اینٹروپی بمقابلہ اینتھالپی
یہ موازنہ اینٹروپی، مالیکیولر ڈس آرڈر اور انرجی ڈسپرسل کے پیمانہ، اور اینتھالپی کے درمیان بنیادی تھرموڈینامک امتیازات کو دریافت کرتا ہے، جو کسی نظام کی کل حرارت کا مواد ہے۔ ان تصورات کو سمجھنا سائنسی اور انجینئرنگ کے شعبوں میں جسمانی عمل میں کیمیائی رد عمل کی خود بخود اور توانائی کی منتقلی کی پیش گوئی کے لیے ضروری ہے۔
اہم نکات
- اینٹروپی ایک ایسے نظام میں 'بیکار' توانائی کی پیمائش کرتی ہے جو کام نہیں کر سکتی۔
- Enthalpy کل حرارت کی توانائی کی نمائندگی کرتا ہے، بشمول دباؤ کے خلاف کیا جانے والا کام۔
- کائنات کی کل اینٹروپی مسلسل زیادہ سے زیادہ حالت کی طرف بڑھ رہی ہے۔
- Enthalpy تبدیلیاں لیبارٹری کے تجربات میں گرمی کے بہاؤ کے طور پر براہ راست پیمائش کی جاتی ہیں۔
اینٹروپی کیا ہے؟
ایک تھرموڈینامک مقدار جو نظام کے اندر خرابی یا بے ترتیب پن کی ڈگری کی نمائندگی کرتی ہے۔
- علامت: ایس
- یونٹ: جولز فی کیلون (J/K)
- بنیادی قانون: تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کے زیر انتظام
- فطرت: ایک ریاستی فعل جو توانائی کی تقسیم کو بیان کرتا ہے۔
- مائیکروسکوپک ویو: ممکنہ مائیکرو سٹیٹس کی تعداد سے مطابقت رکھتا ہے۔
Enthalpy کیا ہے؟
تھرموڈینامک نظام کی کل حرارت کا مواد، بشمول اندرونی توانائی اور دباؤ کے حجم کا کام۔
- علامت: ایچ
- اکائی: Joules (J)
- بنیادی مساوات: H = U + PV
- فطرت: ایک ریاستی فعل جو کل تھرمل توانائی کو بیان کرتا ہے۔
- درخواست: مسلسل دباؤ پر ہیٹ ایکسچینج کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
موازنہ جدول
| خصوصیت | اینٹروپی | Enthalpy |
|---|---|---|
| بنیادی تعریف | نظام کی بے ترتیبی یا خرابی کی پیمائش | سسٹم کے اندر کل حرارتی توانائی |
| معیاری علامت | ایس | ایچ |
| ایس آئی پیمائش یونٹ | J/K (جولز فی کیلون) | J (جولز) |
| تھرموڈینامک فوکس | توانائی کی بازی اور امکان | توانائی کی منتقلی اور گرمی کا بہاؤ |
| گرمی کے اضافے کا اثر | ہمیشہ بڑھتا ہے جیسا کہ ذرات زیادہ حرکت کرتے ہیں۔ | داخلی توانائی بڑھنے کے ساتھ ہی بڑھتی ہے۔ |
| بے ساختہ اشارے | مثبت تبدیلی بے ساختگی کو فروغ دیتی ہے۔ | منفی تبدیلی (exothermic) اکثر بے ساختہ پن کی حمایت کرتی ہے۔ |
| بطور حساب | حرارت کی منتقلی درجہ حرارت سے تقسیم | اندرونی توانائی کے علاوہ دباؤ کے اوقات کا حجم |
تفصیلی موازنہ
تصوراتی بنیاد
اینٹروپی توانائی کے معیار اور تقسیم پر توجہ مرکوز کرتی ہے، خاص طور پر سالماتی انتشار کی وجہ سے کام کرنے کے لیے اب کتنی توانائی دستیاب نہیں ہے۔ اس کے برعکس، enthalpy توانائی کی مقدار کی مقدار کا تعین کرتا ہے، خاص طور پر مسلسل دباؤ کے حالات میں کسی مادہ کے ذریعہ رکھی گئی کل تھرمل توانائی۔ جب کہ اینٹروپی ذرات کی ترتیب کو دیکھتی ہے، اینتھالپی منتقلی کے دوران گرمی کے بہاؤ کو ٹریک کرتی ہے۔
تھرموڈینامکس کے قوانین سے تعلق
اینٹروپی دوسرے قانون کا مرکز ہے، جو یہ حکم دیتا ہے کہ الگ تھلگ نظام کی کل اینٹروپی ہمیشہ وقت کے ساتھ بڑھنی چاہیے۔ Enthalpy پہلے قانون، یا توانائی کے تحفظ کے ساتھ زیادہ قریب سے وابستہ ہے، کیونکہ یہ کیمیائی اور جسمانی تبدیلیوں کے دوران جذب ہونے یا خارج ہونے والی حرارت کے حساب سے مدد کرتا ہے۔ ایک ساتھ، وہ گبز فری انرجی کی وضاحت کرتے ہیں، جو اس بات کا تعین کرتا ہے کہ آیا کوئی عمل قدرتی طور پر ہو سکتا ہے۔
فیز تبدیلیاں اور توانائی
برف پگھلنے جیسے مرحلے میں تبدیلی کے دوران، دونوں قدروں میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ اینتھالپی میں اضافہ ہوتا ہے کیونکہ انٹرمولیکولر بانڈز (اویکت حرارت) کو توڑنے کے لیے توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جب کہ اینٹروپی بڑھ جاتی ہے کیونکہ مائع حالت ٹھوس حالت سے کہیں زیادہ ذرات کی حرکت اور بے ترتیب ہونے کی اجازت دیتی ہے۔ نتیجتاً، ٹھوس چیزیں عام طور پر مائعات اور گیسوں کے مقابلے میں دونوں خصوصیات کی کم ترین سطح پر ہوتی ہیں۔
کیمسٹری میں عملی درخواست
کیمسٹ گرمی کے مواد میں تبدیلی کی پیمائش کرکے یہ تعین کرنے کے لیے اینتھالپی کا استعمال کرتے ہیں کہ آیا کوئی رد عمل خارجی ہے (گرمی جاری کرتا ہے) یا اینڈوتھرمک (گرمی جذب کرتا ہے)۔ اینٹروپی کا استعمال اس بات کی پیش گوئی کرنے کے لیے کیا جاتا ہے کہ آیا رد عمل ایک زیادہ خراب حالت کا باعث بنے گا، جیسے کہ جب کوئی ٹھوس مائع میں گھل جاتا ہے یا مائع سے گیس پیدا ہوتی ہے۔ انجینئرز موثر ہیٹ انجن اور ریفریجریشن سائیکل ڈیزائن کرنے کے لیے دونوں پر انحصار کرتے ہیں۔
فوائد اور نقصانات
اینٹروپی
فوائد
- +عمل کی سمت کی پیش گوئی کرتا ہے۔
- +سالماتی رویے کی وضاحت کرتا ہے۔
- +یونیورسل قابل اطلاق
- +توانائی کے معیار کی وضاحت کرتا ہے۔
کونس
- −تصور کرنا مشکل
- −خلاصہ ریاضی کی جڑیں۔
- −براہ راست پیمائش کرنا مشکل ہے۔
- −کمپلیکس یونٹس (J/K)
Enthalpy
فوائد
- +براہ راست پیمائش کے قابل حرارت
- +صنعتی حسابات کو آسان بناتا ہے۔
- +انجینئرنگ کے لیے ضروری
- +توانائی کے یونٹ صاف کریں۔
کونس
- −مستقل دباؤ کا اندازہ لگاتا ہے۔
- −توانائی کے معیار کو نظر انداز کرتا ہے۔
- −بے ساختہ ہونے کی ضمانت نہیں دیتا
- −اینٹروپی کے بغیر نامکمل
عام غلط فہمیاں
اینٹروپی 'گڑبڑ' یا گندے کمرے کے لیے صرف ایک اور لفظ ہے۔
اگرچہ اکثر عارضے کے طور پر آسان بنایا جاتا ہے، اینٹروپی خاص طور پر ان طریقوں کی تعداد کا ایک سائنسی پیمانہ ہے جن سے توانائی کو ذرات میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ایک گندا کمرہ ایک میکرو پیمانے کی تشبیہ ہے، لیکن حقیقی اینٹروپی سے مراد ایٹموں اور مالیکیولز کی مائیکرو سٹیٹس ہیں۔
Enthalpy اور کل اندرونی توانائی ایک ہی چیز ہیں۔
Enthalpy میں اندرونی توانائی شامل ہوتی ہے لیکن اس کے ارد گرد (PV ورک) کو بے گھر کر کے نظام کے لیے جگہ بنانے کے لیے درکار توانائی کا بھی حساب ہوتا ہے۔ بہت سے ٹھوس اور مائعات میں، فرق چھوٹا ہے، لیکن گیسوں کے لیے، یہ اہم ہے۔
اینٹروپی میں کمی طبیعیات کے مطابق ناممکن ہے۔
اینٹروپی ایک مخصوص نظام کے اندر مقامی طور پر کم ہو سکتی ہے، جیسے کہ جب پانی جم جاتا ہے تو برف بن جاتا ہے۔ تاہم، یہ صرف اس صورت میں ممکن ہے جب ماحول کی اینٹروپی بڑی مقدار سے بڑھ جائے، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ کائنات کی کل اینٹروپی اب بھی بڑھتی ہے۔
ہر خارجی رد عمل (منفی انتھالپی) بے ساختہ ہوتا ہے۔
اگرچہ زیادہ تر حرارت جاری کرنے والے رد عمل بے ساختہ ہوتے ہیں، کچھ اینڈوتھرمک رد عمل قدرتی طور پر ہوتے ہیں اگر اینٹروپی میں اضافہ توانائی کے خسارے پر قابو پانے کے لیے کافی زیادہ ہو۔ spontaneity کا تعین گبز فری انرجی کے ذریعے دونوں عوامل کے توازن سے ہوتا ہے۔
عمومی پوچھے گئے سوالات
کیا اینٹروپی کبھی صفر ہو سکتی ہے؟
انتھالپی کا روزمرہ کی حرارت سے کیا تعلق ہے؟
اینٹروپی کو 'وقت کا تیر' کیوں کہا جاتا ہے؟
ان دونوں کو استعمال کرتے ہوئے گبز فری انرجی کا فارمولا کیا ہے؟
جب آپ پانی میں نمک کو گھلتے ہیں تو کیا اینٹروپی بڑھ جاتی ہے؟
کیا enthalpy درجہ حرارت کے برابر ہے؟
ویکیوم میں اینٹروپی کا کیا ہوتا ہے؟
انجینئرز ایئر کنڈیشنگ میں اینتھالپی کیسے استعمال کرتے ہیں؟
فیصلہ
کسی نظام کے ارتقاء میں بے ترتیب پن، امکان، یا وقت کی سمت کا تجزیہ کرتے وقت اینٹروپی کا انتخاب کریں۔ حرارت کی ضروریات، توانائی کی کارکردگی، یا مسلسل دباؤ پر کیمیائی رد عمل کے تھرمل آؤٹ پٹ کا حساب لگاتے وقت اینتھالپی کا انتخاب کریں۔
متعلقہ موازنہ جات
AC بمقابلہ DC (متبادل کرنٹ بمقابلہ ڈائریکٹ کرنٹ)
یہ موازنہ الٹرنیٹنگ کرنٹ (AC) اور ڈائریکٹ کرنٹ (DC) کے درمیان بنیادی فرق کو جانچتا ہے، دو بنیادی طریقے بجلی کے بہاؤ۔ یہ ان کے جسمانی رویے کا احاطہ کرتا ہے، وہ کیسے پیدا ہوتے ہیں، اور کیوں جدید معاشرہ قومی گرڈ سے لے کر ہینڈ ہیلڈ اسمارٹ فونز تک ہر چیز کو طاقت دینے کے لیے دونوں کے اسٹریٹجک مرکب پر انحصار کرتا ہے۔
Inertia بمقابلہ Momentum
یہ موازنہ جڑتا کے درمیان بنیادی فرق کو دریافت کرتا ہے، مادے کی ایک خاصیت جو حرکت میں ہونے والی تبدیلیوں کے خلاف مزاحمت کو بیان کرتی ہے، اور رفتار، ایک ویکٹر کی مقدار جو کسی چیز کے بڑے پیمانے اور رفتار کی پیداوار کو ظاہر کرتی ہے۔ اگرچہ دونوں تصورات کی جڑیں نیوٹنین میکانکس میں ہیں، وہ یہ بیان کرنے میں الگ الگ کردار ادا کرتے ہیں کہ اشیاء آرام اور حرکت میں کیسے برتاؤ کرتی ہیں۔
آپٹکس بمقابلہ صوتی
یہ موازنہ آپٹکس اور صوتی سائنس کے درمیان فرق کو جانچتا ہے، طبیعیات کی دو بنیادی شاخیں لہر کے مظاہر کے لیے وقف ہیں۔ جب کہ آپٹکس روشنی اور برقی مقناطیسی تابکاری کے رویے کو دریافت کرتا ہے، صوتیات جسمانی ذرائع ابلاغ جیسے ہوا، پانی اور ٹھوس مواد کے اندر مکینیکل کمپن اور دباؤ کی لہروں پر توجہ مرکوز کرتی ہے۔
آواز بمقابلہ روشنی
یہ موازنہ آواز کے درمیان بنیادی جسمانی فرق کو بیان کرتا ہے، ایک مکینیکل طول بلد لہر جس کے لیے درمیانے درجے کی ضرورت ہوتی ہے، اور روشنی، ایک برقی مقناطیسی ٹرانسورس لہر جو خلا سے گزر سکتی ہے۔ یہ دریافت کرتا ہے کہ یہ دونوں مظاہر مادے کی مختلف حالتوں کے ساتھ رفتار، پھیلاؤ اور تعامل میں کس طرح مختلف ہیں۔
اسکیلر بمقابلہ ویکٹر
یہ موازنہ طبیعیات میں اسکیلرز اور ویکٹرز کے درمیان بنیادی فرق کو ختم کرتا ہے، یہ بتاتا ہے کہ کس طرح اسکیلرز اکیلے ہی شدت کی نمائندگی کرتے ہیں جبکہ ویکٹر سائز اور ایک مخصوص مقامی سمت دونوں کو شامل کرتے ہیں۔ یہ ان کی منفرد ریاضیاتی کارروائیوں، گرافیکل نمائندگیوں، اور تحریک اور قوتوں کی وضاحت میں ان کے اہم کرداروں کا احاطہ کرتا ہے۔