एन्थैल्पी बनाम एन्ट्रॉपी: अंतर और तुलना

थर्मोडायनामिक्स को समझने के लिए, एन्थैल्पी और एन्ट्रॉपी दो मूलभूत अवधारणाएँ हैं जिन्हें कोई भी भूल नहीं सकता है। एन्थैल्पी और एन्ट्रॉपी के बीच अंतर जानने से हमें अपनी विज्ञान परीक्षा उत्तीर्ण करने में मदद मिलती है और कई प्रक्रियाओं के लिए तर्कसंगत स्पष्टीकरण मिलता है जिन्हें हम प्रतिदिन देखते हैं। थर्मोडायनामिक्स बदलते चरणों से लेकर एक ही अवस्था में ऊर्जा के हस्तांतरण तक सब कुछ समझा सकता है।

चाबी छीन लेना

1. एन्थैल्पी एक प्रणाली की कुल ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करती है, जबकि एन्ट्रॉपी प्रणाली की अव्यवस्था या यादृच्छिकता की डिग्री को मापती है।
2. एन्थैल्पी में एक सकारात्मक परिवर्तन गर्मी अवशोषण को दर्शाता है, जबकि एक नकारात्मक परिवर्तन गर्मी रिलीज को दर्शाता है; बढ़ती हुई एन्ट्रापी बढ़ी हुई अव्यवस्था को इंगित करती है जबकि घटती एन्ट्रापी क्रम को दर्शाती है।
3. एन्थैल्पी और एन्ट्रापी दोनों ही प्रतिक्रियाओं की सहजता को प्रभावित करते हैं, अधिक नकारात्मक एन्थैल्पी परिवर्तन और अधिक सकारात्मक एन्ट्रापी परिवर्तन प्रतिक्रियाओं को अधिक सहज बनाते हैं।

एन्थैल्पी बनाम एंट्रॉपी

एन्थैल्पी और एन्ट्रॉपी के बीच अंतर यह है कि एन्थैल्पी एक प्रणाली की कुल ऊर्जा का माप है, जो आंतरिक ऊर्जा का योग और दबाव और आयतन का उत्पाद है। दूसरी ओर, एन्ट्रापी एक प्रणाली में तापीय ऊर्जा की वह मात्रा है जो कार्य में परिवर्तित होने के लिए उपलब्ध नहीं है। 

थर्मोडायनामिक प्रणाली की एन्थैल्पी को एक राज्य फ़ंक्शन के रूप में परिभाषित किया गया है जिसकी गणना निरंतर दबाव (बड़े खुले वातावरण) पर की जाती है। एन्थैल्पी की इकाई एसआई इकाई में ऊर्जा यानी जे के समान है, क्योंकि यह एक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा और दबाव और आयतन में परिवर्तन का उत्पाद है। किसी प्रणाली की कुल एन्थैल्पी को सीधे तौर पर नहीं मापा जा सकता है। इसलिए, हम किसी प्रणाली की एन्थैल्पी में परिवर्तन को मापते हैं। 

सरल शब्दों में, एन्ट्रापी किसी प्रणाली में यादृच्छिकता या अराजकता का माप है। यह एक व्यापक संपत्ति है, जिसका अर्थ है कि एन्ट्रापी का मूल्य सिस्टम में पदार्थ की मात्रा के अनुसार बदलता है। यदि कोई सिस्टम अत्यधिक व्यवस्थित (कम अराजक) है, तो इसमें कम एन्ट्रापी होती है और इसके विपरीत। एन्ट्रापी की SI इकाई J⋅K है^-1.

तुलना तालिका

तुलना के पैरामीटर	तापीय धारिता	एन्ट्रापी
परिभाषा	एन्थैल्पी आंतरिक ऊर्जा और थर्मोडायनामिक प्रणाली के दबाव और मात्रा के उत्पाद का योग है।	एन्ट्रापी एक प्रणाली की तापीय ऊर्जा की मात्रा है जो यांत्रिक या उपयोगी कार्य में रूपांतरण के लिए उपलब्ध नहीं है।
माप	किसी सिस्टम की कुल एन्थैल्पी को सीधे नहीं मापा जा सकता है इसलिए हम एन्थैल्पी में परिवर्तन की गणना करते हैं।	किसी प्रणाली की एन्ट्रॉपी को मापने से थर्मोडायनामिक प्रणाली में मौजूद विकार या अराजकता की मात्रा का पता चलता है।
इकाई	एन्थैल्पी की SI इकाई ऊर्जा के समान है इसलिए इसे J में मापा जा सकता है।	इकाई द्रव्यमान के लिए एन्ट्रापी की SI इकाई J⋅K है-1⋅kg-1 और पदार्थ की प्रति इकाई मात्रा में एन्ट्रापी के लिए J⋅K है-1mol-1।
आइकॉन	एन्थैल्पी को एच द्वारा निरूपित किया जाता है।	एंट्रॉपी को एस द्वारा निरूपित किया जाता है।
इतिहास	हेइक कामेरलिंग ओन्स नाम के एक वैज्ञानिक ने "एन्थैल्पी" शब्द गढ़ा।	रुडोल्फ क्लॉज़ियस नामक एक जर्मन भौतिक विज्ञानी ने "एन्ट्रॉपी" शब्द गढ़ा।
अनुकूल परिस्थितियाँ	एक थर्मोडायनामिक सिस्टम हमेशा न्यूनतम एन्थैल्पी का समर्थन करता है।	एक थर्मोडायनामिक सिस्टम हमेशा अधिकतम एंट्रॉपी पसंद करता है।

एन्थैल्पी क्या है?

 एन्थैल्पी एक थर्मोडायनामिक गुण है जो किसी प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा और दबाव और आयतन के उत्पाद के योग को संदर्भित करता है। किसी सिस्टम की एन्थैल्पी उसकी गर्मी छोड़ने की क्षमता को दर्शाती है, और इस प्रकार इसकी इकाई ऊर्जा (जूल, कैलोरी, आदि) के समान होती है। एन्थैल्पी को H से निरूपित किया जाता है। 

किसी सिस्टम की कुल एन्थैल्पी की गणना करना असंभव है क्योंकि शून्य बिंदु को जानना असंभव है। इसलिए, जब दबाव स्थिर होता है तो एन्थैल्पी में परिवर्तन की गणना एक अवस्था से दूसरी अवस्था के बीच की जाती है। एन्थैल्पी का सूत्र H = E + PV है, जहाँ E प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा है, P दबाव है, और V आयतन है। 

थर्मोडायनामिक प्रणाली में एन्थैल्पी का बहुत महत्व है क्योंकि यह निर्धारित करता है कि कोई रासायनिक प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है या एक्ज़ोथिर्मिक। इसका उपयोग प्रतिक्रिया की गर्मी, कंप्रेसर के लिए न्यूनतम बिजली की आवश्यकता आदि की गणना करने के लिए भी किया जाता है। 

एंट्रॉपी क्या है?

 एन्ट्रॉपी एक व्यापक संपत्ति है, और यह थर्मोडायनामिक प्रणाली में यादृच्छिकता या अराजकता का माप है। सिस्टम में पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन के साथ एन्ट्रापी का मान बदलता है। एन्ट्रॉपी को एस द्वारा निरूपित किया जाता है, और एन्ट्रॉपी की सामान्य इकाइयाँ जूल प्रति हैं केल्विन जोको^-1 या जे⋅के^-1⋅kg^-1 एन्ट्रॉपी प्रति यूनिट द्रव्यमान के लिए। चूंकि एन्ट्रापी यादृच्छिकता को मापता है, एक उच्च क्रम वाली प्रणाली में कम एन्ट्रापी होती है।

किसी सिस्टम की एन्ट्रापी की गणना करने की कई विधियाँ हैं। लेकिन दो सबसे सामान्य तरीके एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया की एन्ट्रापी की गणना कर रहे हैं और एक इज़ोटेर्माल प्रक्रिया। प्रतिवर्ती प्रक्रिया की एन्ट्रापी की गणना के लिए, सूत्र S = kB ln W है जहां kB बोल्ट्जमान स्थिरांक है और इसका मान 1.38065 × 10-23 J/K के बराबर है, और W संभावित अवस्थाओं की संख्या है। इज़ोटेर्मल प्रक्रिया की एन्ट्रापी की गणना के लिए, सूत्र ΔS = ΔQ / T है, जहां ΔQ गर्मी में परिवर्तन को संदर्भित करता है और T केल्विन में सिस्टम का पूर्ण तापमान है।

बर्फ का पानी में पिघलना, उसके बाद उसका पिघलना वाष्पीकरण भाप में बदलना, बढ़ती अराजकता और घटती एन्ट्रापी का एक उदाहरण है। जब बर्फ का टुकड़ा ऊर्जा प्राप्त करता है, तो ऊष्मा ऊर्जा तरल बनाने के लिए इसकी संरचना को ढीला कर देती है और इस प्रकार सिस्टम में अराजकता बढ़ जाती है। इसी तरह की बात तब होती है जब तरल को वाष्प अवस्था में बदल दिया जाता है। लेकिन, सिस्टम पर ध्यान केंद्रित करते समय, एन्ट्रापी कम हो जाती है जबकि परिवेश की एन्ट्रापी बढ़ जाती है। 

एन्थैल्पी और एंट्रॉपी के बीच मुख्य अंतर

1. एन्थैल्पी आंतरिक ऊर्जा का योग और थर्मोडायनामिक प्रणाली के दबाव और आयतन का उत्पाद है। दूसरी ओर, एन्ट्रापी एक प्रणाली की तापीय ऊर्जा की मात्रा है जो यांत्रिक या उपयोगी कार्यों में रूपांतरण के लिए उपलब्ध नहीं है। 
2. एन्थैल्पी को मापने का अर्थ है किसी प्रणाली की एन्थैल्पी में परिवर्तन को मापना, जबकि एन्ट्रॉपी किसी प्रणाली में अव्यवस्था या अराजकता की मात्रा को संदर्भित करती है।
3. एन्थैल्पी की SI इकाई ऊर्जा के समान है और इसलिए इसे J में मापा जा सकता है, जबकि इकाई द्रव्यमान के लिए एन्ट्रापी की SI इकाई J⋅K−1⋅kg−1 है, और पदार्थ की प्रति इकाई मात्रा में एन्ट्रापी के लिए J⋅K है^-1mol^-1।
4. एन्थैल्पी को H द्वारा निरूपित किया जाता है, जबकि एन्ट्रापी को S द्वारा निरूपित किया जाता है।
5. हेइके कामेरलिंग ओन्स ने "एन्थैल्पी" शब्द गढ़ा, जबकि रुडोल्फ क्लॉसियस ने "एन्ट्रॉपी" शब्द गढ़ा।
6. थर्मोडायनामिक प्रणाली में, न्यूनतम एन्थैल्पी को प्राथमिकता दी जाती है, जबकि उसी प्रणाली में अधिकतम एन्ट्रापी को प्राथमिकता दी जाती है। 

संदर्भ

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100362a018
2. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/md/c4md00057a

अंतिम अद्यतन: 11 जून, 2023