তাপীয় ভারসাম্য এবং মাইক্রোস্কোপিক কণার গতির মধ্যে সম্পর্ক কী?

তাপীয় ভারসাম্য এবং আণুবীক্ষণিক কণার গতির মধ্যে সম্পর্ক এই সত্যে নিহিত যে তাপীয় ভারসাম্য হল একটি "থার্মোডায়নামিক ভারসাম্য" যেখানে ম্যাক্রোস্কোপিক সিস্টেমটি স্থির থাকে এবং মাইক্রোস্কোপিক সিস্টেম অবিচ্ছিন্ন গতিতে থাকে। এর ম্যাক্রোস্কোপিক স্থায়িত্ব অবিকল প্রচুর সংখ্যক মাইক্রোস্কোপিক কণার এলোমেলো তাপ গতির পরিসংখ্যানগত গড়।

আপনি এটি এইভাবে বুঝতে পারেন: যখন একটি সিস্টেম তাপীয় ভারসাম্যে পৌঁছায়, তাপমাত্রা এবং চাপের মতো পরামিতি যা আমরা খালি চোখে বা যন্ত্রগুলি দিয়ে পরিমাপ করতে পারি তা আর পরিবর্তিত হয় না, যেন সবকিছু "স্থির।" কিন্তু প্রকৃতপক্ষে, অণুবীক্ষণিক কণা যেমন পরমাণু এবং অণুগুলি যেগুলি সিস্টেমকে তৈরি করে তারা কখনই চলা বন্ধ করে না-এরা এখনও ক্রমাগত এলোমেলো তাপীয় গতিতে নিযুক্ত থাকে, একে অপরের সাথে সংঘর্ষ করে এবং শক্তি বিনিময় করে। এটা ঠিক যে এই গতির পরিসংখ্যানগত গড় প্রভাব ম্যাক্রোস্কোপিকভাবে স্থির থাকে, এইভাবে একটি স্থিতিশীল অবস্থা উপস্থাপন করে।

তাপীয় ভারসাম্যে মাইক্রোস্কোপিক কণা গতির মূল বৈশিষ্ট্য:

কখনই{0}}তাপীয় গতির শেষ হয় না: এমনকি তাপীয় ভারসাম্যের মধ্যেও, মাইক্রোস্কোপিক কণাগুলি উচ্চ গতিতে এলোমেলোভাবে চলতে থাকে। উদাহরণস্বরূপ, ঘরের তাপমাত্রায় গ্যাসের অণুর গড় গতি প্রতি সেকেন্ডে শত শত মিটারে পৌঁছাতে পারে। এই গতি বন্ধ হয় না কারণ সিস্টেমটি ম্যাক্রোস্কোপিক্যালি স্থির।

ক্রমাগত শক্তি বিনিময়: কণার মধ্যে সংঘর্ষ এবং শক্তি স্থানান্তর ক্রমাগত ঘটে। তরল বা কঠিন পদার্থে, অণু কম্পন এবং ঘূর্ণনের মাধ্যমে শক্তি স্থানান্তর করে; গ্যাসগুলিতে, শক্তি বন্টন মুক্ত গতি এবং ঘন ঘন সংঘর্ষের মাধ্যমে একত্রিত হয়।

পরিসংখ্যান সংক্রান্ত আইন ম্যাক্রোস্কোপিক কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে: ম্যাক্রোস্কোপিক ভৌত পরিমাণ (যেমন তাপমাত্রা এবং চাপ) মূলত মাইক্রোস্কোপিক কণার যৌথ আচরণের পরিসংখ্যানগত গড়।

গতিশীল ভারসাম্যের সারাংশ: তাপীয় ভারসাম্যকে তার গতিশীল প্রকৃতির উপর জোর দিয়ে "গতিশীল তাপীয় ভারসাম্য" বলা হয়। যেমন:

একটি বদ্ধ পাত্রে, যখন একটি তরল এবং এর সম্পৃক্ত বাষ্প সহাবস্থান করে, তখন অণুগুলি ক্রমাগত তরল পর্যায় থেকে গ্যাস পর্যায়ে বাষ্পীভূত হয়, যখন একই সংখ্যক অণু গ্যাস ফেজ থেকে তরল পর্যায়ে ঘনীভূত হয়। ম্যাক্রোস্কোপিকভাবে, দুটি পর্যায়ের ভর অপরিবর্তিত থাকে, কিন্তু মাইক্রোস্কোপিক প্রক্রিয়া চলতে থাকে।

যখন ধাতব রডের উভয় প্রান্তের তাপমাত্রা একই থাকে, তখনও ইলেকট্রন এবং জালি কম্পন (ফোনন) শক্তি স্থানান্তর করে, কিন্তু নেট তাপ প্রবাহ শূন্য।

ওঠানামার অস্তিত্ব: যদিও ম্যাক্রোস্কোপিক পরিমাণ স্থিতিশীল, কণা গতির এলোমেলোতার কারণে, সিস্টেমের অবস্থা ভারসাম্য মানের চারপাশে সামান্য ওঠানামা করবে; একে "অস্থিরতা" বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট অঞ্চলে ঘনত্ব বা শক্তি খুব অল্প সময়ের মধ্যে সামান্য বেশি বা কম হতে পারে, কিন্তু এই ধরনের ওঠানামা সাধারণত ম্যাক্রোস্কোপিক স্কেলে নগণ্য।

ভারসাম্যহীন থেকে ভারসাম্য পর্যন্ত: মাইক্রোস্কোপিক দৃষ্টিকোণ থেকে একটি বিবর্তনীয় প্রক্রিয়া

এই প্রক্রিয়াটি অপরিবর্তনীয়, মৌলিকভাবে পরিসংখ্যানগত অপ্রতিরোধ্যতার কারণে: উচ্চ-এনট্রপি (বিশৃঙ্খল) অবস্থার সাথে সম্পর্কিত মাইক্রোস্কোপিক কনফিগারেশনের সংখ্যা নিম্ন-এনট্রপি অবস্থার তুলনায় অনেক বেশি, যা সিস্টেমটিকে সবচেয়ে সম্ভাব্য বণ্টনে বিকশিত হওয়ার "সম্ভাব্য" করে তোলে।

ক্লাসিক সাদৃশ্য: একটি শ্রেণীকক্ষে বায়ু অণু

একটি বদ্ধ শ্রেণীকক্ষ কল্পনা করুন যেখানে বায়ুর অণুগুলি উচ্চ গতিতে চারপাশে উড়ে যায়:

প্রাথমিকভাবে, যদি একটি দিক উত্তপ্ত হয়, তবে সেই পাশের অণুগুলি আরও সহিংসভাবে চলে যায় এবং শক্তি শীতল দিকে ছড়িয়ে পড়ে।

কিছু সময়ের পর, পুরো শ্রেণীকক্ষের তাপমাত্রা অভিন্ন হয়ে যায়। অণুগুলি এখনও এলোমেলোভাবে চারপাশে উড়ছে, তবে প্রতি সেকেন্ডে দেওয়ালে আঘাতকারী অণুর সংখ্যা এবং তাদের গড় গতিশক্তি স্থির থাকে।

আপনি দেখতে পাবেন না যে সমস্ত অণু হঠাৎ একদিকে চলে যায়-যদিও এটি তাত্ত্বিকভাবে একেবারে নিষিদ্ধ নয়, সম্ভাবনা প্রায় শূন্য৷

এটি অবিকল তাপীয় ভারসাম্যের মাইক্রোস্কোপিক ছবি: ম্যাক্রোস্কোপিক স্থিরতা, মাইক্রোস্কোপিক কার্যকলাপ; স্বতন্ত্র এলোমেলোতা, সামগ্রিক ক্রম।