ಸದಸ್ಯ:Keerthi 340/sandbox: ಪರಿಷ್ಕರಣೆಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ

ಪ್ರಪಂಚದ ಕೆಲವು ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಬೇಸಿಗೆಯ ಸೆಖೆ ಅಸಹನೀಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ . ನಿಷ್ಟುರ ಸೂರ್ಯ ಉಗ್ರ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉಗುಳುತ್ತಿರುತ್ತಾನೆ .ನಾವು ಬೆವರು ಸುರಿಸುತ್ತಾ ನೆರಳಿನೆಡೆಗೆ ಓಡುತ್ತೇವೆ. ಆದರೆ , ಅಂತಹ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಜನ ವಾಸ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ.

 

ಉಷ್ಣ , ಶೀತ ಇವುಗಳನ್ನು ಅನುಭವಿಸುವುದರಿಂದಷ್ಣೇ ನಮಗೆ ತೃಪ್ತಿ ಇಲ್ಲ . ಈ ಸಂವೇದನೆಗಳ ಮೂಲವೇನು ಎಂಬುದನ್ನೂ ನಾವು ತಿಳಿಯಬೇಕು . ವಾಸ್ತವ ಜಗತ್ತಿನ ಈ ಸತ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಶೋಧಿಸಬೇಕೆಂದು ಬಯಸುತ್ತೇವೆ.

 

ಬಿಸಿನೀರಿನ ಬುಗ್ಗೆ ಬೆಳಕನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡಲಾರದು . ಮಿನುಗುವ ರಂಜಕ ಮುಟ್ಟಲು ತಂಪು . ರಸ್ತೆಯ ಮೇಲಿರುವ ಕಾದ ಕಲ್ಲು ಬೆಳಕನ್ನು ನೀಡಲಾರದು . ಪೂರ್ಣಿಮೆಯ ಚಂದ್ರ ಪ್ರಜ್ವಲಿಸುವಾಗಲೂ ಸೆಖೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ . ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಶಾಖ ಎರಡೂ ಸಹಜವಾಗಿಯೇ ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪದ ಕಿರಣಗಳೆಂದು ಇವೆಲ್ಲವೂ ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ . ಆದಾಗ್ಯೂ ಬೆಳಕನ್ನು ಕೊಡುವ ಸೂರ್ಯನೇ ಶಾಖವನ್ನೂ ಕೊಡುತ್ತಾನೆ. ಸಾಖ ಕೊಡುವ ಬೆಂಕಿ ಕೊಠಡಿನ್ನೂ ಬೆಳಗುತ್ತದೆ . ವೋಂಬತ್ತಿಯ ಜ್ವಾಲೆ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಶಾಖ ಎರಡನ್ನೂ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ . ಇವೆಲ್ಲದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ಇವುಗಳ ನಡುವೆ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧವಿದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು . ಆದರೆ, ಉಷ್ಣ-ಬೆಳ್ಕುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ ಚಾಣಾಕ್ಷ ವೀಕ್ಷಕರ ಅರಿವಿಗೂ ಬಹಳ ಕಾಲದವರೆಗೆ ಬಂದೇ ಇರಲಿಲ್ಲ . ಸಂಗೀತಗಾರ -ಖಗೋಳತಜ್ಞ wilhelm Hershel ಎಂಬಾತ ೧೮೦೦ ರಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೋಸಕಗಳ (filter)ಮೂಲಕ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುತ್ತಿದ್ದಾಗ ಸೋಸಕಗಳು ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುವ ಕಿರಣಗಳೂ ಇರಬೇಕೆಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಿದನು.

 

ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಮೊದಲ ದಶಕದ ವೇಳೆಗೆ ಕ್ಯಾಲೋರಿಫಿಕ್ ಕಿರಣಗಳೂ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ಮೂಲತಃ ಒಂದೇ ಬಗೆ (ವಿದ್ಯು ತ್ಕಾಂತ್ತಿಯ ಅಲೆಗಳು ) ಎಂದು ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡು ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿ ಸರ್ವವ್ಯಾಪಿಯಾದ ಈಥರ್ ಎಂಬ ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಕಂಪನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಅವು ಪ್ರಸರಿಸುತವೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದರು . ಉಷ್ಣ ಕಿರಣ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ ಇವುಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಕೇವಲ ಅವುಗಳ ತರಂಗಾಂತರದಲ್ಲಿ (Wave length) ಎಂಬುದು ಹತ್ತೋಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವೇ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಯಿತು. ಉಷ್ಣಕಿರಣಗಳ ತರಂಗಾಂತರ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗಿಂತ ದೀರ್ಘ. ಇದರಿಂದ ನಮಗೆ ತಿಳಿದುಬರುವುದೇನೆಂದರೆ ನಮ್ಮ ಇಂದ್ರಿಯಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾಂತೀಯ ತರಂಗಗಳಿಗೆ ಅವುಗಳ ತರಂಗಾಂತರಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಸ್ಪಂದಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದು.

 

[[ಚಿತ್ರ:SunFromClouds.jpg|thumbnail|right|ಸೂರ್ಯನ ತಾಪ]]

 

ವಿಜ್ಞಾನ ಇತಿಹಾಸದ ದೃಷ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಒಂದು ಮಹತ್ವದ ಮೈಲಿಗಲ್ಲೆಂದು ಮೆಚ್ಚಲೇ ಬೇಕು ಏಕೆಂದರೆ , ಮನುಷ್ಯ ಭೂಮಿಯಮೇಲಿದ್ದೇ ಕೋಟ್ಯಂತರ ಮೈಲಿ ದೂರದಲ್ಲಿರುವ , ಅಷ್ಟೊಂದು ಬಿಸಿ ಇರುವ ಸೂರ್ಯನ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಪವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.

 

[[ಚಿತ್ರ:Echange thermique.png|thumbnail|right]]

 

ಅದನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಬಹಳಷ್ಟು ಕಾಲವೇ ಬೇಕಾಯಿತು . ಹದಿನೇಳನೇ ಶತಮಾನದ ಉತ್ತರಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವೇ ಥರ್ಮೋಮೀಟರ್ಗಳನ್ನು ವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾದುದರಿಂದ ನೀರು ಗಡ್ಡೆಯಾಗುವ ಮತ್ತು ಕುದಿಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ತಾಪವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಅಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು . ನೀರು ,ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ ,ಪಾದರಸ ಇವುಗಳನ್ನು ಥರ್ಮೋಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು.

ಅದು ಆ ಕಾಯದಿಂದ ಅಥವಾ ಆ ಕಾಯಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ಹರಿಯುವ ದಿಕ್ಕನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ .ಹಾಗಾಗಿ , ಇತರ ಕಾಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ತಾಪ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಅರ್ಥವಿದೆ .ನೀರು ಹರಿಯವ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಅದರ ಒತ್ತಡ ನಿರ್ಧರಿಸುವಂತೆ -ಯಾವಾಗಲೂ ಅಧಿಕ ಒತ್ತಡದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದೆಡೆಗೆ .

 

ನಾವು ಯಾವುದೇ ಕಾಯವನ್ನು ಸ್ಪರ್ಷಿಸಿದಾಗ ಅದು ಬಿಸಿ ಎನಿಸಿದರೆ ಆ ಕಾಯದಿಂದ ನಮ್ಮ ದೇಹಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ಹರಿದಿದೆ . ಆಗ ಆ ಕಾಯದ ತಾಪ ನಮ್ಮ ದೇಹದ ತಾಪಕ್ಕಿಂತ ಅಧಿಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತೇವೆ . ಕಾಯದ ತಾಪ ನಮ್ಮ ದೇಹದ ತಾಪಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಾಗ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ನಮ್ಮ ದೇಹದಿಂದ ಅದಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ .ಈ ರೀತಿಯ ಶಕ್ತಿ ಹರಿಯುವಿಕೇಯೇ ಉಷ್ಣ. ಅದು ಯಾವಾಗಲೂ ಬಿಸಿ ಕಾಯದಿಂದ ತಣ್ಣಗಿನ ಕಾಯಕ್ಕೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ . ಅದು ಹೀಗೇ ಏಕೆ ? ತಣ್ಣಗಿರುವ ಕಾಯದಿಂದ ಬಿಸಿ ಕಾಯದೆಡೆಗೆ ಯಾಕೆ ಹರಿಯಬಾರದು ? ಉದಾಹರಣೆಗೆ , ಸಂಪತ್ತನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ. ಅದು ಯಾವಾಗಲೂ ಶ್ರೀಮಂತರಿಂದ ಬಡವರ ಕಡೆಗೆ ಮಾತ್ರ ಹರಿಯುತ್ತದೆಯೆ ?

 

[[ಚಿತ್ರ:Heat to work.png|thumbnail|left|ಉಷ್ಣಗತಿವಿಜ್ಞಾನದ ಮೊದಲ ನಿಯಮ]]

ಚಲನೆಯಂತೆ ಉಷ್ಣವೂ ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ರೂಪ ಪ್ರಾನ್ಸಿನಲ್ಲಿ ಚಲಾವಣೆಯಲ್ಲಿರುವ ಹಣ ಫ್ರಾಂಕ್ ಭಾರತದಲ್ಲಿ ಅದು ರೂಪಾಯಿ ಅದೇ ರೀತಿ ಒಂದೊಂದು ಮಾನಗಳಿವೆ (units)ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ಅಳೆಯಲು ಕೆಲೊರಿ ಯಾಂತ್ರಿಕಶಕ್ತಿ (ಚಲನಶಕ್ತಿ ಪೊಟೆನ್ಶಲ್ ಎನರ್ಜಿ ) ಅಳೆಯಲು ಜೌಲ್ (joul) . ಅಂಗೈಗಳನ್ನು ಒಂದಕ್ಕೊದು ಉಜ್ಜಿಕೊಂಡರೆ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆಂಬುದು ಪುರಾತನ ಕಾಲದಲ್ಲೇ ತಿಳಿದಿತ್ತು .ಆದರೆ ,ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕಶಕ್ತಿಗಳ ನಡುವೆ ಒಂದು ಸಮಾನತೆ ಇದೆಯೆಂಬುದು ಈಚಿನ ಅರಿವು . ನಾವು ಮೊದಲೇ ನೋಡಿದಂತೆ , ಪ್ರತಿ ಶಕ್ತಿಪರಿವರ್ತನೆಯಲ್ಲಿಯೂ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಮೊತ್ತ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ; ಮೊದಲಿನಷ್ಟೇ ಇರುತ್ತದೆ . ಅದನ್ನು ಒಬ್ಬ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ಒಟ್ಟು ಸಂಪತ್ತಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು ; ಸ್ವಲ್ಪ ಭಾಗ ನಗದಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿರಬಹುದು . ಸ್ವಲ್ಪ ಭಾಗ ಸ್ಥಿರ ಆಸ್ತಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿರಬಹುದು . ಹಣವನ್ನು ಬಳಸಿ ಆಸ್ತಿಯನ್ನು ಕೊಳ್ಳಬಹುದು , ಆಸ್ತಿಯನ್ನು ಮಾರಿ ಹಣ ಮತ್ತು ಆಸ್ತಿಯ ನಡವಿನ ಸಮಾನತೆ ಕಾಲಕಾಲಕ್ಕೆ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು .ಆದರೆ ಶಕ್ತಿಪರಿವರ್ತನೆಯಲ್ಲಿ ಹಾಗಲ್ಲ . ವಿವಿಧ ಶಕ್ತಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮಾನತೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಸ್ಥಿರ . ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಹೊರಗಿನಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಪ್ರವೇಶಿಸದೆ ಅಥವಾ ಒಳಗಿನಿಂದ ಶಕ್ತಿ ಹೊರಹೋಗದೆ ಶಕ್ತಿಪರಿವರ್ತನೆಯಾದಾಗ ನಿವ್ವಳಶಕ್ತಿಯ ರಕ್ಷಣೆ ಹಾಗೂ ಶಕ್ತಿರೂಪಗಳ ನಡುವಿನ ಸಮಾನತೆಯನ್ನು "ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ತತ್ವ " (principle of conservation of energy ) ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ .

 

ಮೇಲು ನೋಟಕ್ಕೆ ಇದೊಂದು ಸರಳ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಎನಿಸಿದರೂ ಇದರ ಮಹತ್ವ ಅರಿವಾಗಬೇಕಾದರೆ ಬಹಳ ಕಾಲವೇ ಬೇಕಾಯಿತು . ನಿಸರ್ಗದ ಎಲ್ಲ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳಲ್ಲಿಯೂ , ಚಲನೆಯ ನಿಯಮಗಳು ತೋರಿಬರುವಂತೆ, ಶಕ್ತಿಸಂರಕ್ಷಣೆಯೂ ತೋರಿಬರುತ್ತದೆ . ನಾವು ಬಳಸುವ ಪ್ರತಿ ಉಪಕರಣವನ್ನೂ ಅದು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ -ಇಷ್ಟು ವಿದ್ಯುತ್ ಅಂದರೆ ಇಷ್ಟು ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಸಮ , ಇಷ್ಟ ಪೆಟ್ರೋಲಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿ ಕಾರಿನ ಇಷ್ಟು ಚಲನಶಕ್ತಿಯಾಅಗುತ್ತದೆ, ಹೀಗೆ .

ಉಷ್ಣ ಎಂದರೆ ಒಂದು ಕಾಯದಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು . ಕಾಯಕ್ಕೆ ಹರಿಯುವ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ದ್ರವ ಎಂದು ಭಾವನೆ ಒಂದು ಕಾಲದಲ್ಲಿ ಇತ್ತು. ಕೆಲವರು ಅಂತಹ ದ್ರವದ ತೂಕ ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದರು . ಆದ್ರವಕ್ಕೆ ಸ್ಥಳಾವಕಾಶ ಬೇಕಾದ್ದರಿಂದ ಬಿಸಿಯದ ಕಾಯ ಉಬ್ಬುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅಂದಿನ ನಂಬಿಕೆಯಾಗಿತ್ತು ! ಅಣು , ಪರಮಾಣುಗಳ ಚಲನಶಕ್ತಿ ಹಾಗೂ ಅವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಕಾಯದ ಉಷ್ಣ ಗುಣಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಶಾಖೆಯೇ ಉಷ್ಣ ಚಲನ ಸಿದ್ಧಾಂತ . ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಮೂಲ ತತ್ವಗಳು ಬಹಳ ಸರಳ . ತಮ್ಮ ನಿರಂತರ ಅಲುಗಾಟದಿಂದ ಅಣು , ಪರಮಾಣುಗಳು ಚಲನಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ . ಇದೇ ಕಾಯದ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಹಾಗಾಗಿ ಕಾಯದ ತಾಪ ಏರಿದಷ್ಟೂ ಅದರಲ್ಲಿ ಅಣು, ಪರಮಾಣುಗಳ ಸರಾಸರಿ ಚಲನಶಕ್ತಿಯೂ ಅಧಿಕವಗುತ್ತದೆ. ಘನ ವಸ್ತು ಗಳಲ್ಲಿ ಅಣು , ಪರಮಾಣುಗಳು ಕಂಪಿಸುತ್ತಿರುತ್ತವೆ; ದ್ರವ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಅವು ಚಕ್ರಾಕಾರದಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುತ್ತವೆ; ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಅವು ಒಂದು ಸ್ಥಳದಿಂದ ಮತೋಂದು ಸ್ಥಳಕ್ಕೆ ತೊಯ್ದಾಡುತ್ತಿರುತ್ತವೆ.

 

ಈ ರೀತಿಯ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಚಲನಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನೇ ಉಷ್ಣ ಎಂದು ಹೇಳುವುದು.ಅಣು, ಪರಮಾಣುಗಳ ರಾಶಿ , ಚಲನವೇಗ ಹಾಗೂ ಅವುಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಒತ್ತಡ, ಗಾತ್ರ , ಮುಂತಾದ ವಿಷಯಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಆಧುನಿಕ ಜ್ಞಾನವಿಲ್ಲದಿದ್ದಲ್ಲಿ ಈ ರೀತಿಯ ಅರಿವು ಅಸಾಧ್ಯವಗುತ್ತಿತ್ತು ಎಂದು ಇಲ್ಲಿ ಒತ್ತಿ ಹೇಳ್ಬೇಕಾಗಿದೆ. ಸೋಜಿಗದ ಸಂಗತಿ ಎಂದರೆ ಅಣು , ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಗ್ರಹಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಮೊದಲೇ ಇಂತಹ ಒಂದು ಚಿತ್ರ ಮೂಡಿತ್ತು. ಭೌತಜಗತ್ತಿನ ಈ ಸತ್ಯವನ್ನು ಬಹಿರಂಗ ಪಡಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾದದ್ದು ಗಣಿತದ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಂದ.

 

 

ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒಂದು ರೂಪದಿಂದ ಮತ್ತೊದು ರೂಪಕ್ಕೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ನಮ್ಮ ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಮತ್ತು ತಾಂತ್ರಿಕ ನಾಗರಿಕತೆ ಬೆಳೆದಿದೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತದೆ . ಅನಾದಿ ಕಾಲದಿಂದಲೂ ಮಾನವ ಅನೇಕ ವಿಧವಾದೆ ಸೌಲಭ್ಯಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದಾನೆ. ರಾಟೆ,ಮೀಟುಗೋಲಿನಿಂದ ಹಿಡಿದು ನೇಗಿಲು , ಪವನಯಂತ್ರ , ಹೀಗೆ ವಿಧವಿಧವಾದ ಸಲಕರಣೆಗಳು ಎಲ್ಲ ನಾಗರಿಕತೆಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ . ಆದರೆ, ಇವುಗಳ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಅಧ್ಯಯನ ಆರಂಭವಾದದ್ದು ೧೯ನೇ ಶತಮಾನದ ಔದ್ಯೋಗಿಕ ಕ್ರಾಂತಿ ಮತ್ತು ಉಗಿಯಂತ್ರಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದ ನಂತರವೇ . ಇವೆಲ್ಲದರ ಹಿಂದಿನ ಸ್ಪೂರ್ತಿ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ - ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಸಾಧನೆ . ಉಗಿಬಂಡಿ ಅಥವಾ ರೈಲುಗಾಡಿ ಇದರ ಪ್ರಮುಖ ಉದಾಹರಣೆ . ತೊಡಗಿಸಿದ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯ ಎಷ್ಟು ಪಾಲು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗಿದೆ ಎಂಬುದೇ ಅದರ ಕಾರ್ಯಸಮರ್ಥತೆ . ಶೇಕಡ ೩೦ ಕಾರ್ಯಸಮರ್ಥತೆ ಎಂದರೆ ಹೂಡಿದ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ಮೂರನೇ ಒಂದು ಭಾಗದಷ್ಟು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಅರ್ಥ ಉಳಿದದ್ದು ವಿವಿಧ ರೀತಿಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಯವಾಗುತ್ತದೆ .

ಉಷ್ಣಯಂತ್ರದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುವ ಒಂದು ಆಕರ (source) ಮತ್ತು ವಿಸರ್ಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳುವ ಗ್ರಾಹಕ (Sink)ಎಂದು ಎರಡು ಭಾಗಗಳನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ವಿಸರ್ಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ , ಕಾರ್ಯಕ್ಕೆ ಒದಗದ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾದಷ್ಟೂ ಯಂತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಅಧಿಕ .

 

ಕೆಲವರು ಶೇಕಡ ನೂರು ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಾಗಿ ಶ್ರಮಿಸುತ್ತಾರೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಅದರ ಅರ್ಥ ಏನೆಂದು ಹೇಳುವುದು ಕಷ್ಟ. ಆದರೆ, ಉಷ್ಣಯಂತ್ರಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ನಿಖರವಾಗಿ ಹೇಳಬಹುದು . ಶೇಕಡ ನೂರು ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಯಂತ್ರ ಎಂದರೆ ತೊಡಗಿಸಿದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು . ನಮಗೆಲ್ಲಾ ಅಂತಹ ಯಂತ್ರ ಬೇಕು ಯಾರುತ್ತಾನೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವ್ಯಯಮಾಡಲು ಬಯಸುತ್ತಾರೆ ? ಆದರೆ ಇದೊಂದು ಮರೀಚಿಕ ಒಂದು ಕಾರು ಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಅದರ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಎಷ್ಟು ಹಣ ಖರ್ಚಾಯಿತೋ ಅಷ್ಟೇ ಬೆಲೆ ಕೊಡುತ್ತೇನೆಂದರೆ ಆಗುತ್ತದೆಯೆ? ಮಾರಾಟಗಾರ ಅದಕ್ಕೆ ಒಪ್ಪಲಾರ ಕಾರಣ , ಕಾರನ್ನು ಫ್ಯಾಕ್ಟರಿಯಿಂದ ಮಳಿಗೆಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು , ಅದಕ್ಕೆ ಕೊಡಬೇಕಾದ ಸುಂಕಗಳು , ಮಾರಾಟಗಾರನ ಕಮೀಶನ್ , ಹೀಗೆ ಇನ್ನೂ ಎಷ್ಟೋ ಖರ್ಚುಗಳಿರುತ್ತವೆ . ಹಾಗಾಗಿ ನಾವು ಕೊಡುವ ಹಣದ ಒಂದು ಭಾಗ ಮಾತ್ರ ಕಾರಿನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಖರ್ಚು .

ಅದೇ ರೀತಿ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಊಡಿಸಿದ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯ ಒಂದು ಭಾಗ ಮಾತ್ರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ . ಅಂದರೆ ಯಂತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಯವಾಗಲೂ ಶೇಕಡ ನೂರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ. ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಶೇಕಡ ನೂರು ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಉಷ್ಣಯಂತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯ. ನಾವು ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ಏನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದರ ಮೇಲೆ ನಿಸರ್ಗ ಒಡ್ಡುವ ಮಿತಿ . ಇದು ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿನ ಈ ಆಂತರಿಕ ಮಿತಿಗೆ ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ಸ್-ನ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ . ಈ ಮಿತಿಗೆ ಕಾರಣ ಘರ್ಷಣೆ (Friction). ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಎರಡು ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಇನ್ನೊಂದರ ಮೇಲೆ ಸರಿಯಲು ಯತ್ನಿಸಿದಾಗ ಆ ಚಲನೆಗೆ ಎದುರಾಗುವ ಪ್ರತಿರೋಧವೇ ಘರ್ಷಣೆ . ಹಾಗಾಗಿ ಘರ್ಷಣೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಲು ಹೊಡಿದ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ವಲ್ಪಬಾಗ ವ್ಯಯವಾಗುವುದು ಅನಿವಾರ್ಯ ಆದ್ದರಿಂದ ಪೂರೈಸಿದ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಮನಾದ ಉಪಯುಕ್ತ ಶಕ್ತಿ ಎಂದಿಗೂ ಲಭಿಸಲಾರದು .ಥರ್ಮೋಡೈನಮಿಕ್ಸ್-ನ ಈ ಎರಡನೇ ನಿಯಮ ನಿಸರ್ಗದ ಮೂಲಭೂತ ನಿಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಅದರ ಸಾರಾಂಶವೇನೆಂದರೆ ನಿಸರ್ಗದ ಆಗುಹೋಗುಗಳು ಬಳಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು . ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ಅವ್ಯವಸ್ಥೆಯೇ (Disorder) ಅದರಲ್ಲಿನ ಬಳಸಲಾಗದ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಮಾಣದ ಸೂಚಕ .

 

[[ಚಿತ್ರ:HighEntropy.svg|thumbnail|left]]

ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿ ತೋರಿಬರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಅನೇಕ ಬಾರಿ ನಮಗೆ ಆಶ್ವರ್ಯ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲಿನ ಸಾಮರಸ್ಯ , ಸೌಂದರ್ಯದಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತರಾಗುತ್ತೇವೆ . ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಎಲ್ಲ ತೋರಿಕೆಯ ಸಭ್ಯತೆಯ ಹಿಂದೆ ಅಸಂಸ್ಕೃತ ಭಾವೋದ್ವೇಗ ತಾಂಡವಾಡುತ್ತಿರುತ್ತದೆ . ಅದೇ ರೀತಿ ಲೌಕಿಕ ಜಗತ್ತಿನ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಎಲ್ಲ ನಿಯಮಾವಳಿಗಳ ಹಿನ್ನೆಲೆಯಲ್ಲಿ ಅವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಎಡಗೆ ಜಾರುವ ಒಲವು ಪ್ರಭುತ್ವ ಸಾಧಿಸುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. ಅದನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸಲಾಗದು . ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸ್ವಯಂಪ್ರೇರಿತ ಘಟನೆಯೂ

ಅಣು, ಪರಮಾಣುಗಳ ಚಲನೆಯ ಅವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಲಕ್ಷಾನುಲಕ್ಷ ಅಣುಗಳು , ಎಲ್ಲ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದರೆ .ಅದು ಉಷ್ಣಶಕ್ತಿ ಎನಿಸುವುದಿಲ್ಲ . ಅನಿಲದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಭ್ರಮರಗಳ ಸಮುದಾಯದಂತೆ ಯದ್ವಾತದ್ವ ಚಲಿಸುತ್ತ , ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಡಿಕ್ಕಿಹೊಡೆಯುತ್ತ , ನಿರಂತರವಾಗಿ ಬೆರೆತುಕೊಳ್ಳುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಲೇ ಕೊಠಡಿಯ ಒಂದು ಮೂಲೆಯಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿನ ಆಕ್ಸಿಜನ್ ಅಣುಗಳೂ, ಮತ್ತೊಂದು ಮೂಲೆಯಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೊಜನ್ ಅಣುಗಳೂ, ಹೀಗೆ ಸಾಂದ್ರೀಕೃತವಾಗುವುದಿಲ್ಲ . ಇಸ್ಪೀಟಿನ ಎಲೆಗಳನ್ನು ಬೆರಸಿದಾಗ ಎಲ್ಲ ಕಳಾವರ್ಗಳೂ ಸಮೂಹದ ಮೇಲ್ಬಾಗದಲ್ಲೇ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವುದಿಲ್ಲವಲ್ಲ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಿಂದ ನಮಗೆ ಲಭ್ಯವಾಗಿರುವ ಒಂದು ಅತ್ಯಂತ ಮುಖ್ಯವಾದ ತಿಳುವಳಿಕೆ ಎಂದರೆ ಸಮಗ್ರ ವಿಶ್ವದ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆಯೇ ಹೊರತು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಿಲ್ಲ ಎಂಬ ಸತ್ಯದೊಂದಿಗೆ ಕಾಲದ ದಿಕ್ಕು (Direction of time) ನಿಕಟವಾಗಿ ಹೆಣೆದುಕೊಂಡಿದೆ ಎಂಬುದು ಹಾಗಾಗಿ ಕಾಲವೆಂಬ ಪ್ರವಹ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದ್ದೆ , ಅದನ್ನು ತಿರುಗಿಸುವುದು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ .ಈ ಅರಿವೇ ವಿಶ್ವದ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಏರುತ್ತಿದೆ ಎಂಬ ಸತ್ಯದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸೂಚಕ .

 

[[ಚಿತ್ರ:Work of Closed System.svg|thumbnail|right]]

ಒಂದು ಕಟ್ಟಡ, ಅದರ ಕಿಟಕಿ ಬಾಗಿಲುಗಳೆಲ್ಲಾ ಮುಚ್ಚವೆ. ಯಾರೂ ಹೊರಗೆ ಹೋಗಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ . ಅಂದರೆ, ಮನುಷ್ಯನಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಅದೊಂದು ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ - A Closed System .ಆದರೆ , ಸಂದಿಗೊಂದಿಗಳಿಂದ ನುಸುಳುವ ಗಾಳಿಗೂ, ಕಿಟಕಿಯ ಗಾಜಿನ ಮೂಲಕ ತೊರುವ ಬೆಳಕಿಗೂ ಅದೊಂದು ತೆರೆದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ -An open system. ಯಾವುದಾದರೂ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮುಚ್ಚಿದೆ ಎಂದರೆ ಆ ವಸ್ತು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಹೊರಗಿನಿಂದ ಪ್ರವೇಶಿಸಲಾಗದು , ಒಳಗಿನಿಂದ ಹೊರಗೆ ಹೋಗಲಾಗದು . ಅದು ಸಾಧ್ಯವಾದಾಗ ಅದು ತೆರೆದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ . ಥರ್ಮಾಸ್ ಘ್ಲಾಸ್ಕ್ ನಲ್ಲಿ ಬಿಸಿ ಕಾಫಿ ಹಾಕಿ ಭದ್ರವಾಗಿ ಮುಚ್ಚಿದಾಗ ಅದು ಕಾಫಿ ಹಾಗೂ ಶಾಖಕ್ಕೆ ಮುಚ್ಚಿದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಆದರೆ, ಭೂಮಿ ಒಂದು ತೆರೆದ ವ್ಯವಸ್ಥೆ . ದ್ರವ್ಯ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಅದರ ಮೇಲೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಸುರಿಯುತ್ತಿರುತ್ತವೆ, ಹಾಗೂ ಅದರಿಂದ ಹೊರಗೆ ಹೋಗುತ್ತಿರುತ್ತವೆ.

 

ಆದರೆ ಅಂತಹ ತುಂಡುತುಂಡಾದ ವಿಶ್ವೇಷಣೆಗಳಿಂದ ಸತ್ಯದ ಅರಿವು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ದೊರೆತರೂ ,ಅದು ಸಮಗ್ರ ಚತ್ರವನ್ನು ನೀಡಲಾರದು ಎಂದು ಈಗ ತಿಳಿದಿದೆ ನಾವು ವಿಶ್ವವನ್ನು ಅದರ ಎಲ್ಲ ಅಂತರಸಂಪರ್ಕಗಳೂ ಸೇರಿದಂತೆ ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಬೇಕು ಭೌತಜಗತ್ತಿಗಿಂತಲೂ ಜೀವಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಅಂತರಸಂಪರ್ಕಗಳು ಮಹತ್ವದ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತವೆ . ಅದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡರೆ ಜಗತ್ತನ್ನು ನಮ್ಮ ಅನುಕೂಲಕ್ಕೆ ತಕ್ಕಂತೆ ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು.

ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಗೊಂದಲಮಯವಾಗುವುದೇ ವಿಶ್ವದ ಹಣೆಬರಹ , ಗರಿಷ್ಟ ಎಂಟ್ರೊಪಿ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ತಲಪುವುದೇ ಅದರ ಗುರಿ . ಇದಕ್ಕೆ Cosmic uniformizing principle ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು . ಇದು ಆದಿಯಿಂದಲೇ ಮೌನವಾಗಿ ಮುನ್ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ - ದೈತ್ಯ ಗಡಿಯಾರವೊಂದು ಅಂತಿಮ ಗಳಿಗೆಯೆಡೆಗೆ ನಿಧಾನವಾಗಿ "ಟಿಕ್-ಟಿಕ್" ಎನ್ನುವಂತೆ .