ (ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ) ಸಮಾನ ಸ್ಥಿತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲು ಅವರು ಸಮರ್ಥರಾದರು, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ತಾಪಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆಯಿಂದ ಅಳೆಯಲ್ಪಟ್ಟಂತೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಒಂದು ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು, ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ $U$, ಅನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುವುದು ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಮೌಲ್ಯವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಮೂಲಕ ಸ್ಥಿತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತರಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಕೆಲಸ, $\mathrm{w_\text {ad }}$ ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ $U$ ನ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, $\Delta U$ ನ ಮೌಲ್ಯದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ,

$$ \Delta U=U_{2}-U_{1}=\mathrm{w_\mathrm{ad}} $$

ಆದ್ದರಿಂದ, ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ, $U$, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯವಾಗಿದೆ.

ರಾಸಾಯನಿಕ ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ IUPAC ನ ಸಂಪ್ರದಾಯಗಳ ಪ್ರಕಾರ. ಧನಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದಾಗ $w_{ad}$ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಕೆಲಸವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟರೆ, $w_{ad}$ ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ನೀವು ಇತರ ಕೆಲವು ಪರಿಚಿತ ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಹೆಸರಿಸಬಹುದೇ? ಇತರ ಕೆಲವು ಪರಿಚಿತ ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯಗಳು $V, p$, ಮತ್ತು $T$. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಾವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ತಾಪಮಾನವನ್ನು $25^{\circ} \mathrm{C}$ ನಿಂದ $35^{\circ} \mathrm{C}$ ಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಿದರೆ, ತಾಪಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆಯು $35^{\circ} \mathrm{C}-25^{\circ} \mathrm{C}=+10^{\circ} \mathrm{C}$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ನಾವು ನೇರವಾಗಿ $35^{\circ} \mathrm{C}$ ಗೆ ಹೋಗಲಿ ಅಥವಾ ನಾವು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಕೆಲವು ಡಿಗ್ರಿಗಳಷ್ಟು ತಂಪಾಗಿಸಿ, ನಂತರ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಅಂತಿಮ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಹೋಗಲಿ. ಹೀಗಾಗಿ, $T$ ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದ ಬದಲಾವಣೆಯು ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೊಳದಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಪರಿಮಾಣವು ಸ್ಥಿತಿ ಕಾರ್ಯವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅದರ ನೀರಿನ ಪರಿಮಾಣದ ಬದಲಾವಣೆಯು ನೀರನ್ನು ಕೊಳದಲ್ಲಿ ತುಂಬಿಸುವ ಮಾರ್ಗದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಮಳೆಯಿಂದ ಅಥವಾ ಟ್ಯೂಬ್ವೆಲ್ನಿಂದ ಅಥವಾ ಎರಡರಿಂದಲೂ.

(ಬಿ) ಉಷ್ಣ

ನಾವು ಕೆಲಸದ ವೆಚ್ಚವಿಲ್ಲದೆ ಪರಿಸರದಿಂದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಮೂಲಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಹ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿರುವ ಈ ಶಕ್ತಿಯ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಉಷ್ಣ, $q$ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಡಿಯಾಬಾಟಿಕ್ ಗೋಡೆಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಉಷ್ಣವಾಹಕ ಗೋಡೆಗಳ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಮೂಲಕ ಅದೇ ತಾಪಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು (ವಿಭಾಗ 5.1 .4 (a) ರಲ್ಲಿ ಮೊದಲಿನಂತೆಯೇ ಅದೇ ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳು) ತರುವುದನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ (ಚಿತ್ರ 6.4).

ಚಿತ್ರ 6.4 ಅದರ ಗಡಿಯ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆ.

ನಾವು ತಾಪಮಾನ, $T_{\mathrm{A}}$ ನಲ್ಲಿ ನೀರನ್ನು ತಾಮ್ರದಿಂದ ಮಾಡಿದಂತಹ ಉಷ್ಣವಾಹಕ ಗೋಡೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅದನ್ನು ತಾಪಮಾನ, $T_{\mathrm{B}}$ ನಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಉಷ್ಣ ಕುಹರದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುವರಿಯುತ್ತೇವೆ. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ (ನೀರು) ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಉಷ್ಣ, $q$ ಅನ್ನು ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ, $T_{\mathrm{B}}-T_{\mathrm{A}}$ ನ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಬಹುದು. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆ, $\Delta U=q$, ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲ್ಪಡದಿದ್ದಾಗ.

ರಾಸಾಯನಿಕ ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ IUPAC ನ ಸಂಪ್ರದಾಯಗಳ ಪ್ರಕಾರ. ಉಷ್ಣವು ಪರಿಸರದಿಂದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡಾಗ $q$ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಪರಿಸರಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣವು ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡಾಗ $q$ ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

• ಹಿಂದೆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಮೇಲೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದಾಗ ಋಣಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯನ್ನು ನಿಗದಿಪಡಿಸಲಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದಾಗ ಧನಾತ್ಮಕ ಚಿಹ್ನೆಯನ್ನು ನಿಗದಿಪಡಿಸಲಾಗಿತ್ತು. IUPAC ಹೊಸ ಚಿಹ್ನಾ ಸಂಪ್ರದಾಯದ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡಿದ್ದರೂ, ಇದನ್ನು ಇನ್ನೂ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಪುಸ್ತಕಗಳಲ್ಲಿ ಅನುಸರಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.

(ಸಿ) ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರಕರಣ

ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರಕರಣವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ, ಇದರಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿತಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಮೂಲಕ ತರಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ನಾವು ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಹೀಗೆ ಬರೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$ \begin{equation*} \Delta U=q+\mathrm{w} \tag{6.1} \end{equation*} $$

ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸ್ಥಿತಿ ಬದಲಾವಣೆಗೆ,