حرحرکیات کا دوسرا قانون

حرحرکیات کا دوسرا قانون ایک طبیعی قانون ہے جو حرارت اور توانائی کے باہمی تبادلوں سے متعلق عالمگیر تجربے پر مبنی ہے۔ قانون کا ایک سادہ سا بیان یہ ہے کہ حرارت ہمیشہ مادے کے زیادہ گرم سے ٹھنڈے علاقوں میں بے ساختہ بہتی ہے۔ ایک اور بیان یہ ہے: "تمام حرارت کو ایک چکری عمل (cyclic process ) میں کام میں تبدیل نہیں کیا جا سکتا۔"

تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون تھرموڈینامک نظام کی ایک طبعی خاصیت کے طور پر انٹروپی کے تصور کو قائم کرتا ہے۔ یہ بتاسکتا ہے کیسے تعملات باوجود اسکے کہ وہ توانائی کی بقا کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں چھوڑ دیے جاتے ہیں جیسا کہ تھرموڈینامکس کے پہلے قانون میں بیان کیا گیا ہے اور خود بخود عمل کے لیے ضروری معیار فراہم کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، پہلا قانون کپ کے میز سے گرنے اور فرش پر ٹوٹنے کے عمل کی اجازت دیتا ہے، ساتھ ہی ساتھ کپ کے ٹکڑوں کے ایک ساتھ جڑنے اور میز پر واپس آنے کی اجازت دیتا ہے، جبکہ دوسرا قانون اول الذکر کی اجازت دیتا ہے اور مؤخر الذکر کی تردید کرتا ہے۔ دوسرا قانون اس مشاہدے کے ذریعے وضع کیا جا سکتا ہے کہ خود بخود ارتقاء کے لیے چھوڑے گئے الگ تھلگ نظاموں کی اینٹروپی کم نہیں ہو سکتی، کیونکہ وہ ہمیشہ تھرموڈینامک توازن کی حالت کی طرف مائل ہوتے ہیں جہاں دی گئی اندرونی توانائی پر اینٹروپی سب سے زیادہ ہوتی ہے۔ نظام اور گردونواح کی مشترکہ اینٹروپی میں اضافہ قدرتی عمل کی ناقابل واپسی کا سبب بنتا ہے، جسے اکثر وقت کے تیر کے تصور میں کہا جاتا ہے۔

تاریخی طور پر، دوسرا قانون ایک سادہ سی دریافت تھا جسے تھرموڈینامک تھیوری کے محور کے طور پر قبول کیا گیا۔ شماریاتی میکانکس ایٹموں یا مالیکیولز کے بڑے اکٹھ کی حالتوں کی امکانی تقسیم کے لحاظ سے قانون کی ایک خوردبینی وضاحت فراہم کرتا ہے۔ دوسرے قانون کا اظہار کئی طریقوں سے کیا گیا ہے۔ اس کا پہلا فارمولیشن، جو اینٹروپی کی صحیح تعریف سے پہلے تھا اور کیلورک تھیوری پر مبنی تھا، کارنوٹ کا تھیوریم ہے، جسے فرانسیسی سائنسدان سادی کارنو نے وضع کیا تھا، جس نے 1824 میں یہ ثابت کیا تھا کہ حرارت کے انجن میں کام کرنے کے لیے حرارت کو تبدیل کرنے کی افادیت کی ایک بالائی حد ہوتی ہے۔ اینٹروپی کے تصور پر مبنی دوسرے قانون کی پہلی سخت تعریف 1850 کی دہائی میں جرمن سائنسدان روڈولف کلوسیس کی طرف سے آئی تھی اور اس میں اس کا یہ بیان بھی شامل تھا کہ حرارت کبھی بھی سرد سے گرم جسم میں کسی دوسری تبدیلی، جو ایک ہی وقت میں اسکے ساتھ منسلک ہوتی ہے، کے بغیر نہیں جاسکتی۔ 

تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون تھرموڈینامک درجہ حرارت کے تصور کی تعریف کی اجازت دیتا ہے، لیکن اسے رسمی طور پر تھرموڈینامکس کے زیروتھ قانون کے حوالے کیا گیا ہے۔ 

تعارف

تھرموڈینامکس کا پہلا قانون تھرموڈینامک نظام کی اندرونی توانائی کی تعریف فراہم کرتا ہے، اور کام اور حرارت کے لحاظ سے بند نظام کے لیے اس کی تبدیلی کا اظہار کرتا ہے۔ اسے توانائی کے بقا کے قانون سے جوڑا جا سکتا ہے۔ تصوراتی طور پر، پہلا قانون اس بنیادی اصول کو بیان کرتا ہے کہ نظام توانائی کو خرچ نہیں کرتے، اور توانائی نہ تو پیدا ہوتی ہے اور نہ ہی تباہ ہوتی ہے، بلکہ صرف ایک شکل سے دوسری شکل میں تبدیل ہوتی ہے۔

دوسرا قانون فطری عمل کی سمت سے متعلق ہے۔ یہ دعویٰ کرتا ہے کہ ایک فطری عمل صرف ایک سمت میں چلتا ہے، اور یہ الٹنے والا نہیں ہے۔ یعنی، قدرتی نظام کی حالت خود کو تبدیل کرسکتی ہے، لیکن نظام کے گردونواح کی اینٹروپی میں اضافہ کیے بغیر نہیں۔ یعنی نظام کی حالت اور اس کے گردونواح کی حالت دونوں ایک ساتھ، بغیر اینٹروپی کی تباہی کے، مکمل طور پر الٹ نہیں سکتیں۔

مثال کے طور پر، جب ترسیل یا تابکاری کا راستہ دستیاب ہوتا ہے، تو حرارت ہمیشہ گرم سے ٹھنڈے جسم کی طرف بے ساختہ بہتی ہے۔ اس طرح کے مظاہر کو اینٹروپی تبدیلی کے لحاظ سے شمار کیا جاتا ہے۔ ایک ہیٹ پمپ گرمی کے اس بہاؤ کو ریورس کر سکتا ہے، لیکن الٹنے کا عمل اور اصل عمل، دونوں ہی اینٹروپی کی پیداوار کا سبب بنتے ہیں، اس طرح نظام کے گردونواح کی اینٹروپی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اگر الگ الگ ذیلی نظاموں پر مشتمل ایک الگ تھلگ نظام ابتدائی طور پر اندرونی تھرموڈینامک توازن میں سب سسٹمز کے درمیان ناقابل تسخیر دیواروں کے ذریعے اندرونی تقسیم کے ذریعے رکھا جاتا ہے، اور پھر اگر کوئی عمل دیواروں کو قابل نفوذ بناتا ہے، تو نظام خود بخود تیار ہو کر ایک حتمی نئے داخلی تھرموڈینامک توازن تک پہنچ جاتا ہے، اور اس کی کل اینٹروپی میں اضافہ ہوتا ہے۔