11.1 ਜਾਣ-ਪਛਾਣ

ਪਿਛਲੇ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਥਰਮਲ ਗੁਣਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਸੀ। ਇਸ ਅਧਿਆਇ ਵਿੱਚ ਅਸੀਂ ਉਹਨਾਂ ਨਿਯਮਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ ਜੋ ਥਰਮਲ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਅਸੀਂ ਉਹਨਾਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਾਂਗੇ ਜਿੱਥੇ ਕੰਮ ਗਰਮੀ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਉਲਟ। ਸਰਦੀ ਵਿੱਚ, ਜਦੋਂ ਅਸੀਂ ਆਪਣੀਆਂ ਹਥੇਲੀਆਂ ਨੂੰ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਰਗੜਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਸਾਨੂੰ ਗਰਮੀ ਮਹਿਸੂਸ ਹੁੰਦੀ ਹੈ; ਇੱਥੇ ਰਗੜਨ ਵਿੱਚ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ‘ਗਰਮੀ’ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਉਲਟ, ਇੱਕ ਭਾਫ਼ ਇੰਜਨ ਵਿੱਚ, ਭਾਫ਼ ਦੀ ‘ਗਰਮੀ’ ਪਿਸਟਨਾਂ ਨੂੰ ਹਿਲਾਉਣ ਵਿੱਚ ਲਾਭਦਾਇਕ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਬਦਲੇ ਵਿੱਚ ਟ੍ਰੇਨ ਦੇ ਪਹੀਏ ਘੁਮਾਉਂਦੀ ਹੈ।

ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ, ਸਾਨੂੰ ਗਰਮੀ, ਤਾਪਮਾਨ, ਕੰਮ, ਆਦਿ ਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਹੋਰ ਧਿਆਨ ਨਾਲ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ। ਇਤਿਹਾਸਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ‘ਗਰਮੀ’ ਦੀ ਸਹੀ ਧਾਰਨਾ ‘ਤੇ ਪਹੁੰਚਣ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਮਾਂ ਲੱਗਾ। ਆਧੁਨਿਕ ਤਸਵੀਰ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ, ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਬਾਰੀਕ ਅਦ੍ਰਿਸ਼ ਤਰਲ ਵਜੋਂ ਦੇਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਸੀ ਜੋ ਕਿਸੇ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਛੇਕਾਂ ਨੂੰ ਭਰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਗਰਮ ਸਰੀਰ ਅਤੇ ਇੱਕ ਠੰਡੇ ਸਰੀਰ ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ, ਤਰਲ (ਜਿਸਨੂੰ ਕੈਲੋਰਿਕ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ) ਠੰਡੇ ਸਰੀਰ ਤੋਂ ਗਰਮ ਸਰੀਰ ਵੱਲ ਵਹਿੰਦਾ ਸੀ! ਇਹ ਉਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹੈ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਖਿਤਿਜੀ ਪਾਈਪ ਦੋ ਟੈਂਕਾਂ ਨੂੰ ਜੋੜਦੀ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਉਚਾਈਆਂ ਤੱਕ ਭਰਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਵਹਿਣਾ ਉਦੋਂ ਤੱਕ ਜਾਰੀ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਦੋਵਾਂ ਟੈਂਕਾਂ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਦੇ ਪੱਧਰ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਨਹੀਂ ਹੋ ਜਾਂਦੇ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਗਰਮੀ ਦੀ ‘ਕੈਲੋਰਿਕ’ ਤਸਵੀਰ ਵਿੱਚ, ਗਰਮੀ ਉਦੋਂ ਤੱਕ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ‘ਕੈਲੋਰਿਕ ਪੱਧਰ’ (ਭਾਵ, ਤਾਪਮਾਨ) ਬਰਾਬਰ ਨਹੀਂ ਹੋ ਜਾਂਦੇ।

ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ, ਗਰਮੀ ਦੀ ਤਰਲ ਵਜੋਂ ਤਸਵੀਰ ਨੂੰ ਛੱਡ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਦੇ ਇੱਕ ਰੂਪ ਵਜੋਂ ਆਧੁਨਿਕ ਧਾਰਨਾ ਦੇ ਪੱਖ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ। ਇਸ ਸਬੰਧ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਪ੍ਰਯੋਗ 1798 ਵਿੱਚ ਬੈਂਜਾਮਿਨ ਥੌਮਸਨ (ਜਿਸਨੂੰ ਕਾਉਂਟ ਰਮਫੋਰਡ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ) ਦਾ ਸੀ। ਉਸਨੇ ਦੇਖਿਆ ਕਿ ਪਿੱਤਲ ਦੀ ਤੋਪ ਨੂੰ ਬੋਰ ਕਰਨ ਨਾਲ ਬਹੁਤ ਗਰਮੀ ਪੈਦਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਉਬਾਲਣ ਲਈ ਕਾਫ਼ੀ। ਹੋਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਗੱਲ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਪੈਦਾ ਹੋਈ ਗਰਮੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਕੀਤੇ ਗਏ ਕੰਮ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਸੀ (ਡ੍ਰਿਲ ਨੂੰ ਘੁਮਾਉਣ ਲਈ ਨਿਯੁਕਤ ਘੋੜਿਆਂ ਦੁਆਰਾ) ਪਰ ਡ੍ਰਿਲ ਦੀ ਤਿੱਖਾਪਣ ‘ਤੇ ਨਹੀਂ। ਕੈਲੋਰਿਕ ਤਸਵੀਰ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਤਿੱਖੀ ਡ੍ਰਿਲ ਛੇਕਾਂ ਤੋਂ ਵਧੇਰੇ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਰਲ ਕੱਢਦੀ; ਪਰ ਇਹ ਨਹੀਂ ਦੇਖਿਆ ਗਿਆ। ਪ੍ਰੇਖਣਾਂ ਦਾ ਸਭ ਤੋਂ ਕੁਦਰਤੀ ਵਿਆਖਿਆ ਇਹ ਸੀ ਕਿ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਇੱਕ ਰੂਪ ਸੀ ਅਤੇ ਪ੍ਰਯੋਗ ਨੇ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਇੱਕ ਰੂਪ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਨੂੰ ਦਰਸਾਇਆ - ਕੰਮ ਤੋਂ ਗਰਮੀ ਵਿੱਚ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਦੇ ਹੋਰ ਰੂਪਾਂ ਦੇ ਪਰਸਪਰ ਪਰਿਵਰਤਨ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਇੱਕ ਸਮੂਹਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਸ਼ਾਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ ਅਤੇ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਜਾਂਦਾ। ਅਸਲ ਵਿੱਚ, ਇਸਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਅਤੇ ਨਿਯਮਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹੀਵੀਂ ਸਦੀ ਵਿੱਚ ਘੜਿਆ ਗਿਆ ਸੀ ਇਸ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਕਿ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਅਣੂ ਤਸਵੀਰ ਮਜ਼ਬੂਤੀ ਨਾਲ ਸਥਾਪਿਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਵਰਣਨ ਵਿੱਚ ਸਿਸਟਮ ਦੇ ਅਪੇਕਸ਼ਾਕ੍ਰਿਤ ਘੱਟ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਚਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਸਧਾਰਨ ਅਰਥਾਂ ਦੁਆਰਾ ਸੁਝਾਏ ਗਏ ਹਨ ਅਤੇ ਆਮ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਸਿੱਧੇ ਮਾਪੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਗੈਸ ਦਾ ਇੱਕ ਸੂਖਮ ਵਰਣਨ, ਗੈਸ ਬਣਾਉਣ ਵਾਲੇ ਵਿਸ਼ਾਲ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਨਿਰਦੇਸ਼ਾਂਕ ਅਤੇ ਵੇਗ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਨਾ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰੇਗਾ। ਗੈਸਾਂ ਦੀ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਸਿਧਾਂਤ ਵਿੱਚ ਵਰਣਨ ਇੰਨਾ ਵਿਸਤ੍ਰਿਤ ਨਹੀਂ ਹੈ ਪਰ ਇਸ ਵਿੱਚ ਵੇਗਾਂ ਦਾ ਅਣੂ ਵੰਡ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਗੈਸ ਦਾ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਵਰਣਨ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਅਣੂ ਵਰਣਨ ਤੋਂ ਬਚਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੀ ਬਜਾਏ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਵਿੱਚ ਗੈਸ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਚਰਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਦਬਾਅ, ਆਇਤਨ, ਤਾਪਮਾਨ, ਪੁੰਜ ਅਤੇ ਸੰਘਣਤਾ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਸਾਡੀਆਂ ਇੰਦਰੀਆਂ ਦੁਆਰਾ ਮਹਿਸੂਸ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਮਾਪਣਯੋਗ ਹਨ*।

ਮਕੈਨਿਕਸ ਅਤੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਵਿਚਕਾਰ ਅੰਤਰ ਨੂੰ ਧਿਆਨ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਮਕੈਨਿਕਸ ਵਿੱਚ, ਸਾਡੀ ਦਿਲਚਸਪੀ ਬਲਾਂ ਅਤੇ ਟਾਰਕਾਂ ਦੀ ਕਿਰਿਆ ਅਧੀਨ ਕਣਾਂ ਜਾਂ ਸਰੀਰਾਂ ਦੀ ਗਤੀ ਵਿੱਚ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਗਤੀ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਨਹੀਂ ਹੈ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਇੱਕ ਸਮੁੱਚੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ। ਇਹ ਸਰੀਰ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਅਵਸਥਾ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਬੰਦੂਕ ਤੋਂ ਗੋਲੀ ਚਲਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਜੋ ਬਦਲਦਾ ਹੈ ਉਹ ਗੋਲੀ ਦੀ ਯੰਤਰਿਕ ਅਵਸਥਾ ਹੈ (ਖਾਸ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਇਸਦੀ ਗਤਿਜ ਊਰਜਾ), ਇਸਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਨਹੀਂ। ਜਦੋਂ ਗੋਲੀ ਲੱਕੜ ਨੂੰ ਭੇਦ ਕੇ ਰੁਕ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਗੋਲੀ ਦੀ ਗਤਿਜ ਊਰਜਾ ਗਰਮੀ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਗੋਲੀ ਅਤੇ ਲੱਕੜ ਦੇ ਆਸ-ਪਾਸ ਦੀਆਂ ਪਰਤਾਂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਬਦਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਤਾਪਮਾਨ ਗੋਲੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ (ਅਸੁਰਲੀ) ਗਤੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ, ਨਾ ਕਿ ਗੋਲੀ ਦੀ ਗਤੀ ਨਾਲ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਇੱਕ ਸਮੁੱਚੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ।

11.2 ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ

ਮਕੈਨਿਕਸ ਵਿੱਚ ਸੰਤੁਲਨ ਦਾ ਅਰਥ ਹੈ ਕਿ ਕਿਸੇ ਸਿਸਟਮ ‘ਤੇ ਕੁੱਲ ਬਾਹਰੀ ਬਲ ਅਤੇ ਟਾਰਕ ਸਿਫ਼ਰ ਹਨ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਵਿੱਚ ‘ਸੰਤੁਲਨ’ ਸ਼ਬਦ ਇੱਕ ਵੱਖਰੇ ਸੰਦਰਭ ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦਾ ਹੈ: ਅਸੀਂ ਕਹਿੰਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਕਿਸੇ ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਇੱਕ ਸੰਤੁਲਨ ਅਵਸਥਾ ਹੈ ਜੇਕਰ ਸਿਸਟਮ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਣ ਵਾਲੇ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਚਰ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੇ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਇੱਕ ਬੰਦ ਕਠੋਰ ਕੰਟੇਨਰ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਗੈਸ, ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਆਪਣੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਤੋਂ ਅਲੱਗ, ਦਬਾਅ, ਆਇਤਨ, ਤਾਪਮਾਨ, ਪੁੰਜ ਅਤੇ ਸੰਘਣਤਾ ਦੇ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਮੁੱਲਾਂ ਦੇ ਨਾਲ ਜੋ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੇ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸੰਤੁਲਨ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 11.1 (a) ਸਿਸਟਮ A ਅਤੇ B (ਦੋ ਗੈਸਾਂ) ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ ਕੀਤੇ ਗਏ - ਇੱਕ ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਕੰਧ ਜੋ ਗਰਮੀ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਨਹੀਂ ਦਿੰਦੀ। (b) ਇੱਕੋ ਸਿਸਟਮ A ਅਤੇ B ਇੱਕ ਡਾਇਥਰਮਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ ਕੀਤੇ ਗਏ - ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਜੋ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਵੱਲ ਵਹਿਣ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਉਚਿਤ ਸਮੇਂ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਸਧਾਰਨ ਤੌਰ ‘ਤੇ, ਕੀ ਕੋਈ ਸਿਸਟਮ ਸੰਤੁਲਨ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਹੈ ਜਾਂ ਨਹੀਂ, ਇਹ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਅਤੇ ਕੰਧ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਤੀ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਸਿਸਟਮ ਨੂੰ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਤੋਂ ਵੱਖ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਦੋ ਗੈਸਾਂ $A$ ਅਤੇ $B$ ‘ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੋ ਜੋ ਦੋ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕੰਟੇਨਰਾਂ ‘ਤੇ ਕਬਜ਼ਾ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਅਸੀਂ ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਜਾਣਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਗੈਸ ਦੀ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ ਮਾਤਰਾ ਦੇ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਨੂੰ ਇਸਦੇ ਦੋ ਸੁਤੰਤਰ ਚਰ ਵਜੋਂ ਚੁਣਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਮੰਨ ਲਓ ਕਿ ਗੈਸਾਂ ਦਾ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਕ੍ਰਮਵਾਰ $\left(P_A, V_A\right)$ ਅਤੇ $\left(P_B, V_B\right)$ ਹਨ। ਮੰਨ ਲਓ ਕਿ ਪਹਿਲਾਂ ਦੋਵੇਂ ਸਿਸਟਮ ਨੇੜੇ ਰੱਖੇ ਗਏ ਹਨ ਪਰ ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ - ਇੱਕ ਇੰਸੂਲੇਟਿੰਗ ਕੰਧ (ਹਿਲਣਯੋਗ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ) ਜੋ ਊਰਜਾ (ਗਰਮੀ) ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਨੂੰ ਇੱਕ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਵੱਲ ਜਾਣ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਨਹੀਂ ਦਿੰਦੀ - ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਸਿਸਟਮ ਵੀ ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧਾਂ ਦੁਆਰਾ ਬਾਕੀ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਤੋਂ ਅਲੱਗ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ। ਸਥਿਤੀ ਚਿੱਤਰ 11.1 (a) ਵਿੱਚ ਰੇਖਾਕਿੱਤੀ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਦਿਖਾਈ ਗਈ ਹੈ। ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ ਕਿ $\left(P_{A}, V_{A}\right)$ ਦੇ ਕਿਸੇ ਵੀ ਸੰਭਾਵਿਤ ਜੋੜੇ ਦੇ ਮੁੱਲ $\left(P_{B}, V_{B}\right)$ ਦੇ ਕਿਸੇ ਵੀ ਸੰਭਾਵਿਤ ਜੋੜੇ ਦੇ ਮੁੱਲਾਂ ਨਾਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੋਣਗੇ। ਅੱਗੇ, ਮੰਨ ਲਓ ਕਿ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਨੂੰ ਇੱਕ ਡਾਇਥਰਮਿਕ ਕੰਧ ਨਾਲ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ - ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਜੋ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹ (ਗਰਮੀ) ਨੂੰ ਇੱਕ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਵੱਲ ਜਾਣ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਫਿਰ ਇਹ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਸਿਸਟਮਾਂ $A$ ਅਤੇ $B$ ਦੇ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਚਰ ਆਪਣੇ ਆਪ ਬਦਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਦੋਵੇਂ ਸਿਸਟਮ ਸੰਤੁਲਨ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਨਹੀਂ ਕਰ ਲੈਂਦੇ। ਉਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਕੋਈ ਬਦਲਾਅ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ। ਸਥਿਤੀ ਚਿੱਤਰ 11.1(b) ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈ ਗਈ ਹੈ। ਦੋਵਾਂ ਗੈਸਾਂ ਦੇ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਚਰ $\left(P_{B}{ }^{\prime}, V_{B}{ }^{\prime}\right)$ ਅਤੇ $\left(P_{A}{ }^{\prime}, V_{A}{ }^{\prime}\right)$ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਕਿ $A$ ਅਤੇ $B$ ਦੀਆਂ ਨਵੀਆਂ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੋਣ*। ਇੱਕ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਵੱਲ ਹੋਰ ਕੋਈ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਵਾਹ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਫਿਰ ਅਸੀਂ ਕਹਿੰਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਸਿਸਟਮ $A$ ਸਿਸਟਮ $B$ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੈ।

ਦੋ ਸਿਸਟਮਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਨੂੰ ਕੀ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ? ਤੁਸੀਂ ਆਪਣੇ ਤਜਰਬੇ ਤੋਂ ਜਵਾਬ ਦਾ ਅੰਦਾਜ਼ਾ ਲਗਾ ਸਕਦੇ ਹੋ। ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ, ਦੋਵਾਂ ਸਿਸਟਮਾਂ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਦੇਖਾਂਗੇ ਕਿ ਕੋਈ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ‘ਤੇ ਕਿਵੇਂ ਪਹੁੰਚਦਾ ਹੈ? ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ ਸੰਕੇਤ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।

11.3 ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ

ਦੋ ਸਿਸਟਮਾਂ $A$ ਅਤੇ $B$ ਦੀ ਕਲਪਨਾ ਕਰੋ, ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ ਕੀਤੇ ਗਏ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਹਰ ਇੱਕ ਇੱਕ ਤੀਜੇ ਸਿਸਟਮ $C$ ਨਾਲ, ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਹੈ [ਚਿੱਤਰ 11.2(a)]। ਸਿਸਟਮਾਂ ਦੀਆਂ ਅਵਸਥਾਵਾਂ (ਭਾਵ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਮੈਕ੍ਰੋਸਕੋਪਿਕ ਚਰ) ਬਦਲ ਜਾਣਗੀਆਂ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਦੋਵੇਂ $A$ ਅਤੇ $B$ $C$ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਨਹੀਂ ਆ ਜਾਂਦੇ। ਇਹ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਮੰਨ ਲਓ ਕਿ $A$ ਅਤੇ $B$ ਵਿਚਕਾਰ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਨਾਲ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ ਅਤੇ $C$ ਨੂੰ ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ $A$ ਅਤੇ $B$ ਤੋਂ ਅਲੱਗ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ [ਚਿੱਤਰ 11.2(b)]। ਇਹ ਪਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ ਕਿ $A$ ਅਤੇ $B$ ਦੀਆਂ ਅਵਸਥਾਵਾਂ ਹੋਰ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੀਆਂ, ਭਾਵ ਉਹ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਪਾਈਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਹ ਪ੍ਰੇਖਣ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ ਦਾ ਆਧਾਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਹਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ‘ਇੱਕ ਤੀਜੇ ਸਿਸਟਮ ਨਾਲ ਅਲੱਗ-ਅਲੱਗ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਦੋ ਸਿਸਟਮ ਇੱਕ ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹਨ’। ਆਰ.ਐਚ. ਫਾਉਲਰ ਨੇ ਇਸ ਨਿਯਮ ਨੂੰ 1931 ਵਿੱਚ ਘੜਿਆ ਸੀ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਪਹਿਲੇ ਅਤੇ ਦੂਜੇ ਨਿਯਮਾਂ ਦੇ ਬਿਆਨ ਦੇਣ ਤੋਂ ਬਹੁਤ ਦੇਰ ਬਾਅਦ ਅਤੇ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨੰਬਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ।

ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ ਸਪੱਸ਼ਟ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਜਦੋਂ ਦੋ ਸਿਸਟਮ $A$ ਅਤੇ $B$, ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਇੱਕ ਭੌਤਿਕ ਮਾਤਰਾ ਹੋਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਦੋਵਾਂ ਲਈ ਇੱਕੋ ਮੁੱਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਚਰ ਨੂੰ ਜਿਸਦਾ ਮੁੱਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਦੋ ਸਿਸਟਮਾਂ ਲਈ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਪਮਾਨ $(T)$ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਜੇਕਰ $A$ ਅਤੇ $B$ ਵੱਖਰੇ ਤੌਰ ‘ਤੇ $C, T_{A}=T_{C}$ ਅਤੇ $T_{B}=T_{C}$ ਨਾਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹਨ। ਇਸਦਾ ਅਰਥ ਹੈ ਕਿ $T_{A}=T_{B}$ ਭਾਵ ਸਿਸਟਮ $A$ ਅਤੇ $B$ ਵੀ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹਨ।

ਅਸੀਂ ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ ਦੁਆਰਾ ਰਸਮੀ ਤੌਰ ‘ਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ‘ਤੇ ਪਹੁੰਚੇ ਹਾਂ। ਅਗਲਾ ਸਵਾਲ ਹੈ: ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਰੀਰਾਂ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨਾਂ ਨੂੰ ਸੰਖਿਆਤਮਕ ਮੁੱਲ ਕਿਵੇਂ ਦਿੱਤੇ ਜਾਣ? ਦੂਜੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਅਸੀਂ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਪੈਮਾਨਾ ਕਿਵੇਂ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਾਂ? ਥਰਮੋਮੈਟਰੀ ਇਸ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਵਾਲ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਹੈ ਜਿਸ ਵੱਲ ਅਸੀਂ ਅਗਲੇ ਭਾਗ ਵਿੱਚ ਮੁੜਦੇ ਹਾਂ।

ਚਿੱਤਰ 11.2 (a) ਸਿਸਟਮ A ਅਤੇ B ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਵੱਖ ਕੀਤੇ ਗਏ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਹਰ ਇੱਕ ਇੱਕ ਤੀਜੇ ਸਿਸਟਮ C ਨਾਲ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਹੈ। (b) A ਅਤੇ B ਵਿਚਕਾਰ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਿੰਗ ਕੰਧ ਨਾਲ ਬਦਲ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ C ਨੂੰ ਇੱਕ ਐਡੀਬੈਟਿਕ ਕੰਧ ਦੁਆਰਾ A ਅਤੇ B ਤੋਂ ਅਲੱਗ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ।

11.4 ਗਰਮੀ, ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਕੰਮ

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਜ਼ੀਰੋਥ ਨਿਯਮ ਸਾਨੂੰ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਵੱਲ ਲੈ ਗਿਆ ਜੋ ਸਾਡੀ ਸਧਾਰਨ ਸਮਝ ਦੇ ਨਾਲ ਸਹਿਮਤ ਹੈ। ਤਾਪਮਾਨ ਕਿਸੇ ਸਰੀਰ ਦੀ ‘ਗਰਮੀ’ ਦਾ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਾਨ ਹੈ। ਇਹ ਗਰਮੀ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਦੀ ਦਿਸ਼ਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਦੋ ਸਰੀਰਾਂ ਨੂੰ ਥਰਮਲ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਉੱਚੇ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਸਰੀਰ ਤੋਂ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਸਰੀਰ ਵੱਲ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਬਰਾਬਰ ਹੋ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਪ੍ਰਵਾਹ ਰੁਕ ਜਾਂਦਾ ਹੈ; ਦੋਵੇਂ ਸਰੀਰ ਫਿਰ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਅਸੀਂ ਕੁਝ ਵਿਸਥਾਰ ਵਿੱਚ ਦੇਖਿਆ ਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਸਰੀਰਾਂ ਨੂੰ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇਣ ਲਈ ਤਾਪਮਾਨ ਪੈਮਾਨੇ ਕਿਵੇਂ ਬਣਾਏ ਜਾਣ। ਅਸੀਂ ਹੁਣ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਹੋਰ ਸੰਬੰਧਿਤ ਮਾਤਰਾਵਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਕੰਮ ਦੀਆਂ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦੇ ਹਾਂ।

ਕਿਸੇ ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਅਸੀਂ ਜਾਣਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਹਰ ਵਿਸ਼ਾਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਅਣੂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਸਿਰਫ਼ ਇਨ੍ਹਾਂ ਅਣੂਆਂ ਦੀਆਂ ਗਤਿਜ ਊਰਜਾਵਾਂ ਅਤੇ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾਵਾਂ ਦਾ ਜੋ