حرحرکیات کا پہلا قانون

حرحرکیات کا پہلا قانون حرحرکیاتی عمل کے تناظر میں توانائی کی بقاء کے قانون کی تشکیل ہے جس میں توانائی کی منتقلی کی دو اصولی شکلوں یعنی حرارت اور حرحرکیاتی کام کو ممتاز کیا جاتا ہے جو مادے کی مستقل مقدار کے لیے حرحرکیاتی نظام کو تبدیل کرتے ہیں۔ قانون کسی نظام کی اندرونی توانائی کی بھی وضاحت کرتا ہے جو نظام میں ان توانائیوں کے توازن کا حساب لینے کے لیے ایک وسیع خاصیت ہے۔ توانائی کو پیدا یا تباہ نہیں کیا جا سکتا، لیکن اسے ایک شکل سے دوسری شکل میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ایک الگ تھلگ نظام میں توانائی کی تمام شکلوں کا مجموعہ مستقل ہوتا ہے۔

ایک مساوی بیان یہ ہے کہ پہلی قسم کی دائمی حرکت والی مشینیں ناممکن ہیں۔ کسی نظام کے ذریعے اپنے اردگرد کے ماحول پر کیے جانے والے کام کے لیے ضروری ہوتا ہے کہ نظام کی اندرونی توانائی استعمال کی جائے، تاکہ اس کام سے ضائع ہونے والی اندرونی توانائی کی مقدار خارجی توانائی کے ذریعہ سے حرارت کے طور پر یا نظام پر کام کرنے والی بیرونی مشین کے کام کے طور پر دوبارہ فراہم کی جائے تاکہ نظام کے کام کو مسلسل جاری رکھا جاسکے۔

مثالی الگ تھلگ نظام، جس کی پوری کائنات ایک مثال ہے، اکثر صرف ایک ماڈل کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ عملی ایپلی کیشنز میں بہت سے نظاموں کو اندرونی کیمیائی یا جوہری رد عمل پر غور کرنے کے ساتھ ساتھ نظام کے اندر یا باہر مادے کی منتقلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طرح کے تحفظات کے لیے، حرحرکیات کھلے نظاموں، بند نظاموں اور دیگر اقسام کے تصور کی بھی وضاحت کرتی ہے۔

تعریف

ایک الگ تھلگ نظام کے اندر، نظام کی کل توانائی مستقل رہتی ہے، چاہے توانائی ایک شکل سے دوسری شکل میں بدل گئی ہو۔ اگر سسٹم کو الگ تھلگ نہیں کیا جاتا ہے تو، سسٹم کی اندرونی توانائی ΔU میں تبدیلی اس کے گرد و نواح سے سسٹم میں شامل ہونے والی حرارت Q اور اس کے گرد و نواح میں سسٹم کے ذریعے کیے گئے کام کے درمیان فرق کے برابر ہے۔

ΔU = Q - W

جب کوئی نظام کسی کواسسٹیٹک عمل میں پھیلتا ہے، تو نظام کی طرف سے گردوپیش پر کیا جانے والا تھرموڈینامک کام دباؤ P اور حجم کی تبدیلی ΔV کا حاصل ضرب یعنی P.ΔV  ہوتا ہے جبکہ ماحول کے ذریعے نظام پر کیا جانے والا تھرموڈینامک کام P.ΔV- ہوتا ہے۔ نظام کی اندرونی توانائی میں تبدیلی یہ ہے:

ΔU = Q - P.ΔV