ऊष्मप्रवैगिकी में एक बंद प्रणाली क्या है?

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ऊष्मप्रवैगिकी में, एक बंद प्रणाली वह है जो अपने परिवेश के साथ पदार्थ का आदान-प्रदान नहीं करती है, लेकिन विभिन्न तरीकों से ऊर्जा का आदान-प्रदान कर सकती है। दूसरे शब्दों में, यह एक ऐसी प्रणाली है जिसकी सीमाएं परमाणुओं या अणुओं को प्रवेश करने या छोड़ने की अनुमति नहीं देती हैं, लेकिन ऊर्जा, चाहे प्रकाश, गर्मी, काम आदि के रूप में, गुजर सकती है।

एक बंद थर्मोडायनामिक प्रणाली की योजना

थर्मोडायनामिक सिस्टम सामान्य रूप से वैचारिक मॉडल हैं जो मुख्य रूप से वास्तविक सिस्टम के गणितीय विवरण को सरल बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। इस अर्थ में, पूरी तरह से बंद सिस्टम वास्तव में मौजूद नहीं हैं, क्योंकि उन्हें पूरी तरह से वायुरोधी होना होगा और यहां तक ​​​​कि मुट्ठी भर परमाणुओं को उस बाधा को पार करने से रोकना लगभग असंभव है जो सिस्टम को परिवेश से अलग करता है।

हालांकि, कई प्रणालियां बंद माने जाने के लिए पर्याप्त वायुरुद्ध हैं, और ऐसी प्रणालियों का ठीक से विश्लेषण और समझने से ऊष्मप्रवैगिकी की कई सबसे मौलिक अवधारणाओं को समझने की अनुमति मिलती है। उत्तरार्द्ध इस तथ्य के कारण है कि बंद सिस्टम हमें उस प्रभाव को “निरीक्षण” करने की अनुमति देते हैं जो पदार्थ के आदान-प्रदान से आने वाली अन्य बातचीत की जटिलता को जोड़े बिना सिस्टम से और सिस्टम पर ऊर्जा के प्रवाह को प्रभावित करता है।

बंद प्रणालियों के लक्षण

बंद प्रणालियों में कुछ विशेषताएँ होती हैं जो उन्हें ऊष्मप्रवैगिकी में मानी जाने वाली अन्य दो प्रकार की प्रणालियों से अलग करती हैं:

  • वे परिवेश के साथ पदार्थों का आदान-प्रदान नहीं करते हैं।
  • वे प्रणालियाँ हैं जिनमें पदार्थ संरक्षित है।
  • वे दीवारों या डायथर्मिक सीमाओं से घिरे हैं।
  • वे परिवेश के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान करते हैं।
  • उनके पास कठोर और लचीली दोनों तरह की दीवारें हो सकती हैं, जब तक कि किसी भी मामले में एक तरफ से दूसरी तरफ पदार्थ के प्रवाह की अनुमति नहीं है।
  • वे ऊर्जा के आदान-प्रदान के माध्यम से परिवेश के साथ बातचीत करते हैं।
  • वे ऐसी प्रणालियाँ हैं जो परिवेश में कार्य कर सकती हैं या परिवेश से कार्य प्राप्त कर सकती हैं।

बंद प्रणालियों के उदाहरण

हालांकि, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पूरी तरह से बंद प्रणालियां मौजूद नहीं हैं, वास्तविक प्रणालियों के कई उदाहरण हैं, जिन्हें व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए बंद माना जाता है।

उदाहरण 1: बंद सोडा।

बंद प्रणाली का उदाहरण - डिब्बाबंद शीतल पेय

दबाव में भी, कार्बन डाइऑक्साइड को बाहर निकलने से रोकने के लिए शीतल पेय की बोतल को पर्याप्त रूप से सील किया जाता है। हालांकि, यह स्पष्ट है कि कैन या बोतल की दीवारें गर्मी के प्रवाह की अनुमति देती हैं क्योंकि शीतल पेय फ्रिज में ठंडा होता है और अगर बाहर रह जाता है तो फिर से गर्म हो जाता है।

उदाहरण 2: सीटी बजाने से पहले एक प्रेशर कुकर।

प्रेशर कुकर को अक्सर बंद सिस्टम के उदाहरण के रूप में उद्धृत किया जाता है, और वे वास्तव में हैं। प्रारंभिक हीटिंग के दौरान, पॉट को हर्मेटिक रूप से सील कर दिया जाता है और हवा या भाप को प्रवेश करने या बाहर निकलने की अनुमति नहीं देता है। दूसरी ओर, यह स्पष्ट है कि ऊर्जा ऊष्मा के रूप में प्रवेश कर रही है, क्योंकि बर्तन और उसकी सामग्री दोनों धीरे-धीरे गर्म हो रहे हैं।

बंद प्रणाली का उदाहरण - एक बंद प्रेशर कुकर।

हालांकि, यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि यह तब तक ही सही है जब तक वाल्व बंद है (यानी, जब तक पॉट बीप नहीं कर रहा है)। जब कुकर का आंतरिक दबाव वाल्व द्वारा लगाए गए दबाव से अधिक हो जाता है और वाल्व खुल जाता है, तो भाप और अन्य गैसें जो कुकर के अंदर उच्च दबाव में होती हैं, तेज गति से निकलती हैं। यह परिवेश के साथ पदार्थ के आदान-प्रदान का प्रतिनिधित्व करता है।

उदाहरण 3: बंद किया हुआ स्नैक बैग।

बंद प्रणाली का उदाहरण - बंद फलों की थैलियाँ

चिप और स्नैक बैग भी बंद व्यवस्था का एक अच्छा उदाहरण हैं। हवा या अन्य पदार्थों के प्रवेश या निकास की अनुमति नहीं देने के अलावा, और गर्मी के रूप में ऊर्जा के पारित होने की अनुमति देने के अलावा, वे थैले के माध्यम से काम के रूप में ऊर्जा के प्रवाह की अनुमति भी देते हैं। इसका प्रमाण यह तथ्य है कि हम तले हुए भोजन को बिना खोले बैग के माध्यम से अपने हाथों से विभाजित कर सकते हैं। किसी सामग्री को तोड़ने या विकृत करने के लिए (उदाहरण के लिए आलू की चिप की तरह) कार्य करना आवश्यक है, इसलिए हम (परिवेश के रूप में कार्य करते हुए) प्रभावी रूप से सिस्टम के इंटीरियर पर काम कर रहे हैं (बैग के अंदर चिप्स से बने) .

उदाहरण 4: डिब्बाबंद खाद्य पदार्थ।

डिब्बाबंद खाद्य पदार्थ बंद सिस्टम के सभी उदाहरण हैं। यह स्पष्ट है कि डिब्बे की सामग्री व्यावहारिक रूप से परिवेश के साथ किसी पदार्थ का आदान-प्रदान नहीं करती है।

बंद प्रणाली का उदाहरण - डिब्बाबंद भोजन

डिब्बे के अंदर, रासायनिक प्रतिक्रियाएँ या विभिन्न प्रकार की जैविक प्रक्रियाएँ हो सकती हैं जो डिब्बे में पदार्थ को रूपांतरित कर सकती हैं, लेकिन इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि अंदर क्या हो रहा है, अंदर का द्रव्यमान स्थिर रहता है।

उदाहरण 5: निर्वात सीलबंद मांस।

बंद सिस्टम उदाहरण - वैक्यूम सील मांस

मीट और अन्य प्रोटीन को अक्सर भारी प्लास्टिक की थैलियों में वैक्यूम-पैकिंग करके संरक्षित किया जाता है जो भली भांति बंद करके सील किए जाते हैं। यह भी एक बंद प्रणाली का एक उदाहरण है। वास्तव में, कुछ मामलों में, मीट को सील करने से पहले मैरीनेट किया जाता है और यहां तक ​​कि खुद पैकेज के अंदर भी पकाया जा सकता है, जिससे मीट को पकाने वाली गर्मी का प्रवाह होता है, लेकिन रस के नुकसान से बचा जाता है जो इसे उत्कृष्ट स्वाद देता है।

संदर्भ

पाउला जे (2014) से एटकिन्स, पी। एटकिन्स ‘फिजिकल केमिस्ट्री। (रेव। एड।)। ऑक्सफोर्ड, यूनाइटेड किंगडम: ऑक्सफोर्ड यूनिवर्सिटी प्रेस।

ब्राउन, टी। (2021)। रसायन विज्ञान: केंद्रीय विज्ञान। (11 वां संस्करण।)। लंदन, इंग्लैंड: पियर्सन एजुकेशन।

चांग, ​​​​आर। (2008)। भौतिक रसायन विज्ञान (पहला संस्करण ।)। न्यूयॉर्क शहर, न्यूयॉर्क: मैकग्रा हिल।

ऊष्मप्रवैगिकी के नियम (एनडी)। https://www.khanacademy.org/ से लिया गया

मूल परिभाषाएँ – प्रणाली और परिवेश। (2020, 13 अगस्त)। https://chem.libretexts.org/@go/page/53093 से लिया गया

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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