Model Answer
0 min readIntroduction
ऊष्मागतिक कला नियम भूविज्ञान में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है जो किसी तंत्र में सह-अस्तित्व में रहने वाली कलाओं की संख्या और तापमान, दबाव और संघटन जैसे कारकों के बीच संबंध को स्थापित करता है। यह नियम खनिज विज्ञान, पेट्रोलॉजी और भू-रसायन जैसे क्षेत्रों में खनिज प्रणालियों की स्थिरता और विकास को समझने में मदद करता है। यह नियम गिब्स (Gibbs) द्वारा प्रतिपादित किया गया था और यह बताता है कि एक विषम तंत्र में कलाओं की संख्या, घटकों की संख्या और स्वतंत्रता की कोटि के बीच एक निश्चित संबंध होता है।
ऊष्मागतिक कला नियम की परिभाषा एवं गणितीय व्यंजक
ऊष्मागतिक कला नियम (Phase Rule) बताता है कि एक विषम तंत्र (heterogeneous system) में कलाओं (phases) की संख्या (P), घटकों (components) की संख्या (C) और स्वतंत्रता की कोटि (F) के बीच निम्नलिखित संबंध होता है:
F = C - P + 2
जहां:
- F स्वतंत्रता की कोटि है, जो तापमान, दबाव और संघटन जैसे चर में परिवर्तन की संख्या को दर्शाती है जिन्हें तंत्र की कलाओं की संख्या को बदले बिना स्वतंत्र रूप से बदला जा सकता है।
- C घटकों की संख्या है, जो तंत्र में मौजूद रासायनिक प्रजातियों की न्यूनतम संख्या है जो तंत्र की संरचना का वर्णन करने के लिए आवश्यक है।
- P कलाओं की संख्या है, जो तंत्र में मौजूद भौतिक रूप से भिन्न और सजातीय भागों की संख्या है।
तंत्र में स्वतंत्रता की कोटि का निर्धारण
दिए गए तंत्र में:
- घटकों की संख्या (C) = 8
- खनिज कलाओं की संख्या (P) = 5
ऊष्मागतिक कला नियम का उपयोग करके, स्वतंत्रता की कोटि (F) की गणना इस प्रकार की जा सकती है:
F = C - P + 2
F = 8 - 5 + 2
F = 5
इसलिए, दिए गए तंत्र में स्वतंत्रता की कोटि 5 है। इसका मतलब है कि तापमान, दबाव और संघटन जैसे 5 चर को स्वतंत्र रूप से बदला जा सकता है, जबकि तंत्र में कलाओं की संख्या 5 बनी रहेगी।
स्वतंत्रता की कोटि का महत्व
स्वतंत्रता की कोटि का मान तंत्र की स्थिरता और परिवर्तनशीलता को समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यदि F = 0 है, तो तंत्र स्थिर है और किसी भी चर में परिवर्तन से कलाओं की संख्या बदल जाएगी। यदि F > 0 है, तो तंत्र परिवर्तनशील है और चर में परिवर्तन से कलाओं की संख्या में कोई बदलाव नहीं होगा।
उदाहरण
पानी का एक उदाहरण लेते हैं। एक घटक (H2O) और तीन कलाएँ (ठोस, तरल, गैस) होने पर, स्वतंत्रता की कोटि F = 1 - 3 + 2 = 0 होती है। इसका मतलब है कि पानी के तीन कलाओं के बीच सह-अस्तित्व के लिए तापमान और दबाव का एक विशिष्ट मान होना चाहिए।
Conclusion
संक्षेप में, ऊष्मागतिक कला नियम एक शक्तिशाली उपकरण है जो भूवैज्ञानिक प्रणालियों में कलाओं की स्थिरता और विकास को समझने में मदद करता है। दिए गए तंत्र में, 8 घटकों और 5 खनिज कलाओं के साथ, स्वतंत्रता की कोटि 5 है, जो तंत्र की परिवर्तनशीलता को दर्शाता है। यह नियम खनिज विज्ञान, पेट्रोलॉजी और भू-रसायन जैसे क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के साथ भूविज्ञान के अध्ययन में एक आधारशिला है।
Answer Length
This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.