ਤਾਪ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ

ਤਾਪ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਜਾਂ ਥਰੋਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ(Thermodynamics) ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਇੱਕ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ, ਜਿਸਦੇ ਤਹਿਤ ਊਰਜਾ ਦਾ ਕਾਰਜ ਅਤੇ ਤਾਪ ਵਿੱਚ ਰੂਪਾਂਤਰਣ, ਅਤੇ ਇਸਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਾਬ ਵਰਗੇ ਸਥੂਲ ਚਰਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਵਿੱਚ ਤਾਪ, ਦਾਬ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਦਾ ਸੰਬੰਧ ਵੀ ਸਮਝਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਕਾਰਜ ਖੇਤਰ

ਅਰੰਭ ਵਿੱਚ ਤਾਪ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ, ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਸੀ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਕੇਵਲ ਤਾਪ ਦੇ ਕਾਰਜ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਹੋਣ ਅਤੇ ਕਾਰਜ ਦੇ ਤਾਪ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਹੋਣ ਦਾ ਵਿਵੇਚਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਸੀ। ਪਰ ਹੁਣ ਇਸਦਾ ਖੇਤਰ ਜਿਆਦਾ ਫੈਲ ਗਿਆ ਹੈ। ਹੁਣ ਇਸ ਵਿੱਚ ਤਾਪ ਸਬੰਧੀ ਲੱਗਪਗ ਸਾਰੀਆਂ ਗੱਲਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ: ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਨਿਕਲ ਵਰਗੇ ਕਿਸੇ ਚੁੰਬਕੀ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਇੱਕ ਛੜੀ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੁੰਡਲੀ ਦੇ ਅੰਦਰ ਰੱਖੀਏ ਅਤੇ ਇਸ ਕੁੰਡਲੀ ਵਿੱਚ ਬਿਜਲੀ ਦੀ ਧਾਰਾ ਪ੍ਰਵਾਹਿਤ ਕਰਾਕੇ ਇੱਕ ਚੁੰਬਕੀ ਖੇਤਰ ਸਥਾਪਤ ਕਰੀਏ ਤਾਂ ਛੜੀ ਦੀ ਲੰਮਾਈ ਵਿੱਚ ਥੋੜ੍ਹਾ ਅੰਤਰ ਆ ਜਾਵੇਗਾ, ਉਹ ਥੋੜ੍ਹਾ ਗਰਮ ਹੋ ਜਾਵੇਗੀ ਅਤੇ ਉਸਦੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ ਵਿੱਚ ਵੀ ਫ਼ਰਕ ਆ ਜਾਵੇਗਾ। ਇੰਜ ਹੀ ਜੇਕਰ ਨਾਇਟਰੋਜਨ ਅਤੇ ਹਾਇਡਰੋਜਨ ਦਾ ਮਿਸ਼ਰਣ ਲੈ ਕੇ ਅਸੀਂ ਉਸ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਛੱਡ ਦੇਈਏ ਤਾਂ ਇਸ ਮਿਸ਼ਰਣ ਵਿੱਚ ਨਾਈਟਰੋਜਨ, ਹਾਈਡਰੋਜਨ ਅਤੇ ਅਮੋਨੀਆ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਅਨਪਾਤ ਵਿੱਚ ਰਹਿਣਗੇ। ਤਾਪ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੋਣ ਨਾਲ ਇਸ ਅਨਪਾਤ ਵਿੱਚ ਵੀ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਤਬਦੀਲੀ ਉਸ ਤਾਪ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ ਜੋ ਅਮੋਨੀਆ ਦੇ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਦੀ ਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਤਾਪ ਨੂੰ ਅਪਰਿਵਰਤਿਤ ਰੱਖਣ ਲਈ ਉਸ ਮਿਸ਼ਰਣ ਵਿਚੋਂ ਨਿਕਾਲਣੀ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਅਜਿਹੀਆਂ ਹੀ ਹੋਰ ਗੱਲਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਵੀ ਹੁਣ ਤਾਪ ਗਤੀ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਤਹਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਨਾਲ ਇਸਦਾ ਖੇਤਰ ਬਹੁਤ ਫੈਲਿਆ ਹੋ ਗਿਆ ਹੈ।

ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ

ਤਾਪ ਗਤੀ ਗਿਆਨ,ਪਦਾਰਥ ਜਾਂ ਵਿਕੀਰਨ ਦੇ ਬਣੇ ਪਿੰਡਾਂ,ਦੇ ਗੁਣ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਅੰਦਰੂਨੀ ਸ਼ਕਤੀ, ਐਨਟਰਾਪੀ ਤੇ ਦਬਾਅ ਨੂੰ ਪਰਿਭਾਸ਼ਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।।ਇਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਿਗਿਆਨ ਜਾਂ ਯਾਂਤਰਿਕੀ ਦੇ ਅਨੇਕਾਂ ਮਜ਼ਮੂੰਨਾਂ ਜਿਵੇਂ ਭੌਤਿਕ ਕਮਿਸਟਰੀ,ਕੀਮੀਆਈ ਯਾਂਤਰਿਕੀ ਤੇ ਕਲ ਸ਼ਕਤੀ ਯਾਂਤਰਿਕੀ ਆਦਿ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਅਤੀਤ ਪਰੋਖਿਆਂ ਪਤਾ ਲਗਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਗਿਆਨ ਫਰਾਂਸੀਸੀ ਭੌਤਿਕੀ ਵਿਗਿਆਨੀ ਨਿਕੋਲਸ ਕਾਰਨਟ ਦੇ ਕੰਮ ਰਾਹੀਂ ਭਾਪ ਇੰਜਣ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਵਿਕਸਤ ਹੋਇਆ। 1854 ਵਿੱਚ ਅਂਗਰੇਜ਼ ਵਿਗਿਆਨੀ ਲੋਰਡ ਕੈਲਵਿਨ ਨੇ ਇੱਕ ਠੋਸ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ ਦਿੱਤੀ:

ਤਾਪ ਗਤੀ ਗਿਆਨ,ਤਾਪ ਸ਼ਕਤੀ ਅਤੇ ਪਿੰਡਾਂ ਦੇ ਨਿਰੰਤਰ ਜੁੜੇ ਪੁਰਜ਼ਿਆਂ ਵਿੱਚ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਆਪਸੀ ਤਾਕਤਾਂ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤ ਦਾ ਵਿਸ਼ਾ ਹੈ।

ਤਾਪ ਗਤੀ ਗਿਆਨ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ

ਜੁਜਬੰਦੀ ਜਾਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੇ ਉਸ ਦੇ ਆਲੇ ਦੁਆਲੇ ਵਿਚਲੀ ਹੱਦ

• ਤਾਪ ਗਤੀ ਗਿਆਨ ਦਾ ਸਿਫਰਵਾਂ ਸਿਧਾਂਤ: ਜੇ ਦੋ ਜੁਜਬੰਦੀਆਂ ਕਿਸੇ ਤੀਸਰੀ ਨਾਲ ਤਪਸ਼ੀ ਸਮ ਤੋਲ ਵਿੱਚ ਹੋਣ ਤਾਂ ਉਹ ਆਪਸ ਵਿੱਚ ਵੀ ਤਪਸ਼ੀ ਸਮ ਤੋਲ ਵਿੱਚ ਹੋਣਗੀਆਂ।

ਵਿਚਾਰ ਅਧੀਨ ਤਪਸ਼ੀ ਪਰਣਾਲੀਆਂ ਦੇ ਸੈੱਟ ਦੇ ਇਸ ਸਿਧਾਂਤ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਉਨ੍ਹਾਂਹ ਦਾ ਤਪਸ਼ੀ ਸਮ ਤੋਲ ਇੱਕ ਬਰਾਬਰੀ ਦੇ ਅਨੁਪਾਤ ਵਿੱਚ ਹੈ।

• ਤਾਪ ਗਤੀ ਗਿਆਨ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਸਿਧਾਂਤ:ਇੱਕ ਬੰਦ ਤਪਸ਼ੀ ਪਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਤਾਕਤ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਉਸ ਨੂੰ ਪੁਚਾਈ ਤਾਪ ਸ਼ਕਤੀ ਤੇ ਉਸ ਰਾਹੀਂ ਕੀਤੇ ਕੰਮ ਦੇ ਫਰਕ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ΔU = Q - W(ਜਿਥੇ ΔU ਹੈ ਅੰਦਰੂਨੀ ਸ਼ਕਤੀ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ,Q ਹੈ ਤਾਪ ਸ਼ਕਤੀ ਨਿਵੇਸ਼,W ਹੈ ਪਰਨਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਕੰਮ

• ਤਾਪ ਗਤੀ ਦਾ ਦੂਜਾ ਸਿਧਾਂਤ: ਇੱਕ ਠੰਡੇ ਥਾਂ ਤੋਂ ਤੱਤੇ ਥਾਂ ਤੇ ਤਾਪ ਆਪਣੇ ਆਪ ਨਹੀਂ ਜਾ ਸਕਦਾ।

ਦੂਜਾ ਸਿਧਾਂਤ ਇਹ ਅਸਲੀਅਤ ਦਰਸਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਜੋ ਭੌਤਿਕ ਜੁਜਬੰਦੀ ਬਾਹਰਲੇ ਵਾਤਾਵਰਨ ਤੋਂ ਅਲੱਗ ਕੀਤੀ ਹੋਈ ਹੈ ਸਮੇਂ ਨਾਲ ਉਸ ਵਿੱਚ ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ ਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਗੁਣਾਂ ਵਿੱਚ ਪੱਧਰਾ ਹੋਣ ਦੀ ਰੁਚੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।ਐਨਟਰਾਪੀ ਇਸ ਅਮਲ ਦੀ ਹੋਈ ਤਰੱਕੀ ਦਾ ਪੈਮਾਨਾ ਹੈ।

• ਤਾਪ ਗਤੀ ਦਾ ਤੀਜਾ ਸਿਧਾਂਤ:ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਜੁਜਬੰਦੀ ਨਿਰਪੇਖ ਸਿਫਰ ਦੇ ਨੇੜੇ ਅੱਪੜਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਐਨਟਰਾਪੀ ਦਾ ਮੁੱਲ ਘੱਟੋਘੱਟ ਮੁੱਲ ਤੇ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਇਸ ਦਾ ਦੂਸਰਾ ਭਾਵ ਹੈ ਕਿ ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਨਿਰਪੇਖ ਸਿਫਰ ਮੁੱਲ ਤੇ ਗਿਣਤੀ ਦੀ ਹੱਦ ਅੰਦਰ ਰਹਿੰਦੇ ਅਮਲਾਂ ਨਾਲ ਨਹੀਂ ਪਹੁੰਚਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ।, ਨਿਰਪੇਖ 0 ਤਾਪਮਾਨ -273.15 °C (degree celsius ਦਰਜਾ ਸੈਸੀਅਸ) ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ।