निम्नलिखित में से कौन-सी अनुत्क्रमणीय प्रक्रिया है?

अवधारणा

उत्क्रमणीय प्रक्रियाएं:

• एक उष्मागतिकी प्रक्रिया उत्क्रमणीय होती है यदि प्रक्रिया को इस तरह वापस किया जा सकता है कि प्रणाली और परिवेश दोनों अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं, ब्रह्मांड में कहीं और कोई परिवर्तन नहीं होता है।
• पिछली चर्चा से, एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया एक आदर्श अवधारणा है।
• एक प्रक्रिया केवल तभी उत्क्रमणीय होती है जब:
  • यह अर्ध-स्थिर है (हर स्तर पर प्रणाली परिवेश के साथ संतुलन में होगी)।
  • कोई क्षयिक प्रभाव नहीं हैं।

उदाहरण:

• एक घर्षण रहित गतिमान पिस्टन के साथ लगे सिलेंडर में एक आदर्श गैस का एक अर्ध-स्थैतिक समतापीय प्रसार एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है।
• घर्षण रहित लोलक

अनुत्क्रमणीय प्रक्रियाएं:

• यदि एक उष्मागतिक प्रक्रिया को इस तरह वापस नहीं किया जा सकता है कि प्रणाली और परिवेश दोनों अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं, ब्रह्मांड में कहीं और कोई परिवर्तन नहीं होता है, तो प्रक्रिया अनुत्क्रमणीय है।

अनुत्क्रमणीयता मुख्यतः दो कारणों से उत्पन्न होती है:

• कई प्रक्रियाएं (जैसे एक मुक्त प्रसार, या एक विस्फोटक रासायनिक अभिक्रिया) प्रणाली को गैर-संतुलन अवस्था में ले जाती हैं।
• अधिकांश प्रक्रियाओं में घर्षण, श्यानता और अन्य क्षयकारी प्रभाव शामिल होते हैं।

चूंकि क्षयकारी प्रभाव हर जगह मौजूद होते हैं और इन्हें कम किया जा सकता है लेकिन पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए जिन प्रक्रियाओं को हम देखते हैं वे अनुत्क्रमणीय हैं।

व्याख्या:

एक कमरे में गैस सिलेंडर से गैर-श्यान गैस का रिसाव:

• एक कमरे में गैस सिलेंडर से गैर-श्यान गैस का रिसाव एक मुक्त प्रसार है और प्रणाली को एक गैर-संतुलन स्थिति में ले जाता है। अतः हम कह सकते हैं कि यह एक अनुत्क्रमणीय प्रक्रिया है।

चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण:

• चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण तब होता है जब दो परस्पर क्रिया करने वाले निकायों के बीच एक सीमित तापमान अंतर होता है, इसलिए चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण एक अनुत्क्रमणीय प्रक्रिया है। अत: विकल्प 3 सही है।

Important Points

अनुत्क्रमणीयता से संबंधित महत्वपूर्ण बिंदु:

• जैसा कि हमने देखा, उष्मागतिकी के विषयों में से एक दक्षता है जिसके साथ ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है।
• उष्मागतिकी का दूसरा नियम 100% दक्षता के साथ एक आदर्श ताप इंजन की संभावना को नकारता है।
• यह पता चला है कि आदर्श उत्क्रमणीय प्रक्रियाओं के आधार पर एक ताप इंजन उच्चतम संभव दक्षता प्राप्त करता है।
• किसी भी तरह से अनुत्क्रमणीयता वाले अन्य सभी इंजन (जैसा कि व्यावहारिक इंजनों के मामले में होगा) इस सीमित दक्षता से कम है।