একটি ভারসাম্যহীন অবস্থা থেকে একটি ভারসাম্য অবস্থায় একটি সিস্টেমের স্বতঃস্ফূর্ত বিবর্তন হল একটি প্রাকৃতিক নিয়ম যা একটি অন্তর্নিহিত সম্ভাব্য পার্থক্য দ্বারা চালিত হয়, যা একটি অপরিবর্তনীয় প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সর্বাধিক এনট্রপির অবস্থার দিকে প্রবণ হয়। এর মূল হল শক্তি এবং পদার্থের পুনর্বন্টন যতক্ষণ না একটি স্থিতিশীল অবস্থায় পৌঁছায় যেখানে ম্যাক্রোস্কোপিক স্থিরতা বজায় থাকে এবং মাইক্রোস্কোপিক গতিবিদ্যা চলতে থাকে।
এই বিবর্তনীয় প্রক্রিয়াটি ভৌত, রাসায়নিক এবং এমনকি জৈবিক ব্যবস্থায় বিস্তৃত, যেমন গরম জলের শীতলকরণ, কালি বিচ্ছুরণ এবং ধাতব তাপীয় পরিবাহী, যা সবই তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় আইনের মৌলিক সীমাবদ্ধতা দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।
বিবর্তন প্রক্রিয়ার মূল প্রক্রিয়া:
সম্ভাব্য পার্থক্য ড্রাইভ পরিবর্তন. একটি সিস্টেম ভারসাম্য থেকে বিচ্যুত হওয়ার মৌলিক কারণ হল তাপমাত্রার পার্থক্য (তাপ পরিবাহী), চাপের পার্থক্য (আয়তনের প্রসারণ), ঘনত্বের পার্থক্য (প্রসারণ), বা রাসায়নিক সম্ভাব্য পার্থক্য (প্রতিক্রিয়া চালিকা শক্তি) এর মতো কিছু ধরণের "সম্ভাব্য পার্থক্য" এর অস্তিত্ব। এই সম্ভাব্য পার্থক্যগুলি সিস্টেমের মধ্যে বা সিস্টেম এবং এর পরিবেশের মধ্যে চালিকা শক্তি গঠন করে, যা শক্তি বা পদার্থের ম্যাক্রোস্কোপিক প্রবাহকে প্ররোচিত করে।
অপরিবর্তনীয় শিথিলকরণ প্রক্রিয়া বাহ্যিক হস্তক্ষেপের অনুপস্থিতিতে, একটি সিস্টেম ধীরে ধীরে অভ্যন্তরীণ মিথস্ক্রিয়া (যেমন আণবিক সংঘর্ষ এবং শক্তি বিনিময়) মাধ্যমে এই পার্থক্যগুলি দূর করে। এই প্রক্রিয়াটিকে শিথিলকরণ বলা হয়। এটি সাধারণত অপরিবর্তনীয় এবং এর সাথে এনট্রপি বৃদ্ধি পায়, তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
গতিশীল ভারসাম্যে পৌঁছানো: ম্যাক্রোস্কোপিক স্থিরতা, মাইক্রোস্কোপিক কার্যকলাপ যখন সমস্ত পরিমাপযোগ্য ম্যাক্রোস্কোপিক গ্রেডিয়েন্টগুলি অদৃশ্য হয়ে যায় (অভিন্ন তাপমাত্রা, সামঞ্জস্যপূর্ণ চাপ, ধ্রুবক ঘনত্ব), সিস্টেমটি তাপগতিগত ভারসাম্যে প্রবেশ করে। এই মুহুর্তে, ম্যাক্রোস্কোপিকভাবে কোন নেট প্রবাহ নেই, কিন্তু আণুবীক্ষণিক কণাগুলি এখনও ধ্রুব গতিতে থাকে-এটি একটি গতিশীল ভারসাম্য (যাকে থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যও বলা হয়)।
সাধারণ বিবর্তন পথের উদাহরণ
1. তাপ পরিবাহী: তাপমাত্রা অভিন্নতার প্রবণতা
প্রাথমিক অবস্থা: একটি ধাতব রডের একটি প্রান্ত উচ্চ-তাপমাত্রার তাপের উত্সের সংস্পর্শে থাকে এবং অন্য প্রান্তটি একটি নিম্ন-তাপমাত্রার তাপের উত্সের সংস্পর্শে থাকে, যা একটি তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করে।
বিবর্তন প্রক্রিয়া: তাপ ক্রমাগতভাবে রড বরাবর উচ্চ-তাপমাত্রার প্রান্ত থেকে নিম্ন-তাপমাত্রার প্রান্তে স্থানান্তরিত হয়, যার সাথে এনট্রপি বৃদ্ধি পায়।
চূড়ান্ত অবস্থা: যদি উভয় প্রান্তের তাপের উত্সগুলি সরানো হয় এবং সিস্টেমটিকে বিচ্ছিন্ন করা হয়, তবে সমগ্র রডের তাপমাত্রা শেষ পর্যন্ত অভিন্ন হয়ে যায়, তাপীয় ভারসাম্যে পৌঁছায়।
2. প্রসারণ: ঘনত্ব অভিন্নতার প্রবণতা
প্রাথমিক অবস্থা: এক ফোঁটা কালি স্থির জলে ফেলে দেওয়া হয়, যার ফলে অত্যন্ত উচ্চ স্থানীয় ঘনত্ব হয়।
বিবর্তন প্রক্রিয়া: ব্রাউনিয়ান গতির কারণে কালি অণুগুলি ধীরে ধীরে ছড়িয়ে পড়ে এবং সিস্টেমের ব্যাধি বৃদ্ধি পায়।
চূড়ান্ত অবস্থা: সম্পূর্ণরূপে মিশ্র, অভিন্ন রঙ, সর্বাধিক এনট্রপি, এবং প্রসারণ বন্ধ।
3. রাসায়নিক বিক্রিয়া: রাসায়নিক ভারসাম্যের প্রবণতা
প্রাথমিক অবস্থা: উচ্চ বিক্রিয়াক ঘনত্ব, শূন্য পণ্য ঘনত্ব।
বিবর্তন প্রক্রিয়া: সামনের বিক্রিয়ার হার বিপরীত প্রতিক্রিয়া হারের চেয়ে বেশি এবং সিস্টেমটি পণ্যের দিকের দিকে বিকশিত হয়।
চূড়ান্ত অবস্থা: এগিয়ে এবং বিপরীত প্রতিক্রিয়া হার সমান, প্রতিটি উপাদানের ঘনত্ব আর পরিবর্তিত হয় না, এবং রাসায়নিক ভারসাম্য পৌঁছে যায় (এক ধরনের থার্মোডাইনামিক ভারসাম্য)।
বিশেষ ক্ষেত্রে এবং সীমানা শর্ত
|
কেস টাইপ |
ভারসাম্য অর্জন |
ব্যাখ্যা |
|
বিচ্ছিন্ন সিস্টেম |
অনিবার্যভাবে ভারসাম্যের দিকে ঝোঁক |
কোনো বাহ্যিক ঝামেলা নেই, শেষে সর্বোচ্চ এনট্রপি |
|
বন্ধ সিস্টেম |
ভারসাম্যে পৌঁছাতে পারে |
শক্তি বিনিময় অনুমতি দেয়, কিন্তু কোন ব্যাপার প্রবেশ বা ছেড়ে |
|
সিস্টেম খুলুন |
একটি ভারসাম্যহীন স্থির অবস্থা বজায় রাখতে পারে |
যেমন একটি জীবন্ত জীব ক্রমাগত শক্তি যোগায়, অপসারণকারী কাঠামো গঠন করে (যেমন কোষ বিপাক) |
|
মেটাস্টেবল স্টেট |
সারফেস স্থিতিশীল, কিন্তু আসলে ভারসাম্যহীন- |
যেমন সুপার কুলড জল যা -5 ডিগ্রিতে জমাট বাঁধে না, তবে সামান্য ব্যাঘাতের সাথে একটি সত্যিকারের ভারসাম্যের অবস্থায় পড়ে যায় |
মাইক্রোস্কোপিক দৃষ্টিকোণ: কণা আচরণের দৃষ্টিকোণ থেকে বিবর্তন
পরিসংখ্যানগত পদার্থবিজ্ঞানের দৃষ্টিকোণ থেকে, ভারসাম্যের দিকে ঝোঁক একটি সিস্টেমের সারমর্ম হল যে সিস্টেমটি ঘটানোর সর্বোচ্চ সম্ভাবনার সাথে মাইক্রোস্কোপিক অবস্থার সংমিশ্রণের দিকে ঝোঁক। নিম্ন-এনট্রপি (অর্ডারড) অবস্থাগুলি খুব কম সংখ্যক মাইক্রোস্কোপিক কনফিগারেশনের সাথে মিলে যায়, যখন উচ্চ-এনট্রপি (বিকৃত) অবস্থার প্রচুর সম্ভাবনা থাকে। অতএব, সিস্টেমটি একটি উচ্চ-এনট্রপি অবস্থায়-বিকশিত হওয়ার "অধিক সম্ভাবনা" এটি একটি নিশ্চিততা নয়, বরং একটি পরিসংখ্যানগতভাবে অপ্রতিরোধ্য ফলাফল।
এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন বিপরীত প্রক্রিয়াগুলি (যেমন কালি স্বয়ংক্রিয়ভাবে পুলিং) তাত্ত্বিকভাবে একেবারে নিষিদ্ধ নয়, তবে বাস্তবে কার্যত অসম্ভব।
