ડાબી બાજુના ચિત્રમાં:થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ સામે ખ્રિસ્તી રૂઢિચુસ્તોનો વિરોધ. પોસ્ટરો પર શિલાલેખો: શબ્દ "એન્ટ્રોપી" વટાવી ગયો; "હું વિજ્ઞાન અને મતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોને સ્વીકારતો નથી."

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો અને સર્જનના પ્રશ્નો

2000 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, ખ્રિસ્તી રૂઢિચુસ્તોનું એક જૂથ કેપિટોલ (કેન્સાસ, યુએસએ) ના પગથિયાં પર એક મૂળભૂત વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંત - થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો (ડાબી બાજુએ ફોટો જુઓ) નાબૂદ કરવાની માંગ કરવા માટે એકત્ર થયો. આનું કારણ તેમની ખાતરી હતી કે આ ભૌતિક કાયદો નિર્માતામાં તેમની શ્રદ્ધાનો વિરોધાભાસ કરે છે, કારણ કે તે બ્રહ્માંડના થર્મલ મૃત્યુની આગાહી કરે છે. ધરણાં કરનારાઓએ કહ્યું કે તેઓ આવા ભવિષ્ય તરફ આગળ વધતી દુનિયામાં જીવવા માંગતા નથી અને તેમના બાળકોને આ શીખવવા માંગતા નથી. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદા સામે ઝુંબેશનું નેતૃત્વ કરનાર અન્ય કોઈ નહીં પણ કેન્સાસ રાજ્યના સેનેટર છે, જેઓ માને છે કે કાયદો "ઉપયોગી અને પ્રેમાળ ભગવાન દ્વારા બનાવેલ વિશ્વ તરીકે બ્રહ્માંડ વિશે અમારા બાળકોની સમજણને જોખમમાં મૂકે છે."

તે વિરોધાભાસી છે, પરંતુ તે જ યુએસએમાં, અન્ય ખ્રિસ્તી ચળવળ - સર્જનવાદીઓ, જેની આગેવાની ડુઆન ગીશ, ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ક્રિએશન રિસર્ચના પ્રમુખ હતા - તેનાથી વિપરીત, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાને માત્ર વૈજ્ઞાનિક ગણતા નથી, પણ ઉત્સાહપૂર્વક તેને અપીલ પણ કરે છે. સાબિત કરો કે વિશ્વ ભગવાન દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું હતું. તેમની મુખ્ય દલીલોમાંની એક એ છે કે જીવન સ્વયંભૂ ઊભું થઈ શકતું નથી, કારણ કે આસપાસની દરેક વસ્તુ સર્જન કરતાં સ્વયંભૂ વિનાશની સંભાવના ધરાવે છે.

આ બે ખ્રિસ્તી ચળવળો વચ્ચેના આવા આશ્ચર્યજનક વિરોધાભાસને ધ્યાનમાં રાખીને, એક તાર્કિક પ્રશ્ન ઊભો થાય છે - તેમાંથી કયું સાચું છે? અને શું કોઈ યોગ્ય પણ છે?

આ લેખમાંથર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને લાગુ કરવું ક્યાં શક્ય છે અને ક્યાં અશક્ય છે અને તે નિર્માતામાં વિશ્વાસના મુદ્દાઓ સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે તે આપણે જોઈશું.

થર્મોડાયનેમિક્સભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા છે જે ગરમી અને ઊર્જાના અન્ય સ્વરૂપોના સંબંધો અને પરિવર્તનનો અભ્યાસ કરે છે. તે ઘણા મૂળભૂત સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે જેને થર્મોડાયનેમિક્સના સિદ્ધાંતો (ક્યારેક કાયદાઓ) કહેવાય છે. તેમાંથી, સૌથી પ્રખ્યાત કદાચ બીજો સિદ્ધાંત છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ, ઉપર આપેલા એક ઉપરાંત, અન્ય ફોર્મ્યુલેશન ધરાવે છે. સર્જન વિશેની તમામ ચર્ચાઓ જેનો આપણે ઉલ્લેખ કર્યો છે તે તેમાંથી એકની આસપાસ ફરે છે. આ ફોર્મ્યુલેશન એન્ટ્રોપીના ખ્યાલ સાથે સંબંધિત છે, જેનાથી આપણે પરિચિત થવું પડશે.

એન્ટ્રોપી(એક વ્યાખ્યા મુજબ) એ સિસ્ટમની અવ્યવસ્થા અથવા અરાજકતાનું સૂચક છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, સિસ્ટમમાં વધુ અરાજકતા શાસન કરે છે, તેની એન્ટ્રોપી વધારે છે. થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ્સ માટે, એન્ટ્રોપી જેટલી ઊંચી હોય છે, તેટલી વધુ અસ્તવ્યસ્ત સામગ્રીના કણોની હિલચાલ જે સિસ્ટમ બનાવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુઓ).

સમય જતાં, વૈજ્ઞાનિકોને સમજાયું કે એન્ટ્રોપી એ એક વ્યાપક ખ્યાલ છે અને તે માત્ર થર્મોડાયનેમિક પ્રણાલીઓ પર જ લાગુ થઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, કોઈપણ સિસ્ટમમાં ચોક્કસ માત્રામાં અંધાધૂંધી હોય છે, જે બદલાઈ શકે છે - વધારો અથવા ઘટાડો. આ કિસ્સામાં, એન્ટ્રોપી વિશે વાત કરવી યોગ્ય છે. અહીં કેટલાક ઉદાહરણો છે:

· એક ગ્લાસ પાણી.જો પાણી થીજી જાય છે અને બરફમાં ફેરવાય છે, તો તેના પરમાણુઓ સ્ફટિક જાળીમાં જોડાયેલા હોય છે. જ્યારે પાણી ઓગળી જાય અને પરમાણુઓ અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે ત્યારે આ સ્થિતિ કરતાં વધુ ક્રમ (ઓછી એન્ટ્રોપી) ને અનુરૂપ છે. જો કે, ઓગળ્યા પછી, પાણી હજી પણ કેટલાક સ્વરૂપને જાળવી રાખે છે - કાચ જેમાં તે સ્થિત છે. જો પાણીનું બાષ્પીભવન થાય છે, તો અણુઓ વધુ તીવ્રતાથી આગળ વધે છે અને તેમને પૂરા પાડવામાં આવેલ સમગ્ર વોલ્યુમ પર કબજો કરે છે, વધુ અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે. આમ, એન્ટ્રોપી વધુ વધે છે.

· સૌરમંડળ.તમે તેમાં ક્રમ અને અવ્યવસ્થા બંનેનું અવલોકન પણ કરી શકો છો. ગ્રહો તેમની ભ્રમણકક્ષામાં એટલી ચોકસાઈથી ફરે છે કે ખગોળશાસ્ત્રીઓ હજારો વર્ષ અગાઉથી કોઈપણ સમયે તેમની સ્થિતિની આગાહી કરી શકે છે. જો કે, સૌરમંડળમાં ઘણા એસ્ટરોઇડ પટ્ટાઓ છે જે વધુ અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધે છે - તે અથડાય છે, તૂટી જાય છે અને ક્યારેક અન્ય ગ્રહો પર પડે છે. બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓના મતે, શરૂઆતમાં સમગ્ર સૌરમંડળ (સૂર્ય સિવાય) આવા એસ્ટરોઇડ્સથી ભરેલું હતું, જેમાંથી નક્કર ગ્રહો પાછળથી રચાયા હતા, અને આ એસ્ટરોઇડ હવે કરતાં પણ વધુ અસ્તવ્યસ્ત રીતે આગળ વધ્યા હતા. જો આ સાચું હોય, તો સૌરમંડળની એન્ટ્રોપી (સૂર્ય સિવાય) મૂળરૂપે વધારે હતી.

· ગેલેક્સી.આકાશગંગા તેના કેન્દ્રની આસપાસ ફરતા તારાઓથી બનેલી છે. પરંતુ અહીં પણ ચોક્કસ માત્રામાં અવ્યવસ્થા છે: તારાઓ ક્યારેક અથડાય છે, ચળવળની દિશા બદલી નાખે છે અને પરસ્પર પ્રભાવને લીધે તેમની ભ્રમણકક્ષા આદર્શ નથી, કંઈક અંશે અસ્તવ્યસ્ત રીતે બદલાતી રહે છે. તેથી આ સિસ્ટમમાં એન્ટ્રોપી શૂન્ય નથી.

· બાળકોનો ઓરડો.જેમની પાસે નાના બાળકો છે તેઓને ઘણીવાર એન્ટ્રોપીમાં વધારો તેમની પોતાની આંખોથી અવલોકન કરવો પડે છે. તેઓએ સફાઈ કર્યા પછી, એપાર્ટમેન્ટ સાપેક્ષ ક્રમમાં છે. જો કે, આ એપાર્ટમેન્ટની એન્ટ્રોપી નોંધપાત્ર રીતે વધવા માટે એક કે બે બાળકોના થોડા કલાકો (અને ક્યારેક ઓછા) ત્યાં જાગરણની સ્થિતિમાં રહે છે...

જો છેલ્લું ઉદાહરણ તમને સ્મિત આપે છે, તો સંભવતઃ તમે સમજો છો કે એન્ટ્રોપી શું છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ પર પાછા ફરીએ, ચાલો આપણે યાદ રાખીએ કે, આપણે કહ્યું તેમ, તેમાં બીજું ફોર્મ્યુલેશન છે જે એન્ટ્રોપીની વિભાવના સાથે સંકળાયેલું છે. તે આના જેવું લાગે છે: એક અલગ સિસ્ટમમાં, એન્ટ્રોપી ઘટી શકતી નથી. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આજુબાજુના વિશ્વમાંથી સંપૂર્ણપણે કાપી નાખવામાં આવેલી કોઈપણ સિસ્ટમમાં, અવ્યવસ્થા સ્વયંભૂ ઘટી શકતી નથી: તે ફક્ત વધી શકે છે અથવા, આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં, સમાન સ્તરે રહી શકે છે.

જો તમે ગરમ, બંધ રૂમમાં આઇસ ક્યુબ મૂકો છો, તો તે થોડા સમય પછી ઓગળી જશે. જો કે, આ ઓરડામાં પાણીનું પરિણામી ખાબોચિયું પોતે ક્યારેય બરફના સમઘનમાં તૂટી જશે નહીં. ત્યાં પરફ્યુમની બોટલ ખોલો અને આખા રૂમમાં સુગંધ ફેલાઈ જશે. પરંતુ કંઈપણ તે બોટલમાં પાછું જશે નહીં. ત્યાં એક મીણબત્તી પ્રગટાવો અને તે બળી જશે, પરંતુ કંઈપણ ધુમાડાને મીણબત્તીમાં ફેરવશે નહીં. આ બધી પ્રક્રિયાઓ દિશાસૂચકતા અને અપરિવર્તનક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. માત્ર આ રૂમમાં જ નહીં, પરંતુ સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં બનતી પ્રક્રિયાઓની આવી અપરિવર્તનક્ષમતાનું કારણ થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાં ચોક્કસપણે રહેલું છે.

જો કે, આ કાયદો, તેની તમામ દેખીતી સરળતા માટે, શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના સૌથી મુશ્કેલ અને ઘણીવાર ગેરસમજ કરાયેલા કાયદાઓમાંનો એક છે. હકીકત એ છે કે તેની રચનામાં એક શબ્દ છે જેને કેટલીકવાર અપૂરતું ધ્યાન આપવામાં આવે છે - આ "અલગ" શબ્દ છે. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ મુજબ, એન્ટ્રોપી (અંધાધૂંધી) માત્ર અલગ પ્રણાલીઓમાં ઘટી શકતી નથી. આ કાયદો છે. જો કે, અન્ય સિસ્ટમોમાં આ હવે કાયદો નથી, અને તેમાં એન્ટ્રોપી કાં તો વધી શકે છે અથવા ઘટી શકે છે.

એક અલગ સિસ્ટમ શું છે? ચાલો જોઈએ કે થર્મોડાયનેમિક્સના દૃષ્ટિકોણથી સામાન્ય રીતે કયા પ્રકારની સિસ્ટમો અસ્તિત્વમાં છે:

· ખોલો.આ એવી પ્રણાલીઓ છે જે બહારની દુનિયા સાથે દ્રવ્ય (અને સંભવતઃ ઊર્જા)નું વિનિમય કરે છે. ઉદાહરણ: કાર (ગેસોલિન, હવા વાપરે છે, ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે).

· બંધ.આ એવી પ્રણાલીઓ છે જે બહારની દુનિયા સાથે દ્રવ્યનું વિનિમય કરતી નથી, પરંતુ તેની સાથે ઊર્જાનું વિનિમય કરી શકે છે. ઉદાહરણ: સ્પેસશીપ (સીલ કરેલું છે, પરંતુ સૌર પેનલ્સનો ઉપયોગ કરીને સૌર ઊર્જાને શોષી લે છે).

· અલગ (બંધ).આ એવી પ્રણાલીઓ છે જે બહારની દુનિયા સાથે દ્રવ્ય કે ઊર્જાનું વિનિમય કરતી નથી. ઉદાહરણ: થર્મોસ (સીલ કરેલું અને ગરમી જાળવી રાખે છે).

જેમ આપણે નોંધ્યું છે તેમ, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો સૂચિબદ્ધ પ્રકારની સિસ્ટમ્સના ત્રીજાને જ લાગુ પડે છે.

સમજાવવા માટે, ચાલો આપણે એક સિસ્ટમ યાદ કરીએ જેમાં તાળાબંધ ગરમ રૂમ અને બરફનો ટુકડો હોય છે જે તેમાં હોય ત્યારે પીગળી જાય છે. આદર્શ કિસ્સામાં, આ એક અલગ સિસ્ટમને અનુરૂપ છે, અને તેની એન્ટ્રોપી વધી છે. જો કે, હવે ચાલો કલ્પના કરીએ કે તે બહાર સખત હિમ લાગેલું છે, અને અમે બારી ખોલી. સિસ્ટમ ખુલ્લી થઈ ગઈ: ઓરડામાં ઠંડી હવા વહેવા લાગી, ઓરડામાં તાપમાન શૂન્યથી નીચે આવી ગયું, અને અમારો બરફનો ટુકડો, જે અગાઉ ખાબોચિયામાં ફેરવાઈ ગયો હતો, તે ફરીથી થીજી ગયો.

વાસ્તવિક જીવનમાં, લૉક કરેલ ઓરડો એ ઇન્સ્યુલેટેડ સિસ્ટમ નથી, કારણ કે હકીકતમાં, કાચ અને ઇંટો પણ ગરમીને પસાર થવા દે છે. અને ગરમી, જેમ આપણે ઉપર નોંધ્યું છે, તે પણ ઊર્જાનું એક સ્વરૂપ છે. તેથી, લૉક કરેલ ઓરડો વાસ્તવમાં એક અલગ રૂમ નથી, પરંતુ એક બંધ સિસ્ટમ છે. જો આપણે બધી બારીઓ અને દરવાજાઓને ચુસ્તપણે સીલ કરી દઈએ તો પણ ગરમી ધીમે ધીમે ઓરડામાંથી બહાર નીકળી જશે, તે જામી જશે અને આપણું ખાબોચિયું પણ બરફમાં ફેરવાઈ જશે.

અન્ય સમાન ઉદાહરણ ફ્રીઝર સાથેનો ઓરડો છે. જ્યારે ફ્રીઝર બંધ હોય, ત્યારે તેનું તાપમાન ઓરડાના તાપમાન જેટલું જ હોય ​​છે. પરંતુ જલદી તમે તેને ચાલુ કરશો, તે ઠંડુ થવાનું શરૂ થશે, અને સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી ઓછી થવાનું શરૂ થશે. આ શક્ય બને છે કારણ કે આવી સિસ્ટમ બંધ થઈ ગઈ છે, એટલે કે, તે પર્યાવરણમાંથી ઊર્જા વાપરે છે (આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રિકલ).

તે નોંધનીય છે કે પ્રથમ કિસ્સામાં (બરફના ટુકડા સાથેનો ઓરડો), સિસ્ટમએ પર્યાવરણમાં ઊર્જા મુક્ત કરી હતી, અને બીજામાં (ફ્રીઝર સાથેનો ઓરડો), તેનાથી વિપરીત, તેને પ્રાપ્ત થયો હતો. જો કે, બંને સિસ્ટમોની એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થયો. આનો અર્થ એ છે કે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાને અપરિવર્તનશીલ કાયદા તરીકે કાર્ય કરવાનું બંધ કરવા માટે, સામાન્ય કિસ્સામાં તે ઊર્જા સ્થાનાંતરણની દિશા મહત્વપૂર્ણ નથી, પરંતુ સિસ્ટમ અને વચ્ચેના આવા ટ્રાન્સફરની ખૂબ જ હકીકતની હાજરી છે. બહારની દુનિયા.

નિર્જીવ પ્રકૃતિમાં ઘટતી એન્ટ્રોપીના ઉદાહરણો.ઉપર ચર્ચા કરેલ સિસ્ટમોના ઉદાહરણો માણસ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યા હતા. મનની ભાગીદારી વિના, નિર્જીવ પ્રકૃતિમાં એન્ટ્રોપી ઘટવાના કોઈ ઉદાહરણો છે? હા, તમને ગમે તેટલું.

જો તમે સ્માર્ટ છો અને થોડો સમય પસાર કરો છો, તો તમે હજારો સમાન ઉદાહરણો યાદ રાખી શકો છો અને લખી શકો છો. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે ઘણા સૂચિબદ્ધ કેસોમાં, એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો એ એક અલગ અકસ્માત નથી, પરંતુ એક પેટર્ન છે - તે તરફનું વલણ આવી સિસ્ટમોના નિર્માણમાં સહજ છે. તેથી, જ્યારે પણ યોગ્ય પરિસ્થિતિઓ ઊભી થાય ત્યારે તે થાય છે, અને તે ખૂબ લાંબા સમય સુધી ચાલુ રહી શકે છે - જ્યાં સુધી આ પરિસ્થિતિઓ અસ્તિત્વમાં છે. આ બધા ઉદાહરણો માટે ન તો જટિલ મિકેનિઝમ્સની હાજરીની જરૂર છે જે એન્ટ્રોપી ઘટાડે છે, ન તો મનના હસ્તક્ષેપની.

અલબત્ત, જો સિસ્ટમ અલગ ન હોય, તો તે જરૂરી નથી કે તેમાં એન્ટ્રોપી ઘટે. તેના બદલે, તેનાથી વિપરીત, તે એન્ટ્રોપીમાં વધારો છે, એટલે કે, અરાજકતામાં વધારો, જે સ્વયંભૂ રીતે વધુ વખત થાય છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, આપણે એ હકીકતથી ટેવાયેલા છીએ કે દેખરેખ અથવા કાળજી વિના છોડી દેવામાં આવેલી કોઈપણ વસ્તુ, એક નિયમ તરીકે, બગડે છે અને સુધરવાને બદલે બિનઉપયોગી બની જાય છે. કોઈ એમ પણ કહી શકે છે કે આ ભૌતિક વિશ્વની ચોક્કસ મૂળભૂત મિલકત છે - સ્વયંસ્ફુરિત અધોગતિની ઇચ્છા, એન્ટ્રોપી વધારવાની સામાન્ય વૃત્તિ.

જો કે, આ ઉપશીર્ષક દર્શાવે છે કે આ સામાન્ય વલણ માત્ર અલગ સિસ્ટમોમાં જ કાયદો છે. અન્ય સિસ્ટમોમાં, એન્ટ્રોપીમાં વધારો એ કાયદો નથી - બધું ચોક્કસ સિસ્ટમના ગુણધર્મો અને તે સ્થિત થયેલ પરિસ્થિતિઓ પર આધારિત છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ તેમને વ્યાખ્યા દ્વારા લાગુ કરી શકાતો નથી. જો ખુલ્લી અથવા બંધ પ્રણાલીઓમાંની એકમાં એન્ટ્રોપી વધે તો પણ, આ થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમની પરિપૂર્ણતા નથી, પરંતુ એન્ટ્રોપી વધારવાની સામાન્ય વૃત્તિનું માત્ર એક અભિવ્યક્તિ છે, જે સમગ્ર ભૌતિક વિશ્વની લાક્ષણિકતા છે, પરંતુ નિરપેક્ષથી દૂર.

જ્યારે ઉત્સાહી નિરીક્ષક તારાઓવાળા આકાશ તરફ જુએ છે, તેમજ જ્યારે અનુભવી ખગોળશાસ્ત્રી તેને ટેલિસ્કોપ દ્વારા જુએ છે, ત્યારે તેઓ બંને માત્ર તેની સુંદરતા જ નહીં, પણ આ મેક્રોકોઝમમાં શાસન કરતા અદ્ભુત ક્રમને પણ જોઈ શકે છે.

જો કે, શું આ ક્રમનો ઉપયોગ એ સાબિત કરવા માટે થઈ શકે છે કે ઈશ્વરે બ્રહ્માંડનું સર્જન કર્યું છે? શું તર્કની આ પંક્તિનો ઉપયોગ કરવો યોગ્ય રહેશે: કારણ કે બ્રહ્માંડ થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ અનુસાર અરાજકતામાં ન આવ્યું, શું આ સાબિત કરે છે કે તે ભગવાન દ્વારા નિયંત્રિત છે?

કદાચ તમે વિચારવા માટે ટેવાયેલા છો કે હા. પરંતુ હકીકતમાં, લોકપ્રિય માન્યતાની વિરુદ્ધ, ના. વધુ સ્પષ્ટ રીતે, આ સંદર્ભમાં, સહેજ અલગ પુરાવાનો ઉપયોગ કરવો શક્ય અને જરૂરી છે, પરંતુ થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનો નહીં.

સૌપ્રથમ, તે હજુ સુધી સાબિત થયું નથી કે બ્રહ્માંડ એક અલગ સિસ્ટમ છે. જો કે, અલબત્ત, વિરુદ્ધ સાબિત થયું નથી, તેમ છતાં, તે સ્પષ્ટપણે જણાવવું હજી શક્ય નથી કે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને સંપૂર્ણ રીતે લાગુ કરી શકાય છે.

પરંતુ ચાલો કહીએ કે સિસ્ટમ તરીકે બ્રહ્માંડનું અલગતા ભવિષ્યમાં સાબિત થશે (આ તદ્દન શક્ય છે). પછી શું?

બીજું, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ એ કહેતો નથી કે ચોક્કસ સિસ્ટમમાં બરાબર શું શાસન કરશે - ઓર્ડર અથવા અરાજકતા. બીજો કાયદો કહે છે કે આ ક્રમ અથવા અવ્યવસ્થા કઈ દિશામાં બદલાશે - એક અલગ સિસ્ટમમાં, અરાજકતા વધશે. અને બ્રહ્માંડનો ક્રમ કઈ દિશામાં બદલાય છે? જો આપણે સમગ્ર બ્રહ્માંડ વિશે વાત કરીએ, તો તેમાં અરાજકતા વધી રહી છે (તેમજ એન્ટ્રોપી). બ્રહ્માંડને વ્યક્તિગત તારાઓ, તારાવિશ્વો અથવા તેમના ક્લસ્ટરો સાથે ગૂંચવવું નહીં તે અહીં મહત્વપૂર્ણ છે. વ્યક્તિગત તારાવિશ્વો (જેમ કે આપણી આકાશગંગા) ખૂબ જ સ્થિર માળખું હોઈ શકે છે અને લાખો વર્ષોમાં તે બિલકુલ ઘટતી નથી. પરંતુ તે અલગ સિસ્ટમો નથી: તેઓ સતત આસપાસની જગ્યામાં ઊર્જા (જેમ કે પ્રકાશ અને ગરમી) ફેલાવે છે. તારાઓ બળી જાય છે અને ઇન્ટરસ્ટેલર અવકાશમાં સતત દ્રવ્ય ("સૌર પવન") બહાર કાઢે છે. આનો આભાર, બ્રહ્માંડમાં તારાઓ અને તારાવિશ્વોના માળખાગત પદાર્થના અસ્તવ્યસ્ત રીતે વિખરાયેલા ઊર્જા અને વાયુમાં પરિવર્તનની સતત પ્રક્રિયા થાય છે. એન્ટ્રોપીમાં વધારો નહીં તો આ શું છે?

આ અધોગતિની પ્રક્રિયાઓ, અલબત્ત, ખૂબ જ ધીમી ગતિએ થાય છે, તેથી આપણે તેમને અનુભવતા નથી. પરંતુ જો આપણે તેમને ખૂબ જ ઝડપી ગતિએ અવલોકન કરી શકીએ - કહો, એક ટ્રિલિયન ગણો ઝડપી, તો પછી તારાઓના જન્મ અને મૃત્યુનું ખૂબ જ નાટકીય ચિત્ર આપણી આંખો સમક્ષ પ્રગટ થશે. તે યાદ રાખવું યોગ્ય છે કે બ્રહ્માંડની શરૂઆતથી અસ્તિત્વમાં રહેલા તારાઓની પ્રથમ પેઢીનું મૃત્યુ થઈ ગયું છે. બ્રહ્માંડશાસ્ત્રીઓના મતે, આપણા ગ્રહમાં એક વખત બળી ગયેલા તારાના અસ્તિત્વ અને વિસ્ફોટના અવશેષો છે; આવા વિસ્ફોટોના પરિણામે, બધા ભારે રાસાયણિક તત્વો રચાય છે.

તેથી, જો આપણે બ્રહ્માંડને એક અલગ પ્રણાલી તરીકે માનીએ, તો થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાં સામાન્ય રીતે સંતુષ્ટ છે, ભૂતકાળમાં અને આજે બંને. આ ભગવાન દ્વારા સ્થાપિત કાયદાઓમાંનો એક છે, અને તેથી તે અન્ય ભૌતિક કાયદાઓની જેમ જ બ્રહ્માંડમાં કાર્ય કરે છે.

ઉપર જે કહેવામાં આવ્યું છે તે છતાં, બ્રહ્માંડમાં ઘણી અદ્ભુત વસ્તુઓ છે જે તેમાં શાસન કરી રહેલા ક્રમ સાથે સંકળાયેલી છે, પરંતુ તે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને કારણે નથી, પરંતુ અન્ય કારણોસર છે.

આમ, ન્યૂઝવીક મેગેઝિન (નવેમ્બર 09, 1998નો અંક) એ તપાસ્યું કે બ્રહ્માંડની રચના અંગેની શોધો આપણને કયા તારણો તરફ દોરી જાય છે. તે કહે છે કે હકીકતો "ઊર્જા અને ગતિ એક્સ નિહિલોની ઉત્પત્તિ દર્શાવે છે, એટલે કે, પ્રકાશ અને ઊર્જાના પ્રચંડ વિસ્ફોટ દ્વારા, જે [બાઈબલના પુસ્તક] જિનેસિસના વર્ણન સાથે વધુ સુસંગત છે." ન્યૂઝવીક મેગેઝિને આ ઘટનાના બાઈબલના વર્ણન સાથે બ્રહ્માંડના જન્મની સમાનતા કેવી રીતે સમજાવી તે જુઓ.

આ મેગેઝિન લખે છે: “જાહેર કરાયેલા દળો આશ્ચર્યજનક રીતે (ચમત્કારિક રીતે?) સંતુલિત હતા - અને રહે છે: જો બિગ બેંગ થોડો ઓછો હિંસક હોત, તો બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ વધુ ધીમેથી આગળ વધ્યું હોત, અને ટૂંક સમયમાં (થોડા મિલિયન વર્ષોમાં. અથવા થોડીવારમાં - કોઈ પણ સંજોગોમાં ટૂંક સમયમાં) પ્રક્રિયા ઉલટી થશે અને પતન થશે. જો વિસ્ફોટ થોડો વધુ મજબૂત હોત, તો બ્રહ્માંડ ખૂબ જ દુર્લભ "પ્રવાહી સૂપ" માં ફેરવાઈ શક્યું હોત અને તારાઓનું નિર્માણ અશક્ય હતું. આપણા અસ્તિત્વની શક્યતાઓ ખગોળશાસ્ત્રીય રીતે ઓછી હતી. બિગ બેંગ સમયે અવકાશના જથ્થા સાથે દ્રવ્ય અને ઊર્જાનો ગુણોત્તર આદર્શ ગુણોત્તરના એક ટકાના એક ચતુર્થાંશમાં રહેવો જોઈએ."

ન્યૂઝવીકે સૂચવ્યું કે બ્રહ્માંડના સર્જનને નિયંત્રિત કરનાર કોઈ વ્યક્તિ છે, જે જાણતા હતા: “એક ડિગ્રી પણ દૂર કરો (ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, ભૂલનો માર્જિન એક ટકાનો એક ચતુર્થાંશ હતો), ... અને પરિણામ માત્ર વિસંગતતા નહીં હોય. , પરંતુ શાશ્વત એન્ટ્રોપી અને બરફ."

એસ્ટ્રોફિઝિસિસ્ટ એલન લાઇટમેને સ્વીકાર્યું: “બ્રહ્માંડનું સર્જન ખૂબ જ વ્યવસ્થિત રીતે થયું હતું તે [વૈજ્ઞાનિકો માટે] રહસ્ય છે.” તેમણે ઉમેર્યું હતું કે "કોઈપણ કોસ્મોલોજિકલ થિયરી જે સફળતાની ઈચ્છા રાખે છે તેણે આખરે આ એન્ટ્રોપી રહસ્યને સમજાવવું પડશે": બ્રહ્માંડ અંધાધૂંધીમાં કેમ ન આવ્યું. દેખીતી રીતે, ઘટનાઓના યોગ્ય વિકાસની આટલી ઓછી સંભાવના અકસ્માત ન હોઈ શકે. (અવેક!, 6/22/99, પૃષ્ઠ 7 માં અવતરિત.)

ઉપર નોંધ્યું છે તેમ, સર્જનવાદીઓમાં સિદ્ધાંતો લોકપ્રિય છે કે થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ નિર્જીવ પદાર્થમાંથી જીવનના સ્વયંસ્ફુરિત ઉદભવની અશક્યતાને સાબિત કરે છે. 1970 ના દાયકાના અંતમાં - 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં, ઇન્સ્ટિટ્યુટ ફોર ક્રિએશન રિસર્ચએ આ વિષય પર એક પુસ્તક પ્રકાશિત કર્યું અને આ મુદ્દા પર યુએસએસઆર એકેડેમી ઓફ સાયન્સ સાથે પત્રવ્યવહાર કરવાનો પ્રયાસ પણ કર્યો (પત્રવ્યવહાર અસફળ રહ્યો).

જો કે, જેમ આપણે ઉપર જોયું તેમ, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ ફક્ત અલગ પ્રણાલીઓમાં જ લાગુ પડે છે. જો કે, પૃથ્વી એક અલગ સિસ્ટમ નથી, કારણ કે તે સતત સૂર્ય પાસેથી ઊર્જા મેળવે છે અને તેનાથી વિપરીત, તેને અવકાશમાં છોડે છે. અને જીવંત સજીવ (ઉદાહરણ તરીકે, જીવંત કોષ પણ), વધુમાં, પર્યાવરણ અને પદાર્થ સાથે વિનિમય કરે છે. તેથી, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો વ્યાખ્યા દ્વારા આ મુદ્દાને લાગુ પડતો નથી.

તે ઉપર પણ ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો હતો કે ભૌતિક વિશ્વ એ એન્ટ્રોપીમાં વધારો કરવા તરફના ચોક્કસ સામાન્ય વલણ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેના કારણે વસ્તુઓ વધુ વખત નાશ પામે છે અને સર્જન કરતાં અરાજકતામાં આવે છે. જો કે, અમે નોંધ્યું છે તેમ, તે કાયદો નથી. તદુપરાંત, જો આપણે મેક્રોવર્લ્ડથી દૂર થઈ જઈએ અને માઇક્રોવર્લ્ડમાં ડૂબી જઈએ - અણુઓ અને પરમાણુઓની દુનિયા (અને તે અહીંથી જીવન શરૂ થવાનું માનવામાં આવે છે), તો આપણે જોશું કે તેને ઉલટાવવું વધુ સરળ છે. તેમાં એન્ટ્રોપી વધારવાની પ્રક્રિયાઓ. કેટલીકવાર સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો થવા માટે એક અંધ, અનિયંત્રિત પ્રભાવ પૂરતો છે. આપણો ગ્રહ ચોક્કસપણે આવા પ્રભાવોના ઉદાહરણોથી ભરેલો છે: વાતાવરણમાં સૌર કિરણોત્સર્ગ, સમુદ્રના તળ પર જ્વાળામુખીની ગરમી, પૃથ્વીની સપાટી પર પવન, વગેરે. અને પરિણામે, ઘણી પ્રક્રિયાઓ તેમના માટે વિરુદ્ધ, "અનુકૂળ" દિશામાં વહે છે, અથવા વિરુદ્ધ દિશા તેમના માટે "અનુકૂળ" બની જાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, "નિર્જીવ પ્રકૃતિમાં ઘટતા એન્ટ્રોપીના ઉદાહરણો" ઉપશીર્ષકમાં જુઓ). તેથી, એન્ટ્રોપી વધારવા તરફની આપણી સામાન્ય વૃત્તિ પણ અમુક પ્રકારના સંપૂર્ણ નિયમ તરીકે જીવનના ઉદભવ પર લાગુ કરી શકાતી નથી: તેમાં ઘણા બધા અપવાદો છે.

અલબત્ત, આનો અર્થ એ નથી કે થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ જીવનની સ્વયંસ્ફુરિત પેઢીને પ્રતિબંધિત કરતું નથી, તેથી જીવન પોતે જ ઉદ્ભવે છે. એવી બીજી ઘણી બાબતો છે જે આવી પ્રક્રિયાને અશક્ય અથવા અત્યંત અસંભવિત બનાવે છે, પરંતુ તે હવે થર્મોડાયનેમિક્સ અને તેના બીજા કાયદા સાથે સંબંધિત નથી.

ઉદાહરણ તરીકે, વૈજ્ઞાનિકો પૃથ્વીના પ્રાથમિક વાતાવરણની માનવામાં આવતી પરિસ્થિતિઓનું અનુકરણ કરીને, કૃત્રિમ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઘણા પ્રકારના એમિનો એસિડ મેળવવામાં વ્યવસ્થાપિત થયા. એમિનો એસિડ એ જીવનના એક પ્રકારનું બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ છે: જીવંત જીવોમાં તેનો ઉપયોગ પ્રોટીન (પ્રોટીન) બનાવવા માટે થાય છે. જો કે, જીવન માટે જરૂરી પ્રોટીનમાં સેંકડો અને કેટલીકવાર હજારો એમિનો એસિડ હોય છે, જે કડક ક્રમમાં જોડાયેલા હોય છે અને ખાસ આકારમાં ખાસ રીતે ગોઠવાયેલા હોય છે (જમણી બાજુની આકૃતિ જુઓ). જો તમે એમિનો એસિડને અવ્યવસ્થિત ક્રમમાં જોડો છો, તો માત્ર એક પ્રમાણમાં સરળ કાર્યાત્મક પ્રોટીન બનાવવાની સંભાવના નહિવત્ હશે - એટલી નાની છે કે આ ઘટના ક્યારેય બનશે નહીં. તેમની અવ્યવસ્થિત ઘટના લગભગ સમાન છે તેમ ધારી રહ્યા છીએ, પર્વતોમાં ઇંટો જેવા ઘણા પથ્થરો મળ્યા છે, અને ભારપૂર્વક જણાવે છે કે કુદરતી પ્રક્રિયાઓના પ્રભાવ હેઠળ અવ્યવસ્થિત રીતે સમાન પત્થરોમાંથી નજીકમાં ઉભેલું પથ્થરનું ઘર બનાવવામાં આવ્યું હતું.

બીજી બાજુ, જીવનના અસ્તિત્વ માટે, એકલા પ્રોટીન પણ પૂરતા નથી: ઓછા જટિલ ડીએનએ અને આરએનએ પરમાણુઓની જરૂર નથી, જેની રેન્ડમ ઘટના પણ અકલ્પનીય છે. ડીએનએ અનિવાર્યપણે માળખાગત માહિતીનો વિશાળ ભંડાર છે જે પ્રોટીન બનાવવા માટે જરૂરી છે. તે પ્રોટીન અને આરએનએના સંપૂર્ણ સંકુલ દ્વારા સેવા આપવામાં આવે છે, જે આ માહિતીની નકલ કરે છે અને તેને સુધારે છે અને તેનો ઉપયોગ "ઉત્પાદન હેતુઓ માટે" કરે છે. આ બધી એક સિસ્ટમ છે, જેના ઘટકો વ્યક્તિગત રીતે કોઈ અર્થમાં નથી, અને તેમાંથી કોઈ પણ દૂર કરી શકાતું નથી. વ્યક્તિએ ફક્ત આ સિસ્ટમની રચનામાં અને તેના કાર્યના સિદ્ધાંતોમાં ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરવાનું શરૂ કરવું પડશે તે સમજવા માટે કે એક તેજસ્વી ડિઝાઇનરે તેની રચના પર કામ કર્યું છે.

શું થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ સામાન્ય રીતે સર્જકમાં વિશ્વાસ સાથે સુસંગત છે? માત્ર તે અસ્તિત્વમાં છે તે હકીકત સાથે નહીં, પરંતુ તે હકીકત સાથે કે તેણે બ્રહ્માંડ અને પૃથ્વી પર જીવન બનાવ્યું છે (ઉત્પત્તિ 1:1-27; પ્રકટીકરણ 4:11); કે તેણે વચન આપ્યું હતું કે પૃથ્વી હંમેશ માટે ટકી રહેશે (ગીતશાસ્ત્ર 103:5), જેનો અર્થ છે કે સૂર્ય અને બ્રહ્માંડ બંને એક અથવા બીજા સ્વરૂપમાં શાશ્વત હશે; કે લોકો પૃથ્વી પર સ્વર્ગમાં હંમેશ માટે જીવશે અને ક્યારેય મૃત્યુ પામશે નહીં (ગીતશાસ્ત્ર 36:29; મેથ્યુ 25:46; પ્રકટીકરણ 21:3, 4)?

અમે સુરક્ષિત રીતે કહી શકીએ કે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાંની માન્યતા નિર્માતા અને તેના વચનોમાંની માન્યતા સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત છે. અને તેનું કારણ આ કાયદાની રચનામાં જ રહેલું છે: "એક અલગ પ્રણાલીમાં, એન્ટ્રોપી ઘટી શકતી નથી." કોઈપણ અલગ પ્રણાલી ફક્ત ત્યાં સુધી જ અલગ રહે છે જ્યાં સુધી સર્જક સહિત કોઈ તેના કાર્યમાં દખલ ન કરે. પરંતુ જલદી તે હસ્તક્ષેપ કરે છે અને તેના અખૂટ બળનો એક ભાગ તેના પર નિર્દેશિત કરે છે, સિસ્ટમ અલગ થવાનું બંધ કરશે, અને થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો તેમાં કામ કરવાનું બંધ કરશે. એન્ટ્રોપી વધારવા તરફના વધુ સામાન્ય વલણ વિશે પણ એવું જ કહી શકાય, જેની આપણે ઉપર ચર્ચા કરી છે. હા, તે સ્પષ્ટ છે કે આપણી આસપાસ અસ્તિત્વમાં રહેલી લગભગ દરેક વસ્તુ - અણુઓથી બ્રહ્માંડ સુધી - સમય જતાં વિનાશ અને અધોગતિનું વલણ ધરાવે છે. પરંતુ નિર્માતા પાસે અધોગતિની કોઈપણ પ્રક્રિયાને રોકવા માટે જરૂરી શક્તિ અને ડહાપણ છે અને જ્યારે તે જરૂરી લાગે ત્યારે તેને ઉલટાવી પણ શકે છે.

શાશ્વત જીવનને અશક્ય બનાવતા લોકો દ્વારા સામાન્ય રીતે કઈ પ્રક્રિયાઓ રજૂ કરવામાં આવે છે?

· થોડા અબજ વર્ષોમાં સૂર્ય નીકળી જશે.જો સર્જકે તેમના કામમાં ક્યારેય દખલ ન કરી હોત તો આવું બન્યું હોત. જો કે, તે બ્રહ્માંડના નિર્માતા છે અને તેમની પાસે પ્રચંડ ઊર્જા છે, જે સૂર્યને હંમેશ માટે પ્રજ્વલિત રાખવા માટે પૂરતી છે. ઉદાહરણ તરીકે, તે, ઉર્જાનો ખર્ચ કરીને, સૂર્યમાં થતી પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓને ઉલટાવી શકે છે, જાણે કે તેને કેટલાક વધુ અબજ વર્ષો સુધી રિફ્યુઅલ કરે છે, અને સૂર્ય સૂર્ય પવનના રૂપમાં ગુમાવે છે તે પદાર્થના જથ્થાને પણ ભરી શકે છે.

· વહેલા કે મોડા, પૃથ્વી એસ્ટરોઇડ અથવા બ્લેક હોલ સાથે અથડાશે.ભલે આની સંભાવના કેટલી નાની હોય, તે અસ્તિત્વમાં છે, જેનો અર્થ છે કે અનંતકાળ દરમિયાન તે ચોક્કસપણે વાસ્તવિકતા બની જશે. જો કે, ભગવાન, તેમની શક્તિનો ઉપયોગ કરીને, આવા ખતરનાક પદાર્થોને આપણા ગ્રહની નજીક આવતા અટકાવીને, અગાઉથી કોઈપણ નુકસાનથી પૃથ્વીનું રક્ષણ કરી શકે છે.

· ચંદ્ર પૃથ્વી પરથી દૂર ઉડી જશે, અને પૃથ્વી વસવાટ લાયક બની જશે.ચંદ્ર પૃથ્વીની ધરીના ઝુકાવને સ્થિર કરે છે, જેના કારણે તેના પરનું વાતાવરણ વધુ કે ઓછું સ્થિર રહે છે. ચંદ્ર ધીરે ધીરે પૃથ્વીથી દૂર જઈ રહ્યો છે, જેના કારણે ભવિષ્યમાં તેની ધરીનો ઝુકાવ બદલાઈ શકે છે અને આબોહવા અસહ્ય બની શકે છે. પરંતુ ભગવાન, અલબત્ત, આવા વિનાશક ફેરફારોને અટકાવવા અને ચંદ્રને તેની ભ્રમણકક્ષામાં જ્યાં તે યોગ્ય લાગે ત્યાં રાખવા માટે જરૂરી શક્તિ ધરાવે છે.

એમાં કોઈ શંકા નથી કે ભૌતિક જગતમાં વસ્તુઓ વય, અધોગતિ અને તૂટી જવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. પરંતુ આપણે યાદ રાખવું જોઈએ કે ઈશ્વરે પોતે જ આ રીતે વિશ્વનું સર્જન કર્યું છે. અને તેનો અર્થ એ કે આ તેની યોજનાનો એક ભાગ હતો. જગતનો હેતુ ઈશ્વર સિવાય કાયમ માટે અસ્તિત્વમાં રહેવાનો નહોતો. તેનાથી વિપરિત, તે ભગવાનના નિયંત્રણ હેઠળ હંમેશ માટે અસ્તિત્વમાં રહેવા માટે બનાવવામાં આવ્યું હતું. અને ભગવાન પાસે વિશ્વની રચના કરવા માટે શાણપણ અને શક્તિ બંને હોવાથી, આપણે શંકા કરવાનું કોઈ કારણ નથી કે તેની પાસે તેની સૃષ્ટિની સદાકાળ કાળજી રાખવાની સમાન શક્તિ અને શાણપણ છે, તેમાં રહેલી દરેક વસ્તુને તેના નિયંત્રણમાં રાખીને.

નીચેની બાઇબલ કલમો આપણને ખાતરી આપે છે કે સૂર્ય, ચંદ્ર, પૃથ્વી અને લોકો હંમેશ માટે અસ્તિત્વમાં રહેશે:
· « જ્યાં સુધી સૂર્ય અને ચંદ્ર અસ્તિત્વમાં છે ત્યાં સુધી તેઓ તમને ડરશે - પેઢી દર પેઢી» (ગીતશાસ્ત્ર 72:5)
· « [પૃથ્વી] હંમેશ માટે, હંમેશ માટે હલી જશે નહીં» (ગીતશાસ્ત્ર 103:5)
· « ન્યાયીઓ પૃથ્વીનો વારસો મેળવશે અને તેના પર હંમેશ માટે જીવશે» (ગીતશાસ્ત્ર 36:29)

તેથી, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાં એકસાથે વિશ્વાસ કરવાથી અને તેને એક સાચો વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંત માનતા, અને તે જ સમયે ઊંડે ધાર્મિક લોકો તરીકે અને બાઇબલમાં નોંધાયેલા ભગવાનના તમામ વચનોની પરિપૂર્ણતાની રાહ જોવામાં આપણને કંઈપણ અટકાવતું નથી.

તેથી, જો તમે આસ્તિક છો, તો લેખની શરૂઆતમાં ઉલ્લેખિત ધાર્મિક જૂથોમાંથી તમે તમારો અવાજ કયો ઉમેરશો? થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાને નાબૂદ કરવાની માંગ કરતા ખ્રિસ્તી રૂઢિચુસ્તોના ઉપર વર્ણવેલ પ્રદર્શનમાં ભાગ લેનારાઓને? અથવા સૃષ્ટિવાદીઓ કે જેઓ આ કાયદાનો ઉપયોગ ઈશ્વરના જીવનના સર્જનના પુરાવા તરીકે કરે છે? હું કોઈના માટે નથી.

મોટાભાગના આસ્થાવાનો એક અથવા બીજી રીતે તેમના વિશ્વાસનો બચાવ કરે છે, અને કેટલાક આ કરવા માટે વિજ્ઞાનના ડેટાનો ઉપયોગ કરે છે, જે મોટા ભાગે નિર્માતાના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરે છે. જો કે, આપણા માટે એક ગંભીર બાઈબલના સિદ્ધાંતને યાદ રાખવું અગત્યનું છે: "આપણે... દરેક બાબતમાં પ્રામાણિકપણે વર્તન કરવા માંગીએ છીએ" (હેબ્રી 13:18). તેથી, અલબત્ત, ભગવાનના અસ્તિત્વને સાબિત કરવા માટે કોઈપણ ખોટી દલીલોનો ઉપયોગ કરવો ખોટું હશે.

જેમ આપણે આ લેખમાંથી જોયું તેમ, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ ઈશ્વરના અસ્તિત્વના પુરાવા તરીકે ઉપયોગમાં લઈ શકાતો નથી, જેમ ઈશ્વરનું અસ્તિત્વ અથવા બિન-અસ્તિત્વ થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને સાબિત અથવા અસ્વીકાર કરતું નથી. બીજા સિદ્ધાંતનો સીધો સંબંધ નિર્માતાના અસ્તિત્વના પ્રશ્ન સાથે નથી, જેમ કે મોટા ભાગના અન્ય ભૌતિક કાયદાઓ (ઉદાહરણ તરીકે, સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણનો નિયમ, વેગના સંરક્ષણનો કાયદો, આર્કિમિડીઝનો કાયદો અથવા તમામ થર્મોડાયનેમિક્સના અન્ય સિદ્ધાંતો).

ભગવાનની રચનાઓ આપણને મોટી સંખ્યામાં ખાતરીપૂર્વકના પુરાવાઓ તેમજ સર્જકના અસ્તિત્વના પરોક્ષ પુરાવા પ્રદાન કરે છે. તેથી, જો અમે અગાઉ પુરાવા તરીકે ઉપયોગમાં લીધેલા કોઈપણ નિવેદનો ખોટા હોવાનું બહાર આવ્યું, તો તમારે તમારા વિશ્વાસનો બચાવ કરવા માટે માત્ર પ્રામાણિક દલીલોનો ઉપયોગ કરવા માટે તેને છોડી દેવાથી ડરવું જોઈએ નહીં.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ

ઐતિહાસિક રીતે, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ હીટ એન્જિનના સંચાલનના વિશ્લેષણમાંથી ઉદ્ભવ્યો હતો (એસ. કાર્નોટ, 1824). ઘણા સમકક્ષ ફોર્મ્યુલેશન છે. "થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો કાયદો" નામ અને ઐતિહાસિક રીતે તેનું પ્રથમ સૂત્ર (1850) આર. ક્લોસિયસનું છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ, ઊર્જાના સંરક્ષણ અને પરિવર્તનના કાયદાને વ્યક્ત કરતા, અમને થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયાઓની દિશા સ્થાપિત કરવાની મંજૂરી આપતા નથી. વધુમાં, કોઈ એવી ઘણી પ્રક્રિયાઓની કલ્પના કરી શકે છે જે પ્રથમ સિદ્ધાંતનો વિરોધ કરતી નથી, જેમાં ઉર્જાનું સંરક્ષણ થાય છે, પરંતુ પ્રકૃતિમાં તે થતી નથી.

અનુભવ દર્શાવે છે કે વિવિધ પ્રકારની ઊર્જા અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થવાની તેમની ક્ષમતામાં અસમાન છે. યાંત્રિક ઊર્જા સંપૂર્ણપણે કોઈપણ શરીરની આંતરિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે. આંતરિક ઊર્જાના અન્ય પ્રકારોમાં વિપરીત રૂપાંતર માટે અમુક નિયંત્રણો છે: આંતરિક ઊર્જાનો પુરવઠો, કોઈ પણ સંજોગોમાં, સંપૂર્ણપણે અન્ય પ્રકારની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરી શકાતો નથી. ઊર્જા પરિવર્તનની નોંધનીય લાક્ષણિકતાઓ પ્રકૃતિમાં પ્રક્રિયાઓની દિશા સાથે સંકળાયેલી છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ એ એક સિદ્ધાંત છે જે મર્યાદિત ગતિએ થતી મેક્રોસ્કોપિક પ્રક્રિયાઓની અપરિવર્તનક્ષમતાને સ્થાપિત કરે છે.

સંપૂર્ણપણે યાંત્રિક (ઘર્ષણ વિના) અથવા ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક (જૌલ ગરમીના પ્રકાશન વિના) વિપરીત પ્રક્રિયાઓ, મર્યાદિત તાપમાનના તફાવત (એટલે ​​​​કે મર્યાદિત ઝડપે વહેતી) પર ગરમીના વિનિમય સાથે સંકળાયેલ પ્રક્રિયાઓ, ઘર્ષણ, ગેસ પ્રસાર, વાયુઓના વિસ્તરણ સાથે રદબાતલ , જૌલ ગરમીનું પ્રકાશન, વગેરે, ઉલટાવી શકાય તેવું છે, એટલે કે, તેઓ સ્વયંસ્ફુરિત રીતે માત્ર એક જ દિશામાં વહી શકે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ કુદરતી પ્રક્રિયાઓની દિશાને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમ્સમાં ઊર્જા પરિવર્તનની સંભવિત દિશાઓ પર પ્રતિબંધ લાદે છે, જે દર્શાવે છે કે પ્રકૃતિમાં કઈ પ્રક્રિયાઓ શક્ય છે અને કઈ નથી.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ એ એક ધારણા છે જે થર્મોડાયનેમિક્સના માળખામાં સાબિત થઈ શકતી નથી. તે પ્રાયોગિક તથ્યોના સામાન્યીકરણના આધારે બનાવવામાં આવ્યું હતું અને અસંખ્ય પ્રાયોગિક પુષ્ટિઓ પ્રાપ્ત થઈ હતી.

થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાના નિવેદનો

1). કાર્નોટ રચના: હીટ એન્જિનની ઉચ્ચતમ કાર્યક્ષમતા કાર્યકારી પ્રવાહીના પ્રકાર પર આધારિત નથી અને તે સંપૂર્ણપણે મર્યાદિત તાપમાન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે., જેની વચ્ચે મશીન ચાલે છે.

2). ક્લોસિયસ ફોર્મ્યુલેશન: એક પ્રક્રિયા અશક્ય છે જેનું એકમાત્ર પરિણામ એ છે કે ઓછા ગરમ શરીરમાંથી ગરમીના સ્વરૂપમાં ઊર્જાનું ટ્રાન્સફર, ગરમ શરીર માટે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ ઓછા ગરમ શરીરમાંથી વધુ ગરમ શરીરમાં ગરમીના ટ્રાન્સફરને પ્રતિબંધિત કરતો નથી. આવા સંક્રમણ રેફ્રિજરેશન મશીનમાં થાય છે, પરંતુ તે જ સમયે બાહ્ય દળો સિસ્ટમ પર કામ કરે છે, એટલે કે. આ સંક્રમણ પ્રક્રિયાનું એકમાત્ર પરિણામ નથી.

3). કેલ્વિન ફોર્મ્યુલેશન: પરિપત્ર પ્રક્રિયા શક્ય નથી, જેનું એકમાત્ર પરિણામ ગરમીનું રૂપાંતર છે, હીટરમાંથી પ્રાપ્ત, સમકક્ષ કામમાં.

પ્રથમ નજરમાં, એવું લાગે છે કે આ ફોર્મ્યુલેશન આદર્શ ગેસના આઇસોથર્મલ વિસ્તરણનો વિરોધાભાસ કરે છે. ખરેખર, અમુક શરીરમાંથી આદર્શ ગેસ દ્વારા પ્રાપ્ત થતી તમામ ગરમી સંપૂર્ણપણે કામમાં રૂપાંતરિત થાય છે. જો કે, ગરમી મેળવવી અને તેને કાર્યમાં રૂપાંતરિત કરવું એ પ્રક્રિયાનું એકમાત્ર અંતિમ પરિણામ નથી; વધુમાં, પ્રક્રિયાના પરિણામે, ગેસના જથ્થામાં ફેરફાર થાય છે.

પી.એસ.: તમારે "એકમાત્ર પરિણામ" શબ્દો પર ધ્યાન આપવાની જરૂર છે; બીજા સિદ્ધાંતના પ્રતિબંધો હટાવવામાં આવે છે જો પ્રશ્નમાંની પ્રક્રિયાઓ માત્ર એક જ ન હોય.

4). ઓસ્ટવાલ્ડની રચના: બીજા પ્રકારના શાશ્વત ગતિ મશીનનું અમલીકરણ અશક્ય છે.

બીજા પ્રકારનું પર્પેચ્યુઅલ મોશન મશીન એ સમયાંતરે ઓપરેટિંગ ડિવાઇસ છે, જે એક ઉષ્મા સ્ત્રોતને ઠંડુ કરીને કામ કરે છે.

આવા એન્જિનનું ઉદાહરણ જહાજનું એન્જિન હશે, જે સમુદ્રમાંથી ગરમી ખેંચે છે અને તેનો ઉપયોગ વહાણને આગળ વધારવા માટે કરે છે. આવા એન્જિન વ્યવહારીક શાશ્વત હશે, કારણ કે... પર્યાવરણમાં ઊર્જાનો પુરવઠો વ્યવહારીક રીતે અમર્યાદિત છે.

આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ પ્રકૃતિમાં આંકડાકીય છે: તે સિસ્ટમના સૌથી સંભવિત વર્તન માટે માન્ય છે. વધઘટનું અસ્તિત્વ તેના સચોટ અમલીકરણને અટકાવે છે, પરંતુ કોઈપણ નોંધપાત્ર ઉલ્લંઘનની સંભાવના અત્યંત નાની છે.

એન્ટ્રોપી

1862 માં આર. ક્લોસિયસ દ્વારા વિજ્ઞાનમાં "એન્ટ્રોપી" ની વિભાવના દાખલ કરવામાં આવી હતી અને તે બે શબ્દોથી બનેલી છે: " en"- ઊર્જા," ટ્રોપ- હું તેને ફેરવું છું.

થર્મોડાયનેમિક્સના શૂન્ય નિયમ અનુસાર, એક અલગ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ, સમય જતાં, સ્વયંભૂ થર્મોડાયનેમિક સંતુલનની સ્થિતિમાં પ્રવેશ કરે છે અને જો બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ યથાવત રહે તો અનિશ્ચિત સમય સુધી તેમાં રહે છે.

સંતુલન સ્થિતિમાં, સિસ્ટમમાં તમામ પ્રકારની ઊર્જા અણુઓ અને અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલની થર્મલ ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે જે સિસ્ટમ બનાવે છે. આવી સિસ્ટમમાં કોઈ મેક્રોસ્કોપિક પ્રક્રિયાઓ શક્ય નથી.

એન્ટ્રોપી એક અલગ સિસ્ટમના સંતુલન સ્થિતિમાં સંક્રમણના માત્રાત્મક માપ તરીકે સેવા આપે છે. જેમ જેમ સિસ્ટમ સંતુલન સ્થિતિમાં સંક્રમિત થાય છે, ત્યારે તેની એન્ટ્રોપી વધે છે અને જ્યારે સંતુલન સ્થિતિ પહોંચી જાય છે ત્યારે તે મહત્તમ સુધી પહોંચે છે.

એન્ટ્રોપી એ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્થિતિનું કાર્ય છે, જે દ્વારા સૂચિત છે: .

સૈદ્ધાંતિક પૃષ્ઠભૂમિ: ઘટાડો ગરમી,એન્ટ્રોપી

કાર્નોટ ચક્રની કાર્યક્ષમતા માટેની અભિવ્યક્તિમાંથી: તે તેને અનુસરે છે અથવા , રેફ્રિજરેટરમાં કાર્યકારી પ્રવાહી દ્વારા ગરમીની માત્રા ક્યાં આપવામાં આવે છે, અમે સ્વીકારીએ છીએ: .

પછી છેલ્લો સંબંધ આ રીતે લખી શકાય છે:

ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયામાં શરીર દ્વારા મેળવેલી ગરમીના ગુણોત્તરને ઉષ્મા મુક્ત કરનાર શરીરના તાપમાનને કહેવામાં આવે છે. ગરમીની માત્રામાં ઘટાડો:

સૂત્ર (2) ને ધ્યાનમાં લેતા, સૂત્ર (1) ને આ રીતે રજૂ કરી શકાય છે:

તે કાર્નોટ ચક્ર માટે, ગરમીના ઘટેલા પ્રમાણનો બીજગણિત સરવાળો શૂન્ય બરાબર છે.

પ્રક્રિયાના અસંખ્ય ભાગમાં શરીરને અપાતી ગરમીની ઓછી માત્રા: .

મનસ્વી વિસ્તાર માટે આપેલ ગરમીની માત્રા:

સખત સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે કોઈપણ ઉલટાવી શકાય તેવી પરિપત્ર પ્રક્રિયા માટે ગરમીના ઘટેલા પ્રમાણનો સરવાળો શૂન્ય સમાન છે:

ઇન્ટિગ્રલ (4) શૂન્યની બરાબર છે તે હકીકત પરથી, તે અનુસરે છે કે ઇન્ટિગ્રેન્ડ એ અમુક ફંક્શનનો સંપૂર્ણ વિભેદક છે, જે ફક્ત સિસ્ટમની સ્થિતિ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે અને તે સિસ્ટમ કયા માર્ગ પર આવી છે તેના પર નિર્ભર નથી. રાજ્ય:

સિંગલ-વેલ્યુડ સ્ટેટ ફંક્શન, જેનો કુલ તફાવત છે ,એન્ટ્રોપી કહેવાય છે .

ફોર્મ્યુલા (5) માત્ર ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ માટે માન્ય છે;

એન્ટ્રોપીના ગુણધર્મો

1). એન્ટ્રોપી એક મનસ્વી સ્થિરાંક સુધી નક્કી કરવામાં આવે છે. ભૌતિક અર્થ એ એન્ટ્રોપી નથી, પરંતુ બે રાજ્યોની એન્ટ્રોપી વચ્ચેનો તફાવત છે:

. (6)

ઉદાહરણ: જો સિસ્ટમ (આદર્શ ગેસ) રાજ્ય 1 થી રાજ્ય 2 માં સંતુલન સંક્રમણ કરે છે, તો એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર સમાન છે:

,

ક્યાં; .

તે રાજ્ય 1 થી રાજ્ય 2 માં સંક્રમણ દરમિયાન આદર્શ ગેસની એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર સંક્રમણ પ્રક્રિયાના પ્રકાર પર આધારિત નથી.

સામાન્ય રીતે, સૂત્ર (6) માં, એન્ટ્રોપી વધારો એકીકરણના માર્ગ પર આધારિત નથી.

2). એન્ટ્રોપીનું સંપૂર્ણ મૂલ્ય થર્મોડાયનેમિક્સના ત્રીજા નિયમ (નર્ન્સ્ટનું પ્રમેય) નો ઉપયોગ કરીને સ્થાપિત કરી શકાય છે:

કોઈપણ શરીરની એન્ટ્રોપી શૂન્ય તરફ વલણ ધરાવે છે કારણ કે તેનું તાપમાન સંપૂર્ણ શૂન્ય તરફ વલણ ધરાવે છે: .

આમ, એન્ટ્રોપી માટે પ્રારંભિક સંદર્ભ બિંદુ પર લેવામાં આવે છે .

3). એન્ટ્રોપી એક ઉમેરણ જથ્થો છે, એટલે કે. અનેક સંસ્થાઓની સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી એ દરેક શરીરની એન્ટ્રોપીનો સરવાળો છે: .

4). આંતરિક ઊર્જાની જેમ, એન્ટ્રોપી એ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમના પરિમાણોનું કાર્ય છે .

5), સતત એન્ટ્રોપી પર થતી પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે isentropic

હીટ ટ્રાન્સફર વિના સંતુલન પ્રક્રિયાઓમાં, એન્ટ્રોપી બદલાતી નથી.

ખાસ કરીને, ઉલટાવી શકાય તેવી એડિબેટિક પ્રક્રિયા isentropic છે: તેના માટે ; , એટલે કે .

6). સતત વોલ્યુમ પર, એન્ટ્રોપી એ શરીરની આંતરિક ઊર્જાનું એકવિધ રીતે વધતું કાર્ય છે.

ખરેખર, થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમથી તે અનુસરે છે કે જ્યારે આપણી પાસે હોય: , પછી . પરંતુ તાપમાન હંમેશા ત્યાં છે. તેથી, ઇન્ક્રીમેન્ટમાં સમાન ચિહ્ન હોય છે, જે સાબિત કરવું જરૂરી છે.

વિવિધ પ્રક્રિયાઓમાં એન્ટ્રોપી ફેરફારોના ઉદાહરણો

1). આદર્શ ગેસના આઇસોબેરિક વિસ્તરણ દરમિયાન

2). આદર્શ ગેસના આઇસોકોરિક વિસ્તરણ દરમિયાન

3). આદર્શ ગેસના ઇસોથર્મલ વિસ્તરણ દરમિયાન

.

4). તબક્કાના સંક્રમણો દરમિયાન

ઉદાહરણજ્યારે તાપમાન પર બરફનો સમૂહ વરાળમાં રૂપાંતરિત થાય છે ત્યારે એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર શોધો.

ઉકેલ

થર્મોડાયનેમિક્સનો પ્રથમ નિયમ: .

મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણમાંથી તે નીચે મુજબ છે: .

પછી થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ માટેના અભિવ્યક્તિઓ ફોર્મ લેશે:

.

એકત્રીકરણની એક સ્થિતિમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણ કરતી વખતે, એન્ટ્રોપીમાં એકંદર ફેરફાર વ્યક્તિગત પ્રક્રિયાઓમાં થતા ફેરફારોનો સમાવેશ કરે છે:

એ). તાપમાનથી ગલનબિંદુ સુધી બરફને ગરમ કરો:

, બરફની ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા ક્યાં છે.

બી). પીગળતો બરફ: , બરફ પીગળવાની ચોક્કસ ગરમી ક્યાં છે.

IN). ઉષ્ણતામાનથી ઉકળતા બિંદુ સુધી પાણીને ગરમ કરો:

, પાણીની ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા ક્યાં છે.

જી). પાણીનું બાષ્પીભવન: , પાણીના બાષ્પીભવનની ચોક્કસ ગરમી ક્યાં છે.

પછી કુલ એન્ટ્રોપી ફેરફાર છે:

એન્ટ્રોપી વધારવાનો સિદ્ધાંત

કોઈપણ માટે બંધ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી તેમાં થતી પ્રક્રિયાઓ ઘટતી નથી:

અથવા અંતિમ પ્રક્રિયા માટે: , તેથી: .

સમાન ચિહ્ન ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે, અસમાનતા ચિહ્ન એક ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે. છેલ્લા બે સૂત્રો થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમની ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ છે. આમ, "એન્ટ્રોપી" ની વિભાવનાની રજૂઆતથી થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાને સખત રીતે ગાણિતિક રીતે ઘડવાનું શક્ય બન્યું.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ સંતુલન સ્થિતિની સ્થાપના તરફ દોરી જાય છે. આ સ્થિતિમાં, અલગ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી તેની મહત્તમ સુધી પહોંચે છે. આવી સિસ્ટમમાં કોઈ મેક્રોસ્કોપિક પ્રક્રિયાઓ શક્ય નથી.

એન્ટ્રોપી ફેરફારની તીવ્રતા એ પ્રક્રિયાની અપરિવર્તનક્ષમતાની ડિગ્રીની ગુણાત્મક લાક્ષણિકતા છે.

એન્ટ્રોપી વધારવાનો સિદ્ધાંત અલગ સિસ્ટમોને લાગુ પડે છે. જો સિસ્ટમ અલગ ન હોય, તો તેની એન્ટ્રોપી ઘટી શકે છે.

નિષ્કર્ષ: કારણ કે બધી વાસ્તવિક પ્રક્રિયાઓ ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોવાથી, બંધ સિસ્ટમની બધી પ્રક્રિયાઓ તેની એન્ટ્રોપીમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે.

સિદ્ધાંતનું સૈદ્ધાંતિક સમર્થન

ચાલો એક બંધ સિસ્ટમને ધ્યાનમાં લઈએ જેમાં હીટર, એક રેફ્રિજરેટર, કાર્યકારી પ્રવાહી અને કરવામાં આવેલ કાર્યના "ઉપભોક્તા" (એક શરીર કે જે ફક્ત કાર્યના સ્વરૂપમાં કાર્યકારી પ્રવાહી સાથે ઊર્જાનું વિનિમય કરે છે), કાર્નોટ ચક્ર ચલાવે છે. આ એક ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા છે, જેની એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર સમાન છે:

,

કાર્યકારી પ્રવાહીની એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર ક્યાં છે; - હીટર એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર; - રેફ્રિજરેટરની એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર; - કાર્યના "ગ્રાહક" ની એન્ટ્રોપીમાં ફેરફાર.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ- ઓછા ગરમ શરીરમાંથી વધુ ગરમ શરીરમાં ગરમી સ્વયંભૂ ટ્રાન્સફર થઈ શકતી નથી. ગરમી એ શરીરની આંતરિક ઊર્જાનો ઉલ્લેખ કરે છે.

બે થર્મલ જળાશયોનો સંપર્ક કરવા સક્ષમ સિસ્ટમનો વિચાર કરો. ટાંકી તાપમાન (હીટર)અને (ફ્રિજ).. પ્રારંભિક સ્થિતિમાં (આઇટમ 1), સિસ્ટમનું તાપમાન છે. ચાલો તેને હીટર સાથે થર્મલ સંપર્કમાં લાવીએ અને, અર્ધ-સ્થિર રીતે દબાણ ઘટાડીને, વોલ્યુમ વધારો.

સિસ્ટમ સમાન તાપમાન સાથે રાજ્ય પર સ્વિચ કરે છે, પરંતુ મોટા વોલ્યુમ અને નીચલા દબાણ સાથે (સ્થિતિ 2). તે જ સમયે, સિસ્ટમે કાર્ય કર્યું, અને હીટરએ તેમાં ગરમીનો જથ્થો સ્થાનાંતરિત કર્યો. આગળ, અમે હીટરને દૂર કરીએ છીએ અને અર્ધ-સ્ટેટિકલી એડિબેટીકલી સિસ્ટમને તાપમાન (આઇટમ 3) સાથેની સ્થિતિમાં સ્થાનાંતરિત કરીએ છીએ. આ કિસ્સામાં, સિસ્ટમ કાર્ય કરશે. પછી અમે સિસ્ટમને રેફ્રિજરેટરના સંપર્કમાં લાવીએ છીએ અને સિસ્ટમના વોલ્યુમને સ્થિર રીતે ઘટાડીએ છીએ. સિસ્ટમ જે ગરમી છોડશે તે રેફ્રિજરેટર દ્વારા શોષવામાં આવશે - તેનું તાપમાન સમાન રહેશે સિસ્ટમ પર કામ કરવામાં આવ્યું છે (અથવા સિસ્ટમે નકારાત્મક કાર્ય કર્યું છે -). સિસ્ટમની સ્થિતિ (આઇટમ 4) એવી રીતે પસંદ કરવામાં આવી છે કે સિસ્ટમને તેની મૂળ સ્થિતિમાં પરત કરવી શક્ય છે (આઇટમ 1). આ કિસ્સામાં, સિસ્ટમ નકારાત્મક કાર્ય કરશે. સિસ્ટમ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછી આવી, પછી ચક્ર પછી આંતરિક ઊર્જા સમાન રહી, પરંતુ સિસ્ટમ દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવ્યું. તે અનુસરે છે કે કામ દરમિયાન ઊર્જામાં થતા ફેરફારોને હીટર અને રેફ્રિજરેટર દ્વારા વળતર આપવામાં આવ્યું હતું. અર્થ , ગરમીનો જથ્થો છે જે કામ કરવા માટે ગયો હતો. કાર્યક્ષમતા (કાર્યક્ષમતા) સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

.

તે તેને અનુસરે છે.

કાર્નોટનું પ્રમેય જણાવે છે કે કાર્નોટ ચક્ર અનુસાર ચાલતા હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા ગુણાંક માત્ર હીટર અને રેફ્રિજરેટર બંનેના તાપમાન પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તે મશીનની ડિઝાઇન તેમજ કાર્યકારી પદાર્થના પ્રકાર પર આધારિત નથી.

કાર્નોટનું બીજું પ્રમેય વાંચે છે: કોઈપણ હીટ એન્જીનનો કાર્યક્ષમતા ગુણાંક હીટર અને રેફ્રિજરેટરના સમાન તાપમાન સાથે કાર્નોટ ચક્ર અનુસાર કાર્યરત આદર્શ મશીનના કાર્યક્ષમતા ગુણાંક કરતાં વધી શકતો નથી.

ક્લોસિયસ અસમાનતા:

તે દર્શાવે છે કે પરિપત્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન સિસ્ટમને પ્રાપ્ત થતી ગરમીની માત્રા, જે ચોક્કસ તાપમાને પ્રક્રિયા થઈ હતી તેનાથી સંબંધિત છે, તે બિન-પોઝિટિવ જથ્થો છે. જો પ્રક્રિયા અર્ધ-સ્થિર હોય, તો અસમાનતા સમાનતામાં ફેરવાય છે:

આનો અર્થ એ છે કે કોઈપણ અર્ધ-સ્થિર પરિપત્ર પ્રક્રિયા દરમિયાન સિસ્ટમ દ્વારા પ્રાપ્ત થતી ગરમીની ઓછી માત્રા શૂન્યની બરાબર છે. .

- અનંતમાં પ્રાપ્ત થતી ગરમીની પ્રાથમિક ઘટાડો

નાની પ્રક્રિયા.

- ફાઇનલમાં પ્રાપ્ત થયેલી ગરમીની પ્રાથમિક ઘટાડો

પ્રક્રિયા

સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી છે તેના રાજ્યનું કાર્ય, મનસ્વી સ્થિરાંક સુધી વ્યાખ્યાયિત.

એન્ટ્રોપી તફાવત બે સંતુલન અવસ્થામાં અને વ્યાખ્યા દ્વારા, કોઈપણ અર્ધ-સ્થિર માર્ગ સાથે રાજ્યથી બીજા રાજ્યમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે સિસ્ટમને આપવામાં આવતી ગરમીની ઘટેલી માત્રાની બરાબર છે.

એન્ટ્રોપી કાર્ય દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:

.

ચાલો ધારીએ કે સિસ્ટમ સંતુલન અવસ્થામાંથી પાથ સાથે સંતુલન સ્થિતિમાં સંક્રમણ કરે છે અને સંક્રમણ ઉલટાવી ન શકાય તેવી (શેડવાળી રેખા) છે. અર્ધ-સ્થિર સિસ્ટમ અન્ય પાથ દ્વારા તેની મૂળ સ્થિતિમાં પરત કરી શકાય છે. ક્લોસિયસ અસમાનતાના આધારે, અમે લખી શકીએ છીએ:

§ 10.2. થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ. એન્ટ્રોપી

થર્મોડાયનેમિક્સનો પ્રથમ કાયદો, જે અનિવાર્યપણે ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાની અભિવ્યક્તિ છે, તે પ્રક્રિયાઓની સંભવિત ઘટનાની દિશા સૂચવતો નથી. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ અનુસાર, ગરમીના વિનિમય દરમિયાન, વધુ ગરમ શરીરમાંથી ઓછા ગરમ શરીરમાં ગરમીનું સ્વયંસ્ફુરિત સ્થાનાંતરણ સમાન રીતે શક્ય હશે, અને તેનાથી વિપરીત, ઓછા ગરમ શરીરમાંથી વધુ ગરમ શરીરમાં. શરીર રોજિંદા અનુભવ પરથી, જો કે, તે જાણીતું છે કે બીજી પ્રક્રિયા પ્રકૃતિમાં અવાસ્તવિક છે; ઉદાહરણ તરીકે, ઓરડામાં હવાની ઠંડકને કારણે કેટલમાં પાણી સ્વયંભૂ ગરમ થઈ શકતું નથી. અન્ય ઉદાહરણ: જ્યારે પથ્થર જમીન પર પડે છે, ત્યારે તે ગરમ થાય છે, જે સંભવિત ઉર્જામાં ફેરફારની સમકક્ષ હોય છે - માત્ર તેના ઠંડકને કારણે પથ્થરનું સ્વયંભૂ ઉપાડવું - અશક્ય છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ, પ્રથમની જેમ, પ્રાયોગિક ડેટાનું સામાન્યીકરણ છે.

થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમના ઘણા ફોર્મ્યુલેશન છે: નીચા તાપમાનવાળા શરીરમાંથી ઊંચા તાપમાન (ક્લસિયસનું ફોર્મ્યુલેશન) વાળા શરીરમાં ગરમી સ્વયંભૂ ખસેડી શકતી નથી અથવા બીજા પ્રકારનું શાશ્વત ગતિ મશીન અશક્ય છે (થોમસનનું ફોર્મ્યુલેશન), એટલે કે આવી સામયિક પ્રક્રિયા અશક્ય છે, જેનું એકમાત્ર પરિણામ એ છે કે શરીરના ઠંડકને કારણે ગરમીનું કામમાં રૂપાંતર થશે.

હીટ એન્જિનમાં, સ્થાનાંતરિત ગરમીને કારણે કામ કરવામાં આવે છે, પરંતુ કેટલીક ગરમી આવશ્યકપણે રેફ્રિજરેટરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. ફિગ માં. 10.4 યોજનાકીય રીતે બતાવે છે, અનુક્રમે, અશક્ય (a) અને શક્ય (b), બીજા કાયદા અનુસાર, સામયિક પ્રક્રિયાઓ.

ચાલો કેટલાક થર્મોડાયનેમિક ખ્યાલો પર વિચાર કરીએ જે અમને થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને માત્રાત્મક રીતે વ્યક્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પ્રક્રિયા 1-2 ને ઉલટાવી શકાય તેવું કહેવામાં આવે છે જો બધી મધ્યવર્તી અવસ્થાઓ દ્વારા રિવર્સ પ્રક્રિયા 2-1 કરવી શક્ય હોય જેથી સિસ્ટમ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછી આવે તે પછી, આસપાસના શરીરમાં કોઈ ફેરફાર ન થાય.

ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા એ ભૌતિક અમૂર્ત છે. બધી વાસ્તવિક પ્રક્રિયાઓ ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોય છે, જો માત્ર ઘર્ષણ બળની હાજરીને કારણે, જે આસપાસના શરીરને ગરમ કરે છે. બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓના કેટલાક લાક્ષણિક ઉદાહરણો: અવકાશમાં ગેસનું વિસ્તરણ, પ્રસરણ, ગરમીનું વિનિમય, વગેરે. સિસ્ટમને તેની પ્રારંભિક સ્થિતિમાં પાછી લાવવા માટે, આ બધા કિસ્સાઓમાં બાહ્ય સંસ્થાઓ દ્વારા કાર્ય કરવું જરૂરી છે.

ચક્ર અથવા પરિપત્ર પ્રક્રિયા એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં સિસ્ટમ તેની મૂળ સ્થિતિમાં પાછી આવે છે.

જી ચક્ર ગ્રાફ એ બંધ રેખા છે. ફિગમાં બતાવેલ ચક્ર. 10.5, - ડાયરેક્ટ, તે હીટ એન્જિનને અનુરૂપ છે, એટલે કે એક ઉપકરણ જે ચોક્કસ શરીરમાંથી ગરમીનો જથ્થો મેળવે છે - હીટ ટ્રાન્સમીટર (હીટર), કામ કરે છે અને

આ ગરમીનો ભાગ બીજા શરીરમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે - હીટ રીસીવર (રેફ્રિજરેટર) (ફિગ. 10.4, બી).

આ ચક્રમાં, કાર્યકારી પદાર્થ (ગેસ) સામાન્ય રીતે સકારાત્મક કાર્ય કરે છે (ફિગ. 10.5): 1-a-2 પ્રક્રિયામાં, ગેસ વિસ્તરે છે, કાર્ય હકારાત્મક છે અને સંખ્યાત્મક રીતે 1-a- વળાંક હેઠળના વિસ્તારની બરાબર છે. 2; 2-b-1 પ્રક્રિયામાં, કાર્ય નકારાત્મક (ગેસ કમ્પ્રેશન) છે અને સંખ્યાત્મક રીતે સંબંધિત વળાંક હેઠળના વિસ્તારની બરાબર છે. બીજગણિતીય સમીકરણ ચક્ર દીઠ ગેસ દ્વારા કરવામાં આવેલ એકંદર હકારાત્મક કાર્ય આપે છે. તે સંખ્યાત્મક રીતે બંધ વળાંક 1-a-2-b-1 દ્વારા બંધાયેલા વિસ્તારની બરાબર છે.

હીટ એન્જિન અથવા ડાયરેક્ટ સાયકલની કાર્યક્ષમતા એ કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા મેળવેલી ગરમીની માત્રા સાથે કરવામાં આવેલ કાર્યનો ગુણોત્તર છે.

હીટરમાંથી:

હીટ એન્જિનનું કામ ગરમીના જથ્થાને કારણે કરવામાં આવતું હોવાથી અને ચક્ર (AU = 0) દરમિયાન કાર્યકારી પદાર્થની આંતરિક ઊર્જા બદલાતી નથી, તે થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમને અનુસરે છે કે ગોળાકાર પ્રક્રિયાઓમાં કાર્ય ગરમીના જથ્થાના બીજગણિત સરવાળા સમાન છે: A = Q X + Q 2 .

આથી,

કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા પ્રાપ્ત થતી ગરમી Q v ની માત્રા હકારાત્મક છે, કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા રેફ્રિજરેટરને આપવામાં આવતી ગરમી Q 2 ની માત્રા નકારાત્મક છે.

વિશે ભ્રાતૃ ચક્ર 2 રેફ્રિજરેશન મશીનની કામગીરીને અનુરૂપ છે, એટલે કે, એવી સિસ્ટમ કે જે રેફ્રિજરેટરમાંથી ગરમી લે છે અને હીટરમાં વધુ ગરમી ટ્રાન્સફર કરે છે. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાંથી નીચે મુજબ, આ પ્રક્રિયા (ફિગ. 10.6) પોતે થઈ શકતી નથી તે બાહ્ય સંસ્થાઓના કાર્યને કારણે થાય છે. આ કિસ્સામાં, ગેસ નકારાત્મક કાર્ય કરે છે: 2-a-1 પ્રક્રિયામાં કમ્પ્રેશનનું કાર્ય નકારાત્મક છે, કાર્ય. પ્રક્રિયામાં બીજગણિત વિસ્તરણના પરિણામે, 1-6-2 હકારાત્મક છે. સમીકરણના પરિણામે, અમે વાયુનું નકારાત્મક કાર્ય મેળવીએ છીએ, જે સંખ્યાત્મક રીતે 2-a-1-b-2 વક્ર દ્વારા મર્યાદિત વિસ્તારની બરાબર છે.

કાર્નોટ ચક્ર (ફિગ. 10.7) ને ધ્યાનમાં લો, એટલે કે બે ઇસોથર્મ્સ 1-2, 3-4, જે તાપમાન T 1 અને T 2 (T 1 > T 2), અને બે એડિયાબેટ્સ 2-3 , ને અનુરૂપ હોય છે તે ગોળાકાર પ્રક્રિયા છે. 4-1. આ ચક્રમાં, કાર્યકારી પદાર્થ એક આદર્શ ગેસ છે. હીટરમાંથી કાર્યકારી પદાર્થમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર T 1 તાપમાન અને કાર્યકારી પદાર્થમાંથી રેફ્રિજરેટરમાં - તાપમાન T 2 પર થાય છે. પુરાવા વિના, અમે નિર્દેશ કરીએ છીએ કે ઉલટાવી શકાય તેવા કાર્નોટ ચક્રની કાર્યક્ષમતા માત્ર હીટર અને રેફ્રિજરેટરના T 1 અને T 2 તાપમાન પર આધારિત છે:

કાર્નોટે, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમના આધારે, નીચેની દરખાસ્તો સાબિત કરી: બે ઇસોથર્મ્સ અને બે એડિબેટ્સ ધરાવતા ચક્રમાં કાર્યરત તમામ ઉલટાવી શકાય તેવા મશીનોની કાર્યક્ષમતા, Tg તાપમાને હીટર અને તાપમાન T2 પર રેફ્રિજરેટર, દરેક સમાન છે. અન્ય અને ચક્ર ચલાવતા મશીનના કાર્યકર પદાર્થો અને બંધારણો પર આધાર રાખતા નથી; બદલી ન શકાય તેવા મશીનની કાર્યક્ષમતા ઉલટાવી શકાય તેવા મશીનની કાર્યક્ષમતા કરતા ઓછી છે.

(10.9) અને (10.10) પર આધારિત આ જોગવાઈઓ ફોર્મમાં લખી શકાય છે

જ્યાં "=" ચિહ્ન ઉલટાવી શકાય તેવા લૂપનો સંદર્ભ આપે છે, અને "<» - к необ­ратимому.

આ અભિવ્યક્તિ એ બીજા સિદ્ધાંતની માત્રાત્મક રચના છે. ચાલો બતાવીએ કે તેની કોરોલરી વિભાગની શરૂઆતમાં આપેલ બંને ગુણાત્મક ફોર્મ્યુલેશન છે.

ચાલો ધારીએ કે ગરમીનું વિનિમય કામ કર્યા વિના બે શરીર વચ્ચે થાય છે, એટલે કે Q l + Q 2 = 0. પછી [જુઓ. (10.11)] T 1 - T 2 > 0 અને T 1 > T 2, જે ક્લોસિયસ ફોર્મ્યુલેશનને અનુરૂપ છે: સ્વયંસ્ફુરિત પ્રક્રિયામાં, ઊંચા તાપમાનવાળા શરીરમાંથી નીચા તાપમાનવાળા શરીરમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર થાય છે.

જો હીટ એન્જિન કામ કરવા માટે હીટ એક્સચેન્જ દરમિયાન મળેલી તમામ ઊર્જાને સંપૂર્ણપણે ખર્ચ કરે છે અને રેફ્રિજરેટરમાં ઊર્જા ટ્રાન્સફર કરતું નથી, તો Q 2 = 0 અને (10.11) થી અમારી પાસે છે.

જે અશક્ય છે, કારણ કે T 1 અને T 2 હકારાત્મક છે. તેથી બીજા પ્રકારના કાયમી ગતિ મશીનની અશક્યતા વિશે થોમસનની રચનાને અનુસરે છે. ચાલો અભિવ્યક્તિને રૂપાંતરિત કરીએ (10.11):

જે તાપમાને હીટ એક્સચેન્જ થાય છે તે તાપમાન સાથે કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા પ્રાપ્ત અથવા આપવામાં આવતી ગરમીની માત્રાના ગુણોત્તરને ગરમીની ઘટેલી માત્રા કહેવામાં આવે છે.

તેથી (10.12) નીચે પ્રમાણે ઘડી શકાય છે: ચક્ર દીઠ ગરમીના ઘટાડેલા પ્રમાણનો બીજગણિત સરવાળો શૂન્ય કરતાં વધુ નથી (ઉલટાવી શકાય તેવા ચક્રમાં તે શૂન્ય છે, બદલી ન શકાય તેવા ચક્રમાં તે શૂન્ય કરતાં ઓછો છે).

જો સિસ્ટમની સ્થિતિ કાર્નોટ ચક્ર અનુસાર નહીં, પરંતુ કેટલાક મનસ્વી ચક્ર અનુસાર બદલાય છે, તો પછી તેને પૂરતા પ્રમાણમાં નાના કાર્નોટ ચક્રના સમૂહ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે (ફિગ. 10.8). પછી અભિવ્યક્તિ (10.12) ઉષ્માના પર્યાપ્ત પ્રમાણમાં ઓછી ઘટેલી માત્રામાં પરિવર્તિત થાય છે, જે મર્યાદામાં અભિન્ન દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવશે.

અભિવ્યક્તિ (10.13) કોઈપણ બદલી ન શકાય તેવા માટે માન્ય છે (ચિહ્ન “<») или обратимого (знак «=») цикла; dQ/T - элементарная при­веденная теплота. Кружок на знаке интеграла означает, что интег­рирование проводится по замкнутому контуру, т. е. по циклу. 1 Рассмотрим обратимый цикл (см. рис. 10.5), состоящий из двух процессов аи б. Для него справедливо равенство:

અમારી પાસે ઉલટાવી શકાય તેવા ચક્ર માટે (10.13) પર આધારિત છે

અને
પાથ b સાથે એકીકરણની મર્યાદા બદલીને, આપણે મેળવીએ છીએ

બાદમાંનો અર્થ એ છે કે સિસ્ટમના એક રાજ્યમાંથી બીજી સ્થિતિમાં ઉલટાવી શકાય તેવા સંક્રમણ દરમિયાન ગરમીના ઘટેલા પ્રમાણનો સરવાળો પ્રક્રિયા પર આધાર રાખતો નથી, અને આપેલ ગેસના સમૂહ માટે સિસ્ટમની પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થિતિઓ દ્વારા જ નક્કી કરવામાં આવે છે. . ફિગ માં. 10.9 વિવિધ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ (a, b, c) ના આલેખ બતાવે છે, જેના માટે પ્રારંભિક 1 અને અંતિમ 2 સ્થિતિઓ સામાન્ય છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં ગરમીનું પ્રમાણ અને કાર્ય અલગ-અલગ હોય છે, પરંતુ આપેલ ઉષ્માનો સરવાળો સરખો જ નીકળે છે.

પ્રક્રિયા અથવા ચળવળ પર નિર્ભર ન હોય તેવી શારીરિક લાક્ષણિકતા સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયા અથવા સિસ્ટમની સ્થિતિની અંતિમ અને પ્રારંભિક સ્થિતિને અનુરૂપ કેટલાક કાર્યના બે મૂલ્યો વચ્ચેના તફાવત તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બોલમાંથી ગુરુત્વાકર્ષણના કાર્યની સ્વતંત્રતા આપણને આ કાર્યને માર્ગના અંતિમ બિંદુઓ પર સંભવિત ઊર્જાના તફાવત દ્વારા વ્યક્ત કરવાની મંજૂરી આપે છે; ચાર્જના માર્ગોથી ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્ષેત્ર દળોના કાર્યની સ્વતંત્રતા આ કાર્યને ક્ષેત્રના બિંદુઓ વચ્ચેના સંભવિત તફાવત સાથે સંબંધિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે જે જ્યારે તે ખસેડે છે ત્યારે તે સીમાઓ છે.

એ જ રીતે, ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા માટે ગરમીના ઘટાડેલા પ્રમાણનો સરવાળો સિસ્ટમની સ્થિતિના ચોક્કસ કાર્યના બે મૂલ્યો વચ્ચેના તફાવત તરીકે રજૂ કરી શકાય છે, જેને એન્ટ્રોપી કહેવામાં આવે છે:

જ્યાં S 2 અને S 1 એ અનુક્રમે અંતિમ 2 અને પ્રારંભિક 1 અવસ્થાઓમાં એન્ટ્રોપી છે. તેથી, એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમની સ્થિતિનું કાર્ય છે, બે રાજ્યો માટેના મૂલ્યોમાં તફાવત એ સિસ્ટમના એક રાજ્યમાંથી બીજી સ્થિતિમાં ઉલટાવી શકાય તેવા સંક્રમણ દરમિયાન ગરમીના ઘટાડેલા પ્રમાણના સરવાળો સમાન છે.

જો પ્રક્રિયા ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોય, તો સમાનતા (10.15) પકડી શકતી નથી. એક ચક્ર આપવામાં આવે (ફિગ. 10.10), જેમાં ઉલટાવી શકાય તેવું 2-b-1 અને બદલી ન શકાય તેવી 1-a-2 પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે. ચક્રનો ભાગ ઉલટાવી શકાય તેવું હોવાથી, પછી સમગ્ર ચક્ર બદલી ન શકાય તેવું છે, તેથી, (10.13) ના આધારે, અમે લખીએ છીએ

(10.15) મુજબ, પછી (10.16) ને બદલે આપણને મળે છે, અથવા

તેથી, ઉલટાવી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયામાં, ગરમીના ઘટેલા પ્રમાણનો સરવાળો એન્ટ્રોપીમાં થતા ફેરફાર કરતા ઓછો હોય છે. (10.15) અને (10.17) ની જમણી બાજુઓને જોડીને, અમે મેળવીએ છીએ

જ્યાં “=” ચિહ્ન ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે, અને “>” ચિહ્ન ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓનો સંદર્ભ આપે છે.

સંબંધ (10.18) (10.11) ના આધારે મેળવવામાં આવ્યો હતો અને તેથી તે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને પણ વ્યક્ત કરે છે.

ચાલો એન્ટ્રોપીનો ભૌતિક અર્થ સ્થાપિત કરીએ.

ફોર્મ્યુલા (10.15) માત્ર એન્ટ્રોપીમાં જ તફાવત આપે છે, જ્યારે એન્ટ્રોપી પોતે મનસ્વી સ્થિરાંક સુધી નક્કી થાય છે:

જો સિસ્ટમ એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં પસાર થઈ હોય, તો પછી પ્રક્રિયાની પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના - પછી ભલે તે ઉલટાવી શકાય તેવું હોય કે ઉલટાવી શકાય તેવું - એન્ટ્રોપીમાં ફેરફારની ગણતરી આ રાજ્યો વચ્ચે થતી કોઈપણ ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયા માટે સૂત્ર (10.15) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. આ એ હકીકતને કારણે છે કે એન્ટ્રોપી એ સિસ્ટમની સ્થિતિનું કાર્ય છે.

બે અવસ્થાઓની એન્ટ્રોપીમાં તફાવત ઉલટાવી શકાય તેવી ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયામાં સરળતાથી ગણવામાં આવે છે:

જ્યાં Q એ સ્થિર તાપમાન T પર રાજ્ય 1 થી રાજ્ય 2 માં સંક્રમણ દરમિયાન સિસ્ટમ દ્વારા પ્રાપ્ત ગરમીની કુલ માત્રા છે. ગલન, બાષ્પીકરણ વગેરે જેવી પ્રક્રિયાઓમાં એન્ટ્રોપીમાં ફેરફારની ગણતરી કરતી વખતે છેલ્લું સૂત્ર વપરાય છે. કિસ્સાઓ, Q એ તબક્કો ગરમી પરિવર્તન છે. જો પ્રક્રિયા એક અલગ સિસ્ટમમાં થાય છે (dQ = 0), તો પછી [જુઓ (10.18)] ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયામાં, એન્ટ્રોપી બદલાતી નથી: S 2 - S 1 = 0, S = const, અને ઉલટાવી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયામાં તે વધે છે. આ એક અલગ પ્રણાલીની રચના કરતા અને અનુક્રમે T 1 અને T 2 તાપમાન ધરાવતા બે સંસ્થાઓ વચ્ચે ગરમીના વિનિમયના ઉદાહરણ દ્વારા સમજાવી શકાય છે (T 1 > T 2). જો થોડી માત્રામાં ગરમી dQ પ્રથમ શરીરથી બીજામાં પસાર થાય છે, તો પ્રથમ શરીરની એન્ટ્રોપી dS 1 = dQ/T 1 દ્વારા ઘટે છે, અને બીજા શરીરની એન્ટ્રોપી dS 2 = dQ/T 2 દ્વારા વધે છે. ગરમીનું પ્રમાણ નાનું હોવાથી, આપણે ધારી શકીએ છીએ કે પ્રથમ અને બીજા શરીરનું તાપમાન ઉષ્મા વિનિમય પ્રક્રિયા દરમિયાન બદલાતું નથી. સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં કુલ ફેરફાર હકારાત્મક છે:

પરિણામે, આઇસોલેટેડ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી વધે છે. જો આ સિસ્ટમમાં નીચા તાપમાનવાળા શરીરમાંથી ઊંચા તાપમાનવાળા શરીરમાં ગરમીનું સ્વયંસ્ફુરિત સ્થાનાંતરણ હતું, તો સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી ઘટશે:

અને આ વિરોધાભાસી છે (10.18). આમ, પ્રક્રિયાઓ કે જે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે તે એક અલગ સિસ્ટમમાં થઈ શકતી નથી (થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમની બીજી રચના).

એક અલગ સિસ્ટમમાં એન્ટ્રોપીમાં વધારો અનિશ્ચિત સમય માટે થશે નહીં. ઉપર ધ્યાનમાં લીધેલા ઉદાહરણમાં, સમય જતાં શરીરનું તાપમાન ઘટશે, તેમની વચ્ચેનું હીટ ટ્રાન્સફર બંધ થશે અને સંતુલન સ્થિતિ આવશે (જુઓ § 10.1). આ સ્થિતિમાં, સિસ્ટમ પરિમાણો યથાવત રહેશે, અને એન્ટ્રોપી મહત્તમ સુધી પહોંચશે.

પરમાણુ ગતિના સિદ્ધાંત મુજબ, એન્ટ્રોપીને સિસ્ટમમાં કણોની ગોઠવણીના વિકારના માપ તરીકે સૌથી વધુ સફળતાપૂર્વક દર્શાવી શકાય છે. તેથી, ઉદાહરણ તરીકે, જેમ જેમ ગેસનું પ્રમાણ ઘટતું જાય છે તેમ, તેના પરમાણુઓને એકબીજાની તુલનામાં વધુને વધુ ચોક્કસ સ્થાનો પર કબજો કરવાની ફરજ પાડવામાં આવે છે, જે સિસ્ટમમાં વધુ ક્રમને અનુરૂપ છે, જ્યારે એન્ટ્રોપી ઘટે છે. જ્યારે ગેસ કન્ડેન્સ થાય છે અથવા પ્રવાહી સતત તાપમાને સ્ફટિકીકરણ કરે છે, ત્યારે ગરમી મુક્ત થાય છે અને એન્ટ્રોપી ઘટે છે. અને આ કિસ્સામાં, કણોની ગોઠવણીમાં ક્રમમાં વધારો થાય છે.

સિસ્ટમ સ્ટેટની ડિસઓર્ડર માત્રાત્મક રીતે થર્મોડાયનેમિક સંભાવના Wt ep દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. તેનો અર્થ સ્પષ્ટ કરવા માટે, ચાર ગેસ કણો ધરાવતી સિસ્ટમનો વિચાર કરો: a, b, c, d (ફિગ. 10.11). આ કણો માનસિક રીતે બે સમાન કોષોમાં વિભાજિત વોલ્યુમમાં સ્થિત છે અને તેમાં મુક્તપણે ખસેડી શકે છે.

સિસ્ટમની સ્થિતિ, પ્રથમ અને બીજા કોષોમાં કણોની સંખ્યા દ્વારા નિર્ધારિત, મેક્રોસ્ટેટ કહેવાશે; સિસ્ટમની સ્થિતિ, જેના દ્વારા દરેક કોષમાં ચોક્કસ કણો છે તે નક્કી કરવામાં આવે છે, તે માઇક્રોસ્ટેટ છે. પછી (ફિગ. 10.11, a) મેક્રોસ્ટેટ - પ્રથમ કોષમાં એક કણ અને બીજામાં ત્રણ કણો - ચાર માઇક્રોસ્ટેટ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. મેક્રોસ્ટેટ, દરેક કોષમાં બે સમાનરૂપે ચાર કણોના પ્લેસમેન્ટને અનુરૂપ, છ માઇક્રોસ્ટેટ્સ દ્વારા અનુભૂતિ થાય છે (ફિગ. 10.11.6).

થર્મોડાયનેમિક સંભાવના એ કણો મૂકવાની રીતોની સંખ્યા અથવા આપેલ મેક્રોસ્ટેટની અનુભૂતિ કરતા માઇક્રોસ્ટેટ્સની સંખ્યા છે.

ધ્યાનમાં લેવાયેલા ઉદાહરણોમાં, પ્રથમ કિસ્સામાં W t ep = 4 અને બીજા કિસ્સામાં W t ep = 6. તે સ્પષ્ટ છે કે કોષોમાં કણોનું સમાન વિતરણ (દરેક બે) ઉચ્ચ થર્મોડાયનેમિક સંભાવનાને અનુરૂપ છે. બીજી તરફ, કણોનું સમાન વિતરણ ઉચ્ચતમ એન્ટ્રોપી સાથે સંતુલન સ્થિતિને અનુરૂપ છે. સંભાવના સિદ્ધાંત પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે સિસ્ટમ, પોતાની તરફ છોડીને, મેક્રોસ્ટેટ પર પહોંચવાનું વલણ ધરાવે છે જે સૌથી વધુ સંખ્યામાં માઇક્રોસ્ટેટ્સ દ્વારા, એટલે કે, સૌથી વધુ થર્મોડાયનેમિક સંભાવના સાથે રાજ્યમાં પ્રાપ્ત થાય છે.

નોંધ કરો કે જો ગેસને વિસ્તરણ કરવાની તક આપવામાં આવે છે, તો તેના પરમાણુઓ એકસરખી રીતે સમગ્ર સંભવિત વોલ્યુમ પર કબજો કરશે અને આ પ્રક્રિયામાં એન્ટ્રોપી વધે છે. વિપરીત પ્રક્રિયા - અણુઓની માત્ર વોલ્યુમના ભાગ પર કબજો કરવાની વૃત્તિ, ઉદાહરણ તરીકે, અડધો ઓરડો - આ નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થર્મોડાયનેમિક સંભાવના અને ઓછી એન્ટ્રોપી સાથેની સ્થિતિને અનુરૂપ હશે;

આના પરથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ કે એન્ટ્રોપી થર્મોડાયનેમિક સંભાવના સાથે સંબંધિત છે. બોલ્ટ્ઝમેને સ્થાપિત કર્યું કે એન્ટ્રોપી રેખીય રીતે થર્મોડાયનેમિક સંભાવનાના લઘુગણક સાથે સંબંધિત છે:

જ્યાં k એ બોલ્ટ્ઝમેનનું સ્થિરાંક છે.

થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ આંકડાકીય કાયદો છે, ઉદાહરણ તરીકે, થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો કાયદો અથવા ન્યૂટનના બીજા નિયમથી વિપરીત.

ચોક્કસ પ્રક્રિયાઓની અશક્યતા વિશેના બીજા સિદ્ધાંતનું નિવેદન, સારમાં, તેમની અત્યંત ઓછી સંભાવના વિશેનું નિવેદન, વ્યવહારિક રીતે - અસંભવિતતા, એટલે કે અશક્યતા.

કોસ્મિક સ્કેલ પર, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમમાંથી નોંધપાત્ર વિચલનો જોવા મળે છે, પરંતુ તે સમગ્ર બ્રહ્માંડ તેમજ થોડી સંખ્યામાં પરમાણુઓ ધરાવતી સિસ્ટમોને લાગુ પડતું નથી.

નિષ્કર્ષમાં, અમે ફરી એકવાર નોંધ લઈએ છીએ કે જો થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમમાં પ્રક્રિયાની ઊર્જા સંતુલન હોય, તો બીજો કાયદો તેની સંભવિત દિશા દર્શાવે છે. જેમ થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ નોંધપાત્ર રીતે પ્રથમ નિયમને પૂરક બનાવે છે, તેવી જ રીતે એન્ટ્રોપી ઊર્જાના ખ્યાલને પૂરક બનાવે છે.

ઊર્જાના સંરક્ષણ અને રૂપાંતરણના કાયદાને વ્યક્ત કરતા, તે અમને થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયાઓની દિશા સ્થાપિત કરવાની મંજૂરી આપતું નથી. વધુમાં, કોઈ એવી ઘણી પ્રક્રિયાઓની કલ્પના કરી શકે છે જે પ્રથમ સિદ્ધાંતનો વિરોધ કરતી નથી, જેમાં ઉર્જાનું સંરક્ષણ થાય છે, પરંતુ પ્રકૃતિમાં તે થતી નથી. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનો ઉદભવ - પ્રકૃતિમાં કઈ પ્રક્રિયાઓ શક્ય છે અને કઈ નથી તે પ્રશ્નના જવાબની જરૂરિયાત - પ્રક્રિયાઓના વિકાસની દિશા નક્કી કરે છે.

એન્ટ્રોપી અને ક્લોસિયસ અસમાનતાના ખ્યાલનો ઉપયોગ કરીને, થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમબદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન બંધ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી વધારવાના કાયદા તરીકે ઘડી શકાય છે: બંધ સિસ્ટમમાં કોઈપણ બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયા એવી રીતે થાય છે કે સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી વધે છે.

અમે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનું વધુ સંક્ષિપ્ત સૂત્ર આપી શકીએ છીએ:

બંધ સિસ્ટમમાં થતી પ્રક્રિયાઓમાં, એન્ટ્રોપી ઘટતી નથી.અહીં તે મહત્વનું છે કે આપણે બંધ સિસ્ટમો વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, કારણ કે ઓપન સિસ્ટમ્સમાં એન્ટ્રોપી કોઈપણ રીતે વર્તે છે (ઘટાડો, વધારો, સતત રહે છે). વધુમાં, અમે ફરીથી નોંધીએ છીએ કે એન્ટ્રોપી બંધ સિસ્ટમમાં માત્ર ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન જ સ્થિર રહે છે. બંધ સિસ્ટમમાં બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન, એન્ટ્રોપી હંમેશા વધે છે.

બોલ્ટ્ઝમેનનું સૂત્ર અમને ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન બંધ સિસ્ટમમાં થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમ દ્વારા અનુમાનિત એન્ટ્રોપીમાં વધારો સમજાવવા માટે પરવાનગી આપે છે: એન્ટ્રોપી વધારોસિસ્ટમ સંક્રમણનો અર્થ થાય છે ઓછી સંભાવનાથી વધુ સંભાવનાસ્થિતિ આમ, બોલ્ટ્ઝમેનનું સૂત્ર આપણને થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનું આંકડાકીય અર્થઘટન કરવાની મંજૂરી આપે છે. તે, આંકડાકીય કાયદો હોવાને કારણે, મોટી સંખ્યામાં કણોની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલની પેટર્નનું વર્ણન કરે છે જે બંધ સિસ્ટમ બનાવે છે.

ચાલો થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમના વધુ બે ફોર્મ્યુલેશન સૂચવીએ:

1) કેલ્વિન અનુસાર: ગોળાકાર પ્રક્રિયા અશક્ય છે, જેનું એકમાત્ર પરિણામ હીટરમાંથી પ્રાપ્ત ગરમીનું તેના સમકક્ષ કામમાં રૂપાંતર છે;

2) ક્લોસિયસ અનુસાર : ગોળાકાર પ્રક્રિયા અશક્ય છે, જેનું એકમાત્ર પરિણામ એ છે કે ઓછા ગરમ શરીરમાંથી વધુ ગરમ શરીરમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ.

કેલ્વિન અને ક્લોસિયસ ફોર્મ્યુલેશનની સમાનતા તદ્દન સરળ રીતે સાબિત કરવી શક્ય છે (અમે આને વાચક પર છોડીએ છીએ). વધુમાં, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે જો કોઈ કાલ્પનિક પ્રક્રિયા બંધ સિસ્ટમમાં હાથ ધરવામાં આવે છે જે ક્લોસિયસ ફોર્મ્યુલેશનમાં થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનો વિરોધાભાસ કરે છે, તો તે એન્ટ્રોપીમાં ઘટાડો સાથે છે. આ ક્લોસિયસ ફોર્મ્યુલેશન (અને તેથી કેલ્વિન) અને આંકડાકીય ફોર્મ્યુલેશનની સમાનતા પણ સાબિત કરે છે, જે મુજબ બંધ સિસ્ટમની એન્ટ્રોપી ઘટી શકતી નથી.

19મી સદીના મધ્યમાં. બ્રહ્માંડના કહેવાતા થર્મલ ડેથની સમસ્યા ઊભી થઈ . બ્રહ્માંડને એક બંધ પ્રણાલી તરીકે ધ્યાનમાં લેતા અને તેના પર થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ લાગુ કરતાં, ક્લોસિયસે તેની સામગ્રીને એ નિવેદનમાં ઘટાડી દીધી કે બ્રહ્માંડની એન્ટ્રોપી તેની મહત્તમ પહોંચવી જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે સમય જતાં, ગતિના તમામ સ્વરૂપો થર્મલ ગતિમાં ફેરવાય જ જોઈએ.

ગરમ શરીરથી ઠંડામાં ગરમીનું સંક્રમણ બ્રહ્માંડના તમામ શરીરનું તાપમાન સમાન બનવા તરફ દોરી જશે, એટલે કે. સંપૂર્ણ થર્મલ સંતુલન થશે અને બ્રહ્માંડની બધી પ્રક્રિયાઓ બંધ થઈ જશે - બ્રહ્માંડનું થર્મલ મૃત્યુ થશે. ગરમીના મૃત્યુ વિશેના નિષ્કર્ષની ભ્રમણા એ હકીકતમાં રહેલી છે કે થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમને ઓપન સિસ્ટમ્સ પર લાગુ કરવાનો કોઈ અર્થ નથી, ઉદાહરણ તરીકે, બ્રહ્માંડ જેવી અમર્યાદિત અને અવિરત વિકાસશીલ સિસ્ટમ પર. એફ. એંગલ્સે પણ તેમની કૃતિ "પ્રકૃતિની ડાયાલેક્ટિક્સ" માં ગરમીના મૃત્યુ વિશેના નિષ્કર્ષની અસંગતતા દર્શાવી હતી.

થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ બે નિયમો શૂન્ય કેલ્વિન પર થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ્સના વર્તન વિશે અપૂરતી માહિતી પ્રદાન કરે છે. તેઓ પૂરક છે થર્મોડાયનેમિક્સનો ત્રીજો નિયમ,અથવા નેર્ન્સ્ટનું પ્રમેય(W. F. G. Nernst (1864-1941) - જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી અને ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી) - પાટિયું:સમતુલાની સ્થિતિમાં તમામ શરીરની એન્ટ્રોપી શૂન્ય તરફ વળે છે કારણ કે તાપમાન શૂન્ય કેલ્વિનની નજીક આવે છે:

એન્ટ્રોપી એડિટિવ કોન્સ્ટન્ટ સુધી નિર્ધારિત હોવાથી, આ સ્થિરાંકને શૂન્યની બરાબર લેવો અનુકૂળ છે (જોકે, નોંધ કરો કે આ એક મનસ્વી ધારણા છે, કારણ કે એન્ટ્રોપી તેના સ્વભાવથી સારહંમેશા એડિટિવ કોન્સ્ટન્ટ સુધી નક્કી થાય છે). નેર્ન્સ્ટ-પ્લાન્ક પ્રમેય પરથી તે અનુસરે છે કે ગરમીની ક્ષમતા એસ પીઅને સી વી 0K પર તેઓ શૂન્યની બરાબર છે.