भौतिकी में एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया क्या है?

भौतिकी का विज्ञान वस्तुओं और प्रणालियों का अध्ययन उनके गति, तापमान और अन्य भौतिक विशेषताओं को मापने के लिए करता है। इसे एकल-कोशिका वाले जीवों से लेकर यांत्रिक प्रणालियों से लेकर ग्रहों, तारों और आकाशगंगाओं और उन सभी प्रक्रियाओं पर लागू किया जा सकता है जो उन्हें नियंत्रित करते हैं। भौतिकी के भीतर, ऊष्मप्रवैगिकी एक शाखा है जो परिवर्तनों पर ध्यान केंद्रित करती है किसी भी भौतिक या रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान सिस्टम के गुणों में ऊर्जा (गर्मी)।

"इज़ोटेर्मल प्रक्रिया", जो थर्मोडायनामिक प्रक्रिया है जिसमें एक प्रणाली का तापमान स्थिर रहता है। गर्मी का स्थानांतरण में या सिस्टम के बाहर इतनी धीमी गति से होता है थर्मल संतुलन कायम रखा है। "थर्मल" एक शब्द है जो एक प्रणाली की गर्मी का वर्णन करता है। "आइसो" का अर्थ "बराबर" है, इसलिए "इज़ोटेर्मल" का अर्थ है "समान गर्मी", जो कि थर्मल संतुलन को परिभाषित करता है।

सामान्य तौर पर, एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के दौरान आंतरिक में परिवर्तन होता है ऊर्जा, उष्ण ऊर्जा, तथा काम, हालांकि तापमान समान रहता है। सिस्टम में कुछ उस समान तापमान को बनाए रखने के लिए काम करता है। एक सरल आदर्श उदाहरण कार्नोट साइकिल है, जो मूल रूप से वर्णन करता है कि गैस को गर्मी की आपूर्ति करके एक गर्मी इंजन कैसे काम करता है। नतीजतन, गैस एक सिलेंडर में फैलती है, और जो कुछ काम करने के लिए एक पिस्टन को धक्का देती है। फिर गर्मी या गैस को सिलेंडर से बाहर धकेल दिया जाता है (या डंप किया जाता है) ताकि अगली गर्मी / विस्तार चक्र लग सके। उदाहरण के लिए, कार इंजन के अंदर ऐसा होता है। यदि यह चक्र पूरी तरह से कुशल है, तो प्रक्रिया इज़ोटेर्मल है क्योंकि दबाव बदलते समय तापमान स्थिर रखा जाता है।

आइसोथर्मल प्रक्रिया की मूल बातें समझने के लिए, एक प्रणाली में गैसों की कार्रवाई पर विचार करें। की आंतरिक ऊर्जा ए आदर्श गैस केवल तापमान पर निर्भर करता है, इसलिए एक के लिए एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के दौरान आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन आदर्श गैस भी 0 है। इस तरह की प्रणाली में, सभी गर्मी को एक प्रणाली में जोड़ा जाता है (गैस का) जब तक दबाव स्थिर रहता है, तब तक इज़ोटेर्माल प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए काम करता है। अनिवार्य रूप से, एक आदर्श गैस पर विचार करते समय, तापमान को बनाए रखने के लिए सिस्टम पर किए गए काम का मतलब है कि गैस का आयतन कम होना चाहिए क्योंकि सिस्टम पर दबाव बढ़ता है।

इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं कई और विविध हैं। हवा में पानी का वाष्पीकरण एक है, जैसा कि एक विशिष्ट क्वथनांक पर पानी का उबलना है। कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं भी होती हैं जो थर्मल संतुलन को बनाए रखती हैं, और जीव विज्ञान में, इसके आसपास की कोशिकाओं (या अन्य पदार्थ) के साथ एक सेल की बातचीत को एक इज़ोटेर्माल प्रक्रिया कहा जाता है।

वाष्पीकरण, पिघलना और उबलना भी "चरण परिवर्तन" हैं। यही है, वे पानी (या अन्य तरल पदार्थ या गैसों) में परिवर्तन होते हैं जो निरंतर तापमान और दबाव पर होते हैं।

भौतिकी में, ऐसी प्रतिक्रियाओं और प्रक्रियाओं को चार्ट करना आरेख (ग्राफ़) का उपयोग करके किया जाता है। में चरण आरेख, एक 3 डी में एक ऊर्ध्वाधर लाइन (या विमान, का पालन करके एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया को चार्ट किया जाता है चरण आरेख) एक स्थिर तापमान के साथ। सिस्टम का तापमान बनाए रखने के लिए दबाव और आयतन बदल सकते हैं।

जैसा कि वे बदलते हैं, किसी पदार्थ के लिए इसका परिवर्तन संभव है वस्तुस्थिति जबकि इसका तापमान स्थिर रहता है। इस प्रकार, पानी का वाष्पीकरण जैसा कि यह उबालता है इसका मतलब है कि तापमान उसी तरह रहता है जैसे सिस्टम दबाव और मात्रा को बदलता है। यह तब आरेख के साथ स्थिर रहने वाले तड़के के साथ चार्ट किया जाता है।

जब वैज्ञानिक सिस्टम में इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं का अध्ययन करते हैं, तो वे वास्तव में गर्मी और ऊर्जा और की जांच कर रहे हैं उनके और यांत्रिक ऊर्जा के बीच संबंध को बदलने या बनाए रखने के लिए लेता है प्रणाली। इस तरह की समझ जीवविज्ञानियों को यह अध्ययन करने में मदद करती है कि जीवित प्राणी अपने तापमान को कैसे नियंत्रित करते हैं। यह इंजीनियरिंग, अंतरिक्ष विज्ञान, ग्रह विज्ञान, भूविज्ञान और विज्ञान की कई अन्य शाखाओं में भी आता है। ऊष्मागतिकीय शक्ति चक्र (और इस प्रकार इज़ोटेर्मल प्रक्रियाएं) ऊष्मा इंजन के पीछे मूल विचार हैं। मनुष्य इन उपकरणों का उपयोग बिजली पैदा करने वाले संयंत्रों को बिजली देने के लिए करते हैं और जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कारों, ट्रकों, विमानों और अन्य वाहनों में। इसके अलावा, ऐसे सिस्टम रॉकेट और अंतरिक्ष यान पर मौजूद हैं। इंजीनियर इन प्रणालियों और प्रक्रियाओं की दक्षता बढ़ाने के लिए थर्मल प्रबंधन (दूसरे शब्दों में, तापमान प्रबंधन) के सिद्धांत लागू करते हैं।

द्वारा संपादित और अद्यतन कैरोलिन कोलिन्स पीटरसन.