रसायन विज्ञान में ऊष्मागतिकी के नियम
ऊष्मागतिकी के नियम, जब रासायनिक प्रणालियों पर लागू होते हैं, तो यह निर्धारित करते हैं कि ऊर्जा अभिक्रियाओं में कैसे संरक्षित होती है, कुछ अभिक्रियाएँ स्वतः क्यों होती हैं, और परम शून्य पर एंट्रॉपी एक निश्चित सीमा तक कैसे पहुँचती है।
Definition
रसायन विज्ञान में ऊष्मागतिकी के नियम ऊष्मागतिकी के पहले, दूसरे और तीसरे नियम हैं जो रासायनिक परिवर्तन के लिए विशेषीकृत हैं, जो अभिक्रिया ऊर्जा, स्वतः अभिक्रियाओं की दिशा और पदार्थों की निरपेक्ष एंट्रॉपी को नियंत्रित करते हैं।
Scope
यह विषय चार नियमों के रासायनिक अनुप्रयोग को शामिल करता है: शून्यवाँ नियम और तापमान; आंतरिक ऊर्जा, एन्थैल्पी और अभिक्रिया ऊष्मा के माध्यम से व्यक्त पहला नियम; एंट्रॉपी और क्लॉसियस असमानता के माध्यम से व्यक्त दूसरा नियम, जो स्वतःप्रवर्तन का मानदंड है; और तीसरा नियम, जो निरपेक्ष एंट्रॉपी को निर्दिष्ट करता है और कैलोरीमीट्रिक डेटा से संतुलन स्थिरांक की गणना का आधार है। मुक्त ऊर्जा मानदंड, रासायनिक विभव और संतुलन का विस्तृत उपचार संबंधित विषयों में विकसित किया गया है।
Core questions
- पहला नियम स्थिर आयतन पर अभिक्रिया ऊष्मा को आंतरिक ऊर्जा और एन्थैल्पी के माध्यम से स्थिर दाब पर अभिक्रिया ऊष्मा से कैसे संबंधित करता है?
- एक विलगित प्रणाली की एंट्रॉपी क्यों नहीं घटती है, और यह स्वतःप्रवर्तन को कैसे परिभाषित करता है?
- तीसरा नियम निरपेक्ष एंट्रॉपी को सारणीबद्ध करने और रासायनिक गणनाओं में उपयोग करने की अनुमति कैसे देता है?
- अवस्था फलनों को ऊष्मा और कार्य जैसी पथ-निर्भर मात्राओं से कैसे अलग किया जाता है?
Key concepts
- अभिक्रिया की आंतरिक ऊर्जा और एन्थैल्पी
- एंट्रॉपी और क्लॉसियस असमानता
- उत्क्रमणीय और अनुत्क्रमणीय प्रक्रियाएँ
- निरपेक्ष एंट्रॉपी और तीसरा नियम
- अवस्था फलन बनाम पथ फलन
Key theories
- रासायनिक प्रणालियों के लिए पहला नियम
- एक अभिक्रियाशील प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन अवशोषित ऊष्मा माइनस किए गए कार्य के बराबर होता है; स्थिर दाब पर इसे एन्थैल्पी द्वारा दर्शाया जाता है, जिससे अभिक्रिया एन्थैल्पी पथ से स्वतंत्र एक मापने योग्य अवस्था फलन बन जाती है।
- मानदंड और संदर्भ के रूप में दूसरा और तीसरा नियम
- दूसरा नियम एंट्रॉपी उत्पादन को स्वतः रासायनिक परिवर्तन के लिए सार्वभौमिक मानदंड बनाता है, जबकि तीसरा नियम परम शून्य पर एक पूर्ण क्रिस्टल की एंट्रॉपी को शून्य पर निर्धारित करता है, जो अभिक्रिया गणनाओं के लिए निरपेक्ष एंट्रॉपी प्रदान करता है।
Clinical relevance
ये नियम सभी रासायनिक ऊर्जा के लिए लेखा-जोखा प्रदान करते हैं, दहन द्वारा जारी ऊष्मा और औद्योगिक संश्लेषण की व्यवहार्यता से लेकर विघटन, मिश्रण और जैविक स्व-संयोजन की एंट्रॉपी-संचालित प्रक्रियाओं तक।
History
ऊष्मागतिकी का रासायनिक उपयोग हेस के 1840 के स्थिर ऊष्मा योग के नियम और क्लॉसियस और केल्विन द्वारा उन्नीसवीं सदी के मध्य में पहले और दूसरे नियमों के सूत्रीकरण से बढ़ा; नेर्नस्ट का 1906 का ऊष्मा प्रमेय, तीसरे नियम का आधार, निरपेक्ष एंट्रॉपी को सुलभ बनाकर ढांचे को पूरा किया।
Key figures
- Rudolf Clausius
- Walther Nernst
- Germain Henri Hess
Related topics
Seminal works
- atkins2018
- mcquarrie1997
Frequently asked questions
- रसायनज्ञ आमतौर पर आंतरिक ऊर्जा के बजाय एन्थैल्पी के साथ काम क्यों करते हैं?
- अधिकांश अभिक्रियाएँ स्थिर वायुमंडलीय दाब पर चलाई जाती हैं न कि स्थिर आयतन पर, और स्थिर दाब पर विनिमय की गई ऊष्मा एन्थैल्पी परिवर्तन के बराबर होती है, इसलिए एन्थैल्पी रसायन विज्ञान के लिए सीधे मापने योग्य और सबसे सुविधाजनक ऊर्जा फलन है।
- क्या किसी रासायनिक प्रणाली की एंट्रॉपी घट सकती है?
- हाँ, स्थानीय रूप से। एक प्रणाली एंट्रॉपी खो सकती है, जैसे जब एक गैस संघनित होती है या एक ठोस क्रिस्टलीकृत होता है, बशर्ते परिवेश की एंट्रॉपी कम से कम उतनी ही बढ़ जाए ताकि प्रणाली और परिवेश की कुल एंट्रॉपी कम न हो।