HSC ব্যাচের পদার্থ বিজ্ঞানের এনট্রপি অংশ || Friends Coaching Centre

Описание: তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র তাপমাত্রা নিয়ে, আর প্রথম সূত্রের বিষয় হচ্ছে অন্তঃর্নিহিত শক্তি। এক দিক দিয়ে এই দুটি বিষয়ই স্টেট ভ্যারিয়েবল তথা দশা চলক। অর্থাৎ একটি সিস্টেমকে ব্যাখ্যা করার জন্য তার তাপমাত্রা এবং অন্তঃর্নিহিত শক্তি উল্লেখ করা যায়। আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ দশা চলক হচ্ছে এনট্রপি (Entropy), যা তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের সাথৈ সম্পর্কিত। ১৮৬৫ সালে ক্লসিয়াস প্রথম ম্যাক্রোস্কোপিক স্কেলে এনট্রপির ব্যাখ্যা করেছিলেন। এখানেও সেভাবেই একে ব্যাখ্যা করা হবে।
তাপগতিবিদ্যার ধারণা হিসেবে এনট্রপির জন্ম হলেও একে আরও ভালভাবে বোঝা যায় পরিসাংখ্যিক গতিবিদ্যার জন্ম হওয়ার পর। পরিসাংখ্যিক গতিবিদ্যায় একটি সিস্টেমকে ব্যাখ্যা করা হয় তার মধ্যকার অণু এবং পরমাণুর পরিসাংখ্যিক আচরণের মাধ্যমে। এ ধরণের ব্যাখ্যার একটি তাৎক্ষণিক ফলাফল হচ্ছে, বিচ্ছিন্ন একটি সিস্টেমের বিশৃঙ্খলা সর্বদা বৃদ্ধি পায়, এবং এনট্রপি হচ্ছে সেই বিশৃঙ্খলার পরিমাপ। যেকোন বিচ্ছিন্ন সিস্টেমই বিশৃঙ্খলার দিকে যেতে চায়। এর কারণ ব্যাখ্যা করা সম্ভব মাইক্রোস্টেট এবং ম্যাক্রোস্টেট এর মাধ্যমে।
অনেকগুলো গ্যাস অণুর কথা ধরা যাক। গ্যাস মেঘের অর্ধেক অণু এক দিকে সন্নিবেশিত আছে, বাকি অর্ধেক সন্নিবেশিত আছে বিপরীত দিকে। এটি খুব শৃঙ্খলাপূর্ণ অবস্থা। কিন্তু সময়ের সাথে সাথে এটি বিশৃঙ্খল হয়ে যাবে। গ্যাসের অণুর এই সন্নিবেশকে বলা যায় মাইক্রোস্টেট। একমুখী বিন্যাস যেমন একটি মাইক্রোস্টেট, ঠিক তেমনি বিশৃঙ্খল বিন্যাসও আরেকটি মাইক্রোস্টেট। আর ম্যাক্রোস্টেট এর ক্ষেত্রে আরও বৃহৎ দৃষ্টিকোণ থেকে সিস্টেমের অবস্থা বিবেচনা করতে হবে। যেমন, চাপ, ঘনত্ব এবং তাপমাত্রার মাধ্যমে সিস্টেমের যে বর্ণনা দেয়া হবে সেটা তার ম্যাক্রোস্টেট। সিস্টেমের যেকোন একটি ম্যাক্রোস্টেট এর অধীনে অনেকগুলো মাইক্রোস্টেট থাকতে পারে। যেমন দুটি ছক্কার গুটি নিক্ষেপ করলে দুয়ে মিলে সর্বমোট ৪ পাওয়া একটি ম্যাক্রোস্টেট; কিন্তু এর অধীনে অনেকগুলো মাইক্রোস্টেট থাকতে পারে। অর্থাৎ অনেকগুলো মাইক্রোস্টেই ৪ এর জন্ম দিতে পারে। যেমন- ১-৩, ২-২, ৩-১। দেখা গেছে, যে ম্যাক্রোস্টেট বিশৃঙ্খলার প্রতিনিধিত্ব করে তার অধীনে মাইক্রোস্টেট এর সংখ্যা শৃঙ্খলার প্রতিনিধিত্বকারী ম্যাক্রোস্টেটের তুলনায় বেশি। অর্থাৎ বিশৃঙ্খল ম্যাক্রোস্টেটে সম্ভাব্য মাইক্রোস্টেটের পরিমাণ বেশি থাকে। উদাহরণ হিসেবে পোকার খেলায় রয়েল ফ্লাশের কথা বলা যাক। স্পেড এর রয়েল ফ্লাশ এর অর্থ হচ্ছে এইস, কিং, কুইন, জ্যাক এবং টেন সবগুলোই স্পেড এর। স্পেড রয়েল ফ্লাশ একটি ম্যাক্রোস্টেট যার অধীনে মাইক্রোস্টেট কেবল একটি। কারণ কেবল একটি সন্নিবেশই এই ম্যাক্রোস্টেট এর জন্ম দিতে পারে। যেকোন একটি কার্ড প্রতিস্থাপিত করলেও হবে না। কিন্তু এমন সুশৃঙ্খল ম্যাক্রোস্টেট না নিয়ে আমরা যদি বলি, যেকোন ৫টি কার্ড একসাথে পেলেই হবে, তাহলে মাইক্রোস্টেট পাওয়া যাবে অনেকগুলো।
যেকোন প্রাকৃতিক সিস্টেমেও এটা প্রযোজ্য। সুশৃঙ্খল ম্যাক্রোস্টেট থেকে বিশৃঙ্খলে যাওয়া অনেক সোজা, কারণ বিশৃঙ্খলটাতে অনেকগুলো মাইক্রোস্টেট আছে। কিন্তু বিশৃঙ্খল থেকে সুশৃঙ্খলে যাওয়ার জন্য যেহেতু মাইক্রোস্টেট কম সেহেতু সম্ভাবনাও কম। মহাবিশ্বের বিশৃঙ্খল ম্যাক্রোস্টেটের পরিমাণ বাড়ছে অর্থাৎ এনট্রপি বাড়ছে। এটা কিন্তু তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রেরই আরেক রূপ।
ক্লাউসিয়ুস উপপাদ্য অনুসারে যেকোন প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার জন্য:
∮δQT=0∮δQT=0
যার অর্থ দাড়ায় ∫LδQT∫LδQT সমাকলনটি পথের উপর নির্ভর করে না, কেবল প্রাথমিক এবং শেষ দশার উপর নির্ভর করে।
সুতরাং আমরা একটি স্টেট ফাংশন বা স্টেট ভ্যারিয়েবল S চিহ্নিত করতে পারি যার সমীকরণটি দাড়াবে এমন:
dS=δQT