သာမိုဒိုင်းနမစ်၏ ဒုတိယနိယာမ၏ သီးခြားဖော်ပြချက်သည် မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်အားလုံးအတွက် ဖော်ပြ၍မရသောကြောင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အထွေထွေဖော်ပြချက်တစ်ခု လိုအပ်ပါသည်။ ဤအထွေထွေဖော်ပြချက်သည် စကြဝဠာတွင် ဖြစ်ပေါ်နေသော မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်အားလုံးကို ရှင်းပြရန် မျှော်လင့်ရသည်။ သာမိုဒိုင်းနမစ်၏ ဒုတိယနိယာမ၏ အထွေထွေဖော်ပြချက်ကို ၁၉ ရာစုအလယ်ပိုင်းတွင် entropy (S) ဟုခေါ်သော ပမာဏတစ်ခုမှတစ်ဆင့် ဖော်ထုတ်ခဲ့သည်။ Entropy ကို Clausius မှ ပထမဆုံးမိတ်ဆက်ခဲ့ပြီး Carnot cycle (ပြီးပြည့်စုံသော ကယ်လိုရီအင်ဂျင်) မှ ဖော်ထုတ်ခဲ့သည်။ Clausius ၏ အဆိုအရ၊ စနစ်သည် အပူချိန်တည်ငြိမ်တွင် အပူ (Q) ထပ်မံရရှိသောအခါ စနစ်တစ်ခုတွင် entropy ပြောင်းလဲမှုများကို ကြုံတွေ့ရပြီး ၎င်းကို ညီမျှခြင်းဖြင့် ကိုယ်စားပြုသည်-
ΔS = အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှုများ၊ Q = အပူ၊ T = Temperature
အန်ထရိုပီ ဆိုသည်မှာ စနစ်၏ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်သာ မြင်နိုင်သော ပမာဏတစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်းကို တိုက်ရိုက်မသိရှိနိုင်ပါ။ ၎င်းကို အန်ထရိုပီပြောင်းလဲမှုများကိုသာ တွက်ချက်နိုင်သည်။ သာမိုဒိုင်းနမစ်၏ ပထမနိယာမရှိ အတွင်းပိုင်းစွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုနှင့် အတော်လေးဆင်တူသည်။
ဥပမာအား 1:
ကွန်တိန်နာထဲက ဓာတ်ငွေ့ဟာ ဒိုင်ယာဘက်တစ်နည်းအားဖြင့် ကျယ်ပြန့်လာပါတယ်။ ဓာတ်ငွေ့ အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှုက…
ဖြေရှင်းချက်
adiabatic လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ စနစ် (ဓာတ်ငွေ့) ထဲသို့ အပူဝင်ရောက်ခြင်း သို့မဟုတ် ထွက်ခွာခြင်း မရှိပါ။ Q = 0 ဖြစ်သောကြောင့် ΔS = 0 ဖြစ်သည်။ စနစ် entropy သည် ကိန်းသေဖြစ်သည်။ adiabatic compression ကော။ adiabatic compression အတွင်း၊ စနစ်ထဲသို့ အပူဝင်ရောက်ခြင်း သို့မဟုတ် ထွက်ခွာခြင်း မဟုတ်ပါ (Q = 0)။ ထို့ကြောင့် စနစ်၏ entropy သည် ကိန်းသေဖြစ်သည်။
ဥပမာအား 2:
Carnot အင်ဂျင်သည် 500 K တွင် 2000 J အပူကို စုပ်ယူပြီး 350 K တွင် အပူကို ထုတ်လွှတ်သည်။ တစ်ကြိမ်လည်ပတ်မှုအတွက် ထုတ်လွှတ်သော အပူနှင့် စုစုပေါင်း entropy ပြောင်းလဲမှုတို့ကို တွက်ချက်ပါ။
ဖြေရှင်းချက်
TH = ၄၈၀ ကျပ်
QH = ၇၉,၄၈၀ ဂျိုး
TL = ၄၈၀ ကျပ်
QL = ….. ?
စနစ်က အပူရရင် Q က အပေါင်းဖြစ်ပြီး စနစ်က အပူထုတ်လွှတ်ရင် Q က အနှုတ်ဖြစ်ပါတယ်။
တစ်ကြိမ်လည်ပတ်မှုအတွင်း Carnot အင်ဂျင်သည် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော isothermal လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခု (isothermal expansion + isothermal compression) နှင့် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော adiabatic လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခု (adiabatic expansion နှင့် adiabatic compression) ကို ဖြတ်သန်းရသည်။ ချဲ့ထွင်ခြင်းနှင့် ဖိသိပ်ခြင်းကာလအတွင်း စနစ်ထဲသို့ အပူဝင်ရောက်ခြင်း သို့မဟုတ် ထွက်ခွာခြင်း မရှိပါ။ (Q = 0)။ Q = 0 ဖြစ်သောကြောင့် adiabatic လုပ်ငန်းစဉ် = 0 အတွင်း entropy ပြောင်းလဲသွားပါသည်။
isothermal expansion အတွင်း အင်ဂျင်သည် အပူချိန် (T) 500 K တွင် 2000 J ၏ အပူ (Q) ကို စုပ်ယူသည်။ အင်ဂျင်သည် အပူကို စုပ်ယူသောကြောင့် Q သည် အပေါင်းဖြစ်သည်။ isothermal expansion အတွင်း စက် entropy ပြောင်းလဲမှုမှာ-
isothermal compression အတွင်း အင်ဂျင်သည် (T) 350 K အပူချိန်တွင် 1400 J အထိ အပူ (Q) ကို ထုတ်လွှတ်သည်။ အင်ဂျင်သည် အပူထုတ်လွှတ်သောကြောင့် Q သည် အနုတ်ဖြစ်သည်။ isothermal presses အတွင်း စက် entropy ပြောင်းလဲမှုမှာ-
စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှု = 4 J / K – 4 J / K = 0
ဥပမာအား 3:
အင်ဂျင်သည် ၃၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် အပူချိန်တွင် အပူ ၆၀၀ ဂျိုးကို စုပ်ယူပြီး ၁၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် အပူချိန်တွင် အပူကို ထုတ်လွှတ်သည်။ ထုတ်လွှတ်သော အပူနှင့် တစ်ကြိမ်လည်ပတ်မှုအတွက် စုစုပေါင်း entropy ပြောင်းလဲမှုများကို တွက်ချက်သည်။
ဖြေရှင်းချက်
TH = ၄၈၀ ကျပ်
QH = ၇၉,၄၈၀ ဂျိုး
TL = ၄၈၀ ကျပ်
QL = ?
တစ်ကြိမ်လည်ပတ်မှုအတွင်း Carnot အင်ဂျင်သည် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော isothermal လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခု (isothermal expansion + isothermal compression) နှင့် ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော adiabatic လုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခု (adiabatic compression နှင့် adiabatic expansion) ကို ဖြတ်သန်းရသည်။ adiabatic expansion နှင့် compression အတွင်းတွင် စနစ်ထဲသို့ အပူဝင်ရောက်ခြင်း သို့မဟုတ် ထွက်ခွာခြင်း မရှိတော့ပါ (Q = 0)။ Q = 0 ဖြစ်သောကြောင့် adiabatic လုပ်ငန်းစဉ် = 0 အတွင်း entropy ပြောင်းလဲမှု ဖြစ်ပေါ်သည်။
isothermal expansion အတွင်း အင်ဂျင်သည် (T) 300 K အပူချိန်တွင် 600 J အပူ (Q) ကို စုပ်ယူသည်။ အင်ဂျင်သည် အပူကို စုပ်ယူသောကြောင့် Q သည် အပေါင်းဖြစ်သည်။ isothermal expansion အတွင်း စက် entropy ပြောင်းလဲမှုမှာ-
isothermal compression အတွင်း အင်ဂျင်သည် အပူ (Q) 200 J ကို အပူချိန် (T) 100 K တွင် ထုတ်လွှတ်သည်။ အင်ဂျင်သည် အပူထုတ်လွှတ်သောကြောင့် Q သည် အနုတ်ဖြစ်သည်။ isothermal compression အတွင်း စက် entropy ပြောင်းလဲမှုမှာ-
စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှု = 2 J / K – 2 J / K = 0
ဥပမာနံပါတ် ၂ နှင့် ဥပမာနံပါတ် ၃ ပေါ်အခြေခံ၍ ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်အတွက် စုစုပေါင်း entropy ပြောင်းလဲမှု = 0။ ပြောင်းပြန်လှန်နိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်တွင် စုစုပေါင်း entropy သည် အမြဲတမ်း ကိန်းသေဖြစ်သည်။
ဥပမာ ၄:
၀°C မှာ ၂ ကီလိုဂရမ်ရှိတဲ့ ရေခဲဟာ အပူကို စုပ်ယူတာကြောင့် အရည်ပျော်သွားပါတယ်။ ရေခဲ entropy ပြောင်းလဲမှုပမာဏကို တွက်ချက်ပါ။ (ရေအတွက် fusion ရဲ့ အပူ = ၃.၃၄ x ၁၀5 ဂျိုး / ကီလိုဂရမ်)
ဖြေရှင်းချက်
ရေခဲထုထည် = ၂ ကီလိုဂရမ်
ရေခဲအပူချိန် = ၀ oC + ၂၇၃ = ၂၉၃ K
ရေအတွက် ပေါင်းစပ်မှုအပူ = 3.34 x 105 ဂျိုး / ကီလိုဂရမ်
ရေခဲ ၂ ကီလိုဂရမ်ကို ရေအဖြစ် အရည်ပျော်ရန် လိုအပ်သော အပူ
မေး = mL
Q = (၂ ကီလိုဂရမ်)(၂.၂၇ x ၁၀)5 ဂျိုး/ကီလိုဂရမ်)
Q = ၄.၅၄ x ၁၀5 J
Q = ၄.၅၄ x ၁၀3 J
အရည်ပျော်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ် (ရေခဲမှရေသို့) အတွင်း အပူချိန်သည် မပြောင်းလဲပါ။ အပူချိန်သည် မပြောင်းလဲသောကြောင့် ရေခဲ၏ entropy ပြောင်းလဲမှုမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်။
ဥပမာအား 5:
၂၆°C ရှိရေကို ၂၂°C ရှိရေနှင့် ရောစပ်သည်။ ရေထုထည်မှာ ၂ ကီလိုဂရမ်ဖြစ်သည်။ ရေ entropy ပြောင်းလဲမှုပမာဏကို တွက်ချက်ပါ။ ရေနွေးနှင့်ရေအေးကို ကောင်းစွာလျှပ်ကာပိတ်ထားသော ကွန်တိန်နာတစ်ခုထဲတွင် ရောစပ်ထားသည်။ အပူလွှဲပြောင်းမှုသည် မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။
ဖြေရှင်းချက်
အထူးအပူ ရေ (ဂ) = ၄၁၈၀ ဂျိုး/ကီလိုဂရမ် စင်တီဂရိတ်o
ရေထုထည် = ၂ ကီလိုဂရမ်
ရေထုထည်က အတူတူပဲ၊ ဒါကြောင့် နောက်ဆုံးအပူချိန် = ၂၄ oကို C (26 oC+22 oC / ၂ = ၂၄ oC / ၂ = ၂၄ oကို C) ။
အပူချိန် ၂၆ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်မှ ၂၄ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ လျှော့ချလိုက်သောအခါ ရေနွေးမှ ထုတ်လွှတ်သော အပူပမာဏမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်-
Q = mc ΔT = (၂ ကီလိုဂရမ်) (၄၁၈၀ J / kg C)o) (၂ oကို C - 24 oဂ) = (၂ ကီလိုဂရမ်) (၄၁၈၀ ဂျိုး/ကီလိုဂရမ် ဂ)o) (၂ oဂ) = ၁၆၇၂၀ ဂျိုး
အပူချိန် ၂၂ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်မှ မြင့်တက်လာသောအခါ ရေအေးမှ စုပ်ယူသော အပူပမာဏoကို C - 24oC သည် :
Q = mc ΔT = (၂ ကီလိုဂရမ်) (၄၁၈၀ J / kg C)o) (၂ oကို C - 22 oဂ) = (၂ ကီလိုဂရမ်) (၄၁၈၀ ဂျိုး/ကီလိုဂရမ် ဂ)o) (၂ oဂ) = ၁၆၇၂၀ ဂျိုး
စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှု = ရေနွေး အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှု + ရေအေး အင်ထရိုပီ ပြောင်းလဲမှု
Δဓ = Δရေနွေး + Δရေအေး
ΔS = Q/T + Q/T
ရေနွေး၏ ပျမ်းမျှအပူချိန် = (၂၆) oC+24 oဂ) / ၂ = ၅၀ oC / ၂ = ၂၄ oC —- ၂၅ + ၂၇၃ = ၂၉၈ K
ရေအေး၏ ပျမ်းမျှအပူချိန် = (၂၂) oC+24 oဂ) / ၂ = ၅၀ oC / ၂ = ၂၄ oC —- ၂၅ + ၂၇၃ = ၂၉၈ K
ရေနွေးက အပူထုတ်လွှတ်တဲ့အတွက် Q က အနုတ်ဖြစ်ပြီး ရေအေးက အပူစုပ်ယူတဲ့အတွက် Q က အပေါင်းဖြစ်ပါတယ်။
Δဓ = Δရေနွေး + Δရေအေး
ΔS = -Q/T + Q/T
ΔS = -၁၆၇၂၀/၂၉၈ + ၁၆၇၂၀/၂၉၆
ΔS = -၅၆.၁၀၇ + ၅၆.၄၈၆
Δဓ = ၂.၄၇ ဂျိုး/ကေ
စုစုပေါင်း entropy 0.379 J/K တိုးလာ
စနစ်၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း entropy လျော့ကျသော်လည်း (-56.107 J/K)၊ စနစ်၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း entropy သည် ပိုမိုများပြားသော ပမာဏဖြင့် တိုးလာသည် (+ 56.486 J / K) ထို့ကြောင့် စုစုပေါင်း entropy သည် အမြဲတမ်း တိုးလာသည် (+ 0.379 J / K)။
မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်တွင် စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီ တိုးလာခြင်းသည် အထက်တွင် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာထားသော ရေနွေးနှင့် ရေအေး ရောစပ်မှုများအကြား အပူလွှဲပြောင်းမှုအတွက်သာမက သိပ္ပံပညာရှင်များမှ စစ်ဆေးထားသော ကိစ္စရပ်များအားလုံးအတွက်လည်း သက်ဆိုင်ပါသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်သည် ပြောင်းပြန်ဖြစ်ပေါ်ပါက စုစုပေါင်း ပုံသေ အင်ထရိုပီ။ လုပ်ငန်းစဉ်သည် မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ် ဖြစ်ပေါ်ပါက စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီ အမြဲတမ်း တိုးလာသည်။
ကျွန်ုပ်တို့၏နေ့စဉ်ဘဝတွင်ရှိသော သဘာဝဖြစ်စဉ်အားလုံးသည် မပြောင်းလဲနိုင်သောကြောင့် စုစုပေါင်းအင်ထရိုပီ တိုးလာရမည်။ ဤအချက်ကို အောက်ပါစာကြောင်းဖြင့် အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြထားပါသည်။
မပြောင်းလဲနိုင်သော လုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုတွင်၊ စနစ်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်၏ စုစုပေါင်း အင်ထရိုပီသည် အမြဲတမ်း ကြီးထွားနေပါသည်။
ဤဖော်ပြချက်သည် သာမိုဒိုင်းနမစ်၏ ဒုတိယနိယာမ၏ အထွေထွေဖော်ပြချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ သာမိုဒိုင်းနမစ်၏ ဒုတိယနိယာမသည် အခြားရူပဗေဒနိယာမများနှင့် မတူညီပါ။ ပုံမှန်အားဖြင့် ရူပဗေဒနိယာမများကို ညီမျှခြင်းများ (နယူတန်၏နိယာမ) သို့မဟုတ် ထာဝရနိယာမ (စွမ်းအင်ထိန်းသိမ်းရေးနိယာမ) နှင့်ပတ်သက်၍ ဖော်ပြထားသည်။
