அறிமுகம் - வெப்ப இயக்கவியல் | 11th Chemistry : UNIT 7 : Thermodynamics
11 வது வேதியியல் : அலகு 7 : வெப்ப இயக்கவியல்
வெப்ப இயக்கவியல்
அலகு 7
வெப்ப இயக்கவியல்
Classical thermodynamics... is the only physical theory of universal physical theory of universal content which I am convinced... will never be overthrown.
Albert Einstein
கற்றல் நோக்கங்கள்:
இந்தப் பாடப்பகுதியைக் கற்றறிந்தப் பின்னர்,
● மூடிய, திறந்த, மற்றும் தனித்த அமைப்புகளை வரையறுத்தல்.
● நிலைச்சார்புகள் மற்றும் வழிச்சார்புகளை வேறுபடுத்தி அறிதல்.
● வெப்பம், வேலை மற்றும் அகஆற்றல் ஆகியவற்றிற்கு இடையேயான தொடர்பை விவரித்தல்.
● வெப்ப இயக்கவியலின் நான்கு விதிகளை எடுத்துரைத்தல்.
● அகஆற்றல் மாற்றம் (ΔU) மற்றும் என்தால்பி மாற்றம் (ΔH) ஆகியவற்றை தொடர்புபடுத்துதல் மற்றும் அவைகளை அளவிடுதல்.
● பல்வேறு வகையான வினைகளில் ஏற்படும் என்தால்பி மாற்றங்களை கணக்கிடுதல்.
● படிகங்களின் படிக கூடு ஆற்றலை ஹெஸ் விதியினைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடுதல்.
.● தன்னிச்சை மற்றும், தன்னிச்சையற்ற செயல்முறைகளை வரையறுத்தல்.
.● வெப்ப இயக்கவியல் நிலைச்சார்புகளான என்தால்பி (H), என்ட்ரோபி (S) மற்றும் கட்டிலா ஆற்றல் (G) ஆகியவற்றைத் தொடர்புபடுத்துடுதல்.
.● ஒரு செயல்முறையின் தன்னிச்சைத் தன்மையை தீர்மானிக்கும் காரணிகளை பட்டியலிடுதல்.
● ΔG மற்றும் தன்னிச்சை தன்மையினை தொடர்புபடுத்தி, ΔG° மற்றும் சமநிலை மாறிலிக்கு இடையேயான தொடர்பினை நிறுவுதல்.
ஆகிய திறன்களை மாணவர்கள் பெற இயலும்.
பாட அறிமுகம் :
Thermodynamics. என்னும் சொல்லிற்கு வெப்பப்பாய்தல் (flow of heat) என பொருள். மேலும் இவ்வார்த்தை கிரேக்க மொழியில் Thermos (வெப்பம்) மற்றும், dynamics (பாய்தல்) ஆகியவற்றிலிருந்து வருவிக்கப்பட்டதாகும். வெப்ப ஆற்றலை உருவாக்க எரிபொருளை எரித்தல், மின்சுற்றுகளின் வழியே எலக்ட்ரான்கள் பாய்வதால், மின்னாற்றல் உருவாதல் உயிரியல் செயல்பாடுகளுக்கு தேவையான ஆற்றலை உருவாக்கும் வளர்சிதை மாற்றவினைகள் போன்ற பல பயனுள்ள வினைகளை நம் அன்றாட வாழ்வில் நாம் காண்கிறோம். ஆற்றல் பரிமாற்றங்களை பற்றி கற்கும் வெப்ப இயக்கவியலானது, இத்தகைய அனைத்து செயல் முறைகளையும் அளவீட்டு அடிப்படையில் விளக்குவதுடன், பயனுள்ள கணிப்புகளை நாம் நிர்ணயித்திட பயன்படுகிறது.
19 ஆம் நூற்றாண்டில், ஏற்கனவே பயன்பாட்டிலிருந்த நீராவி இயந்திரத்தின் செயல்திறனை அதிகரிக்க, அதன் அடிப்படைக் கொள்கைகளை புரிந்துகொள்ள அறிவியலாளர்கள் முயன்றனர். இந்த ஆய்வுகளில், வெப்பமானது இயந்திர வேலையாக மாற்றப்படும் நிகழ்வு அடிப்படை சிக்கல் நிறைந்ததாக இருந்தது. எனினும், காலப்போக்கில் வெப்ப இயக்கவியல் விதிகள் உருவாக்கப்பட்டன. மேலும் அவற்றின் மூலம் நீராவி இயந்திரத்தின் செயல்முறைகளை புரிந்துகொள்ள முடிந்தது. பல்வேறு செயல்முறைகளுக்கு பயன்படுத்ததக்க, முக்கியமான கணிதவியல் தொடர்புகளை வருவித்திட, இவ்விதிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன.
வெப்ப இயக்கவியலானது, பேரளவு (macroscopic) பண்புகள் (வெப்பம், வேலை) மற்றும் அவற்றிற்கிடையேயான தொடர்பினை மதிப்பிடுகிறது. இது, சமநிலையியுள்ள அமைப்புகளின் பண்புகளைக் கருத்தில் கொள்கிறது. வெப்ப இயக்கவியலானது அமைப்பில் அடங்கியுள்ள தனித்த மூலக்கூறுகளின் பண்புகளையோ அல்லது வேறெந்த கொள்கைகளையோ சார்ந்து அமைவதில்லை.
வெப்ப இயக்கவியலின் தத்துவங்கள் மூன்று வெப்ப இயக்கவியல் விதிகளின் அடிப்படையில் அமைகின்றன. ஆற்றலின் பல்வேறு வடிவங்களுக்கு இடையேயான பரிமாற்றத்தின் அனுபவங்களை முதல் மற்றும் இரண்டாம் விதிகள் தொகுத்து கூறுகின்றன. படிகத்தின் என்ட்ரோபியை கணக்கிடுதல் மற்றும் தனிச்சுழி கெல்வின் வெப்ப நிலையை அடைய இயலாத்தன்மை ஆகியவற்றை வெப்ப இயக்கவியல் மூன்றாம் விதி விளக்குகிறது.
வெப்ப இயக்கவியல் பல்வேறு நடைமுறை பயன்களை கொண்டுள்ளபோதிலும், சிலவரம்புகளையும் கொண்டுள்ளது. இது அணு, மூலக்கூறு வடிவங்கள் மற்றும் வினைவழி முறைகளை சார்ந்து அமைவதில்லை. கொடுக்கப்பட்டுள்ள நிபந்தனைகளில் ஒரு குறிப்பிட்ட வினையானது நிகழவாய்ப்புள்ளதா? இல்லையா? என்பதை நிர்ணயித்திட இவ்விதிகளை பயன்படுத்த முடியும். ஆனால் அவ்வினை நிகழும் வினை வேகத்தினை தர இயலாது. மாறாக, வெப்ப இயக்கவியலானது, சமநிலை நிபந்தனைகளை அளவியலாக கருத்தில் கொள்கிறது, ஆனால் சமநிலை நிலைக்கான வேகவியல் அணுகுமுறையை கருத்தில் கொள்வதில்லை.