This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
എന്‍ട്രോപ്പി
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്‍)
(പുതിയ താള്‍: == എന്‍ട്രോപ്പി == == Entropy == താപപ്രവാഹത്തിന്റെ അളവ്‌. വ്യാപ്‌തം, താപ...)
അടുത്ത വ്യത്യാസം →
Current revision as of 01:27, 30 ഡിസംബര്‍ 2014
എന്‍ട്രോപ്പി
Entropy
താപപ്രവാഹത്തിന്റെ അളവ്‌. വ്യാപ്‌തം, താപനില, മര്‍ദം എന്നീ ഭൗതികഗുണങ്ങള്‍പോലെ താപഗതികപ്രക്രിയ (thermodynamic process)യില്‍ എല്ലാ ദ്രവ്യങ്ങള്‍ക്കുമുള്ള മറ്റൊരു ഭൗതികഗുണമാണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പി. ഇത്‌ ദ്രവ്യത്തിന്റെ താപഗതിക സ്ഥിതിയെ സൂക്ഷ്‌മമായി നിര്‍വചിക്കുന്നു. ഒരു താപഗതിക ഫലനം (function) എന്ന നിലയില്‍ രാസപരിവര്‍ത്തനത്തിനും രാസസന്തുലന (chemical equilibrium)ത്തിനും ഇത്‌ മാനദണ്ഡമായി ഭവിക്കുന്നു.
ഭൗതികസ്വരൂപം (Physical nature). സമതാപീയ പരിവര്‍ത്തന(isothermal change)ങ്ങളില്‍ താപനില സ്ഥിരമായി നില്‍ക്കുന്നതുപോലെ രുദ്ധോഷ്‌മ(adiabatic) പരിവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ എന്‍ട്രോപ്പി സ്ഥിരമായി വര്‍ത്തിക്കുന്നു. രുദ്ധോഷ്‌മപരിവര്‍ത്തനത്തില്‍ ദ്രവ്യം പരിസരവസ്‌തുക്കള്‍ക്ക്‌ താപം നല്‍കുകയോ അവയില്‍നിന്ന്‌ താപം സ്വീകരിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നില്ല. ഒരു ദ്രവ്യത്തിന്‌ രുദ്ധോഷ്‌മപരിവര്‍ത്തനം സംഭവിക്കുമ്പോള്‍ ഏതു താപീയഗുണമാണോ സ്ഥിരമായി വര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ അതിനെ എന്‍ട്രോപ്പി എന്നു നിര്‍വചിക്കാം. എന്‍ട്രോപ്പി ഒരു ഭൗതികരാശിയാണെങ്കിലും, അതിനെ ചിത്രീകരിക്കാന്‍ ഭൗതികമായി യാതൊന്നുമില്ല. താപനില, മര്‍ദം എന്നീ ഭൗതികഗുണങ്ങളെപ്പോലെ അത്‌ അനുഭവിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുന്നതുമല്ല.
ഒരു ദ്രവ്യത്തിന്റെ അവസ്ഥയെ നിര്‍വചിക്കുന്ന താപനില, മര്‍ദം, വ്യാപ്‌തം, ആന്തരോര്‍ജം(internal energy) എന്നീ താപഗതിക നിര്‍ദേശാങ്ക(co-ordinates)ങ്ങളുടെ ഏകമൂല്യഫലന(single-valued function)മാണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പി. ഒരു ദ്രവ്യത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി എന്താണെന്ന്‌ അറിയാന്‍ നിവൃത്തിയില്ലെങ്കിലും ആ ദ്രവ്യം താപം സ്വീകരിക്കുകയോ വിസര്‍ജിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോള്‍ എന്‍ട്രോപ്പിക്കുണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനം നിര്‍ണയിക്കാന്‍ കഴിയുന്നതാണ്‌.
Tº താപനിലയിലുള്ള ഒരു ദ്രവ്യം ഒരു ഉത്‌ക്രമണീയ പ്രക്രിയവഴി (reversible process)dθ താപം അവശോഷണം ചെയ്യുന്നപക്ഷം, അതിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി dθ/T=d θവര്‍ധിക്കുന്നതാണ്‌. ആ ദ്രവ്യം അത്രയും താപം ഉപേക്ഷിക്കുന്ന പക്ഷം എന്‍ട്രോപ്പി dθ/T=d θ കുറയുന്നതാണ്‌. താപഗതിക തത്ത്വത്തിലെ ഒന്നാം നിയമമനുസരിച്ച്‌ d θ= du+Pdvഈ സമവാക്യത്തില്‍ d θ എന്നത്‌ ഒരു ഗ്രാം ദ്രവ്യം സ്വീകരിക്കുന്നതോ ഉപേക്ഷിക്കുന്നതോ ആയ താപവും എന്നത്‌ ആന്തരോര്‍ജത്തിനു വരുന്ന ഏറ്റക്കുറച്ചിലും എന്നത്‌ ദ്രവ്യം ബാഹ്യമര്‍ദമായ-ക്കു വിധേയമാകുമ്പോള്‍ വ്യാപ്‌തത്തിനുണ്ടാകുന്ന ഏറ്റക്കുറച്ചിലുമാണ്‌.
ഒരു ഗ്രാം ദ്രവ്യം പരിഗണനയില്‍ എടുക്കുന്നപക്ഷം എന്‍ട്രോപ്പിക്കു വരുന്ന മാറ്റമാണ്‌ താഴെച്ചേര്‍ക്കുന്നത്‌:
ദ്രവ്യമാനത്തിന്‌ ആനുപാതികമാണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പിക്കു വരുന്ന വ്യതിയാനം.m ഗ്രാം ദ്രവ്യമെടുക്കുന്ന പക്ഷം dU = mdu; d V = mdv. അപ്പോള്‍ mθ ഗ്രാം ദ്രവ്യത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പിക്കു വരുന്ന വ്യതിയാനം m ആണ്‌. ഇവിടെ θ എന്നത്‌ ഒരു ഗ്രാം ദ്രവ്യത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പിക്കു വരുന്ന വ്യതിയാനമാണ്‌.
θ = ∫ dθ/T = ∫ du+Pdv/T
താപഗതിക സന്തുലിതാവസ്ഥ (thermodynamic equilibrium) യില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന വസ്‌തുക്കളുടെ ഒരു വ്യൂഹത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി m1 θ1+m2 θ ..... ആണ്‌. ഇവിടെ m1m2 എന്നിവ വസ്‌തുക്കളുടെ ദ്രവ്യമാനവും θ1,θ2.... എന്നിവ ക്രമാനുസരണം അതതിന്റെ ഒരു ഗ്രാം ദ്രവ്യമാനത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പിയുമാണ്‌. അനവധി വസ്‌തുക്കളുടെ ഒരു വ്യൂഹത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം വ്യൂഹത്തിന്റെ സംഭാവ്യസ്ഥിതി (probable state)യോടു വളരെ ബന്ധപ്പെട്ട സാംഖ്യികഗുണധര്‍മം (statistical property) ആണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പി; വ്യൂഹത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി കൂടുകയാണെങ്കില്‍ സംഭാവ്യത കുറഞ്ഞ (less probable) ഒരു സ്ഥിതിയില്‍നിന്നു കൂടുതല്‍ സംഭാവ്യമായ ഒരു സ്ഥിതിയിലേക്കു വ്യൂഹം സംക്രമണം ചെയ്യുന്നുവെന്നു സാരം.
എന്‍ട്രോപ്പി വര്‍ധനനിയമം. എല്ലാ അനുക്രമണീയ(irreversible) പ്രക്രിയകളിലും ഒരു വ്യൂഹത്തിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി വര്‍ധിക്കുന്നു. ഒറ്റപ്പെട്ട വ്യവസ്ഥയില്‍ (isolated) കഴിയുന്ന ഒരു വ്യൂഹത്തിനു സംഭവിക്കുന്ന പരിവര്‍ത്തനം ഉത്‌ക്രമണീയ (reversible)മാണെങ്കില്‍ അതിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി സ്ഥിരമായിരിക്കുകയും അനുക്രമണീയമാണെങ്കില്‍ അതു വര്‍ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു; എന്നാണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പി വര്‍ധനനിയമം.പ്രപഞ്ചത്തിലെ വസ്‌തുക്കള്‍ വിവിധ താപനിലയില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന കാലത്തോളം അനുക്രമണീയ പ്രക്രിയകളായ താപസംവഹനം; താപവികിരണം എന്നിവ സംഭവിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും; തത്‌ഫലമായി എന്‍ട്രോപ്പി മുറയ്‌ക്ക്‌ ഉയര്‍ന്നുകൊണ്ടിരിക്കുകയും ഉപയോഗപ്രദമാകുന്ന പ്രവൃത്തി ചെയ്യുന്നതിനു ലഭിക്കുന്ന ഊര്‍ജത്തിനു കുറവുവരികയും ചെയ്യും. പ്രപഞ്ചത്തിലെ സകല വസ്‌തുക്കളും ഒരേ താപനിലയില്‍ എത്തിച്ചേരുമ്പോള്‍ അതിന്റെ എന്‍ട്രോപ്പി അധികതമം ആകുകയും പ്രപഞ്ചത്തിലെ താപം ഉപയോഗപ്രദമാകുന്ന പ്രവൃത്തിയായി രൂപാന്തരപ്പെടുത്താന്‍ സാധിക്കാതെ വരികയും ചെയ്യും. ഈ സ്ഥിതി അനിവാര്യമാണ്‌. പല കാരണങ്ങളാലും വസ്‌തുക്കള്‍ തമ്മിലുള്ള താപനിലയുടെ വ്യത്യാസം ക്രമേണ കുറഞ്ഞുവരുന്നു. ഊര്‍ജത്തിന്റെ അധഃപതനത്തെ(degradation of energy)യാണ്‌ ഈ അവസ്ഥ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. എന്‍ട്രോപ്പി വര്‍ധനവ്‌ ക്രമവത്‌കൃതമായി (orderly) അവസ്ഥയില്‍ നിന്ന് ക്രമവത്‌കൃതമല്ലാത്ത (disorderly) അവസ്ഥയിലേക്കുള്ള മാറ്റത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. വാതകാവസ്ഥയില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന ഒരു ദ്രവ്യത്തിന്റെ തന്മാത്രകള്‍ തീരെയും ക്രമവത്‌കൃതമല്ലാത്ത സ്ഥിതിയിലാണ്‌; ദ്രാവകമായി ദ്രവീഭവിക്കുമ്പോള്‍ തന്മാത്രകളുടെ അവസ്ഥ കൂടുതല്‍ ക്രവത്‌കൃതമാകുന്നു. അതോടുകൂടി എന്‍ട്രോപ്പി താഴുന്നു. ദ്രവ്യം ഖരാവസ്ഥയെ പ്രാപിക്കുമ്പോള്‍ തന്മാത്രകള്‍ സാമാന്യം ക്രമവത്‌കൃതമായ സംവിധാനത്തിലാകുന്നു. അപ്പോള്‍ എന്‍ട്രോപ്പി കൂടുതല്‍ താഴുന്നു. ക്രിസ്റ്റലീയ സ്ഥിതിയില്‍ വര്‍ത്തിക്കുന്ന ഒരു ദ്രവ്യത്തെ, എന്‍ട്രോപ്പി തീരെ കുറഞ്ഞ ഒരു വ്യൂഹമായി കരുതാം. എന്‍ട്രോപ്പിയും സംഭാവ്യതയും(probability) തമ്മില്‍ ഉറ്റ ബന്ധമുണ്ട്‌. ഒരു നിശ്ചിതവ്യൂഹം ഒരു നിശ്ചിതാവസ്ഥയില്‍ വര്‍ത്തിക്കാനുള്ള സംഭാവ്യതയുടെ സൂചകമാണ്‌ എന്‍ട്രോപ്പി. ഏറ്റവും അസംഭാവ്യതാവസ്ഥയെയാണ്‌ ഏറ്റവും താഴ്‌ന്ന എന്‍ട്രോപ്പി സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌.
എന്‍ട്രോപ്പി വര്‍ധിക്കുന്ന വിധത്തിലാണ്‌ പ്രകൃതിയിലെ ഭൗതിക രാസപ്രക്രിയകള്‍ നടക്കുന്നത്‌. നോ. താപഗതികം
(പ്രൊഫ. എസ്.ഗോപാലമേനോന്‍)
