ऑन्सागर अंतर्वैयक्तिक संबंध

ऑन्सागर पारस्परिक संबंध थर्मोडायनामिक्स और सांख्यिकी यांत्रिकी में एक आवश्यक अवधारणा है, विशेष रूप से जब असंतुलन प्रणालियों पर विचार किया जाता है। इसे लार्स ऑन्सागर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने 1968 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता था, यह सिद्धांत थर्मोडायनामिक प्रणालियों की निकट संतुलन की रैखिक प्रतिक्रिया में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। आइए इस विषय पर और चर्चा करते हैं क्योंकि हम इसकी गहराई से समझ में इसके महत्व को समझते हैं।

असंतुलन थर्मोडायनामिक्स का परिचय

संतुलन थर्मोडायनामिक्स में, प्रणालियाँ आमतौर पर एक ऐसी स्थिति में होती हैं जहाँ मैक्रोस्कोपिक गुण समय के साथ नहीं बदलते हैं। हालांकि, कई वास्तविक दुनिया की प्रक्रियाएं संतुलन से काफी दूर होती हैं, जहां प्रणालियां तापमान, दबाव, या रासायनिक संभाव्यता जैसे ग्रेडियेंट का अनुभव करती हैं। गैर-संतुलन थर्मोडायनामिक्स इन प्रक्रियाओं का वर्णन करने का लक्ष्य रखता है।

किसी पृथक प्रणाली पर विचार करें जहां कुछ प्रवाह (जैसे ताप या पदार्थ) और बल (जैसे ग्रेडियंट) होते हैं। ये बल प्रणाली को संतुलन से दूर धकेलते हैं, जिससे मापन योग्य प्रवाह उत्पन्न होते हैं।

मौलिक सिद्धांत

ऑन्सागर का दृष्टिकोण प्रणाली में बलों और प्रवाहों (फ्लक्स) को देखना था। उन्होंने पहचाना कि किसी प्रणाली में फ्लक्स को प्रणाली पर लागू किए गए सभी बलों के रैखिक संयोजन के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है:

    ज i = Σ एल ij एक्स j
    

यहाँ, जे i फ्लक्स (जैसे, थर्मल फ्लक्स, कण फ्लक्स) को दर्शाता है, एक्स j थर्मोडायनामिक बलों को दर्शाता है (जैसे, तापमान या रासायनिक संभाव्यता में ग्रेडियंट), और एल ij प्रायोगिक गुणांक होते हैं जो उन्हें संबंधित करते हैं।

ऑन्सागर का अंतर्वैयक्तिक संचार का सिद्धांत

ऑन्सागर के पारस्परिक संबंध कहते हैं कि संतुलन के पास एक प्रणाली में प्रायोगिक गुणांक सममित होते हैं:

    एल i j = एल g
    

यह समरूपता दर्शाती है कि बल एक्स j का प्रभाव फ्लक्स जे i पर बल एक्स i के प्रभाव के समान है।

सूक्ष्म रिवर्सिबिलिटी के साथ संबंध

पारस्परिक संबंध सूक्ष्म रिवर्सिबिलिटी के सिद्धांत से उभरते हैं, जो कहता है कि भौतिकी के सूक्ष्म कानून समय में रिवर्सिबल होते हैं। यह रिवर्सिबिलिटी सांख्यिकी यांत्रिकी में एक प्रमुख धारणा है।

गणितीय चित्रण

दो प्रकार के फ्लक्स जैसे ताप और कण फ्लक्सों वाली प्रणाली पर विचार करें। मान लें कि हमारे पास है:

    जे 1 = एल 11 एक्स 1 + एल 12 एक्स 2
    

    जे 2 = एल 21 एक्स 1 + एल 22 एक्स 2
    

यहाँ, जे 1 ताप फ्लक्स हो सकता है, और जे 2 कण फ्लक्स हो सकता है। ओन्सागर के संबंधों के अनुसार, एल 12 = एल 21 है।

        जे क्यू = एल क्यूक्यू Δटी + एल क्यूई Δवी
        

        जे ई = एल ईक्यू Δटी + एल ईई Δवी
        

ऑन्सागर संबंधों का दृश्यांकन

एक प्रणाली पर विचार करें जहां दो प्रक्रियाएँ (ए और बी) एक-दूसरे को प्रभावित करती हैं। आइए प्रक्रियाओं को इस प्रकार प्रदर्शित करें:

    ए ↔ बी
    

यह सरल प्रदर्शन दिखाता है कि प्रक्रियाएं एक-दूसरे को कैसे प्रभावित कर सकती हैं, और ओन्सागर द्वारा परिभाषित सममित संबंध पर जोर देता है।

अनुप्रयोग और महत्व

ओन्सागर के पारस्परिक संबंध विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं, जिसमें भौतिकी, रसायन विज्ञान और यहां तक कि जीव विज्ञान भी शामिल हैं, क्योंकि यह असंतुलन प्रणालियों का वर्णन करने में सार्वभौमिकता प्रदर्शित करता है।

रासायनिक अभिक्रियाएँ

एक बंद प्रणाली में रासायनिक अभिक्रिया पर विचार करें जहाँ दो या अधिक अभिकारक एक दूसरे की दरों को प्रभावित करते हैं। ओन्सागर का संबंध भविष्यवाणी कर सकता है कि एक अभिकारक की सांद्रता में परिवर्तन का दूसरा अभिकारक के प्रवाह पर क्या प्रभाव पड़ेगा।

जीववैज्ञानिक प्रणालियाँ

जैविक कोशिकाओं में, आयन विनिमय और पोषक तत्व अवशोषण जैसी परिवहन प्रक्रियाओं का वर्णन ओन्सागर के सिद्धांतों का उपयोग करके किया जा सकता है। झिल्लियों के माध्यम से आयनों और अणुओं का प्रवाह अन्य परिवहन प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकता है, जिन्हें समान पारस्परिक संबंधों द्वारा शासित किया जाता है।

निष्कर्ष

ओन्सागर पारस्परिक संबंध असंतुलन प्रणालियों के व्यवहार की मौलिक समझ प्रदान करते हैं। परिवहन प्रक्रियाओं में अंतर्निहित समरूपता को प्रकट करके, ये संबंध वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को विभिन्न परिदृश्यों में प्रणाली व्यवहार को प्रभावी ढंग से पूर्वानुमानित करने में सक्षम बनाते हैं।

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