મૂળભૂત ભૌતિકશાસ્ત્ર ટ્યુટોરિયલ્સ

જો આપણે ધ્યાનથી જોઈએ તો, શરૂઆતમાં બળતણમાંથી નીકળતો ધુમાડો દેખાય છે. થોડા સમય પછી, ધુમાડો દેખાતો નથી. શું તમે પરફ્યુમનો ઉપયોગ કર્યો છે? ભલે તમે રૂમમાં પરફ્યુમ છાંટતા હોવ, પણ ઘરની બહાર રહેલા અન્ય લોકો પણ પરફ્યુમની સુગંધ અનુભવી શકે છે. જો માતા રસોડામાં સ્વાદિષ્ટ અને ભૂખ લગાડનાર ખોરાક રાંધે છે, તો રસોઈની સુગંધ પાડોશીના ઘરમાંથી પણ અનુભવી શકાય છે. એવું કેમ?

બીજા ઘણા ઉદાહરણો છે. જો તમે સ્વચ્છ પાણીવાળા ગ્લાસમાં શાહીના થોડા ટીપા નાખો છો, તો શાહી અથવા ફૂડ કલર આખા પાણીમાં સમાનરૂપે ફેલાઈ જશે. આ આપમેળે થાય છે. અગાઉના કેટલાક ઉદાહરણો પ્રસરણ ઘટનાઓ છે જે ઘણીવાર રોજિંદા જીવનમાં અનુભવાય છે. પ્રસરણ એ પદાર્થોને ઉચ્ચ સાંદ્રતાથી ઓછી સાંદ્રતામાં ખસેડવાની પ્રક્રિયા છે. સાંદ્રતાનો અર્થ એ છે કે દરેક જથ્થામાં પદાર્થના પરમાણુઓ/મોલ્સની સંખ્યા. ઉચ્ચ સાંદ્રતા સ્થાન એ સ્થાન છે જ્યાં દરેક જથ્થામાં પદાર્થોના ઘણા પરમાણુઓ હોય છે. તેનાથી વિપરીત, ઓછી સાંદ્રતા એ સ્થાનો છે જ્યાં દરેક જથ્થામાં થોડા પરમાણુઓ હોય છે.

વધુ વાંચો

એકપરમાણુ આદર્શ વાયુમાં ઊર્જા

એકપરમાણુ આદર્શ વાયુમાં રહેલી ઊર્જા એ એકપરમાણુ આદર્શ વાયુના પરમાણુઓની કુલ ટ્રાન્સલેશનલ ગતિ ઊર્જા છે. આદર્શ વાયુના પરમાણુઓની કુલ ટ્રાન્સલેશનલ ગતિ ઊર્જા = દરેક પરમાણુની સરેરાશ ટ્રાન્સલેશનલ ગતિ ઊર્જા અને પરમાણુઓની સંખ્યા (N) નો ગુણાકાર. ગાણિતિક રીતે:

વધુ વાંચો

ઊર્જા સમતુલા પ્રમેય સૈદ્ધાંતિક રીતે ક્લાર્ક મેક્સવેલ દ્વારા આંકડાકીય મિકેનિક્સનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવ્યો હતો. તેને પ્રમેય કહેવામાં આવે છે કારણ કે પ્રયોગ દ્વારા કોઈ પુરાવા મળતા નથી. ઊર્જા વિભાજનનો અર્થ ઊર્જાનું સમાન વિતરણ થાય છે.

KE = ગેસ અણુઓની સરેરાશ ટ્રાન્સલેશનલ ગતિ ઊર્જા (જુલ)

k = બોલ્ટ્ઝમેનનો અચળાંક = 1.38 x 10^-23 જે/કે

T = આદર્શ ગેસ પરમાણુ (કેલ્વિન) નું સંપૂર્ણ તાપમાન

વધુ વાંચો

In addition to pressure, one of the quantities that states the macroscopic nature of gas is temperature (T). Gas pressure equation:

વધુ વાંચો

આ કેગતિ સિદ્ધાંત જણાવે છે કે દરેક પદાર્થમાં પરમાણુઓ અથવા અણુઓ હોય છે અને અણુ અથવા પરમાણુ સતત બેદરકારીથી ફરે છે. ગતિ સિદ્ધાંતની આ ધારણા વાયુ ઘટકના પરમાણુ અથવા પરમાણુની પરિસ્થિતિ અને સ્થિતિ સાથે મેળ ખાય છે. વાયુ બનાવતા પરમાણુઓ અથવા પરમાણુઓ વચ્ચે આકર્ષણ બળ નબળું હોય છે જેથી અણુઓ અથવા પરમાણુઓ મુક્તપણે આગળ વધી શકે.

વધુ વાંચો

કલમ બોયલનો કાયદો, ચાર્લ્સનો કાયદો, ગે-લુસેકનો કાયદો

બોયલનો નિયમ

રોબર્ટ બોયલ (૧૬૨૭-૧૬૯૧) એ ગેસ પ્રેશર અને વોલ્યુમ વચ્ચેના જથ્થાત્મક સંબંધની તપાસ કરવા માટે પ્રયોગો કર્યા. આ પ્રયોગ બંધ કન્ટેનરમાં ચોક્કસ માત્રામાં ગેસ દાખલ કરીને કરવામાં આવે છે. એક સારા અભિગમ સુધી, તેમણે જોયું કે જો ગેસનું તાપમાન સ્થિર રાખવામાં આવે, તો જ્યારે ગેસનું દબાણ વધે છે, ત્યારે ગેસનું પ્રમાણ ઘટે છે. તેવી જ રીતે, જ્યારે ગેસનું દબાણ ઘટે છે, ત્યારે ગેસનું પ્રમાણ વધે છે. ગેસનું દબાણ ગેસના જથ્થાના વિપરીત પ્રમાણસર હોય છે. આ સંબંધ બોયલના નિયમ તરીકે ઓળખાય છે. ગાણિતિક રીતે:

વધુ વાંચો

બોયલ, ચાર્લ્સ કાયદો અને ગે-લુસેકના વાયુ નિયમો બધી વાયુ પરિસ્થિતિઓને લાગુ પડતા નથી, તેથી આપણું વિશ્લેષણ વધુ મુશ્કેલ બને છે. તેથી, આદર્શ વાયુ મોડેલ રજૂ કર્યું. રોજિંદા જીવનમાં આદર્શ વાયુ અસ્તિત્વમાં નથી; વિશ્લેષણને સરળ બનાવવા માટે આદર્શ વાયુ એ એકમાત્ર સંપૂર્ણ સ્વરૂપ છે. આ આદર્શ વાયુ ખ્યાલનું અસ્તિત્વ આપણને વાયુના ત્રણ નિયમો વચ્ચેના સંબંધની સમીક્ષા કરવામાં પણ ખરેખર મદદ કરે છે.

તાપમાન, વોલ્યુમ અને ગેસ દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ

ઉપરોક્ત ત્રણ વાયુ નિયમોનો સંદર્ભ લઈને, આપણે તાપમાન, કદ અને વાયુ દબાણ વચ્ચે વધુ સામાન્ય સંબંધ મેળવી શકીએ છીએ.

વધુ વાંચો

થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનું ચોક્કસ વિધાન બધી બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરી શકતું નથી, તેથી આપણને એક સામાન્ય વિધાનની જરૂર છે. આ સામાન્ય વિધાન બ્રહ્માંડમાં થતી બધી બદલી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓને સમજાવશે તેવી અપેક્ષા છે. થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા નિયમનું સામાન્ય વિધાન ઓગણીસમી સદીના મધ્યમાં, એન્ટ્રોપી (S) નામના જથ્થા દ્વારા ઘડવામાં આવ્યું હતું. એન્ટ્રોપી સૌપ્રથમ ક્લોસિયસ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવી હતી અને તે કાર્નોટ ચક્ર (સંપૂર્ણ કેલરી એન્જિન) માંથી ઘડવામાં આવી હતી. ક્લોસિયસના મતે, જ્યારે સિસ્ટમને સ્થિર તાપમાને વધારાની ગરમી (Q) મળે છે, જે સમીકરણ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, ત્યારે એન્ટ્રોપી ફેરફારો સિસ્ટમ દ્વારા અનુભવાય છે:

વધુ વાંચો

Article about Coefficient of performance of the cooling machine

A cooling machine is a machine that takes heat from a low-temperature place, then transfers it to a high-temperature area. For this process to happen, the machine must do the work because the heat naturally flows from high temperature to low temperature. This is by Clausius’s statement:

It is impossible for a cooling machine to transfer heat from a low-temperature place to a high-temperature place, without work (Second law of thermodynamics—Clausius statement).

The machine works (W) to transfer heat, from low temperature (Q_L) to high temperature (Q_H). Based on conservation of energy, Q_L + W = Q_H.

વધુ વાંચો

કાર્યક્ષમતા કેવી રીતે વધારવી તે જાણવા માટે ગરમી એન્જિન, સાદી કાર્નોટ (૧૭૯૬-૧૮૩૨) નામના ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિકે ૧૮૨૪માં એક આદર્શ સૈદ્ધાંતિક કેલરી મશીનનું પરીક્ષણ કર્યું. તે સમયે, થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો નિયમ ઘડવામાં આવ્યો ન હતો, કે થર્મોડાયનેમિક્સનો બીજો નિયમ પણ ઘડવામાં આવ્યો ન હતો. પહેલો નિયમ ઘડવામાં આવ્યો નથી કારણ કે વૈજ્ઞાનિકો હજુ સુધી જાણતા નથી કે ગરમી એ ઊર્જા છે. ૧૮૩૦ના દાયકામાં જૌલે અને તેમના સાથીદારોએ પ્રયોગ કર્યા પછી, વૈજ્ઞાનિકોએ શોધ્યું કે ગરમી એ ઊર્જા છે જે તાપમાનના તફાવતને કારણે ગતિ કરે છે. તેથી, થર્મોડાયનેમિક્સનો પહેલો નિયમ ૧૮૩૦ પછી ઘડવામાં આવ્યો. સાદી કાર્નોટ ૧૮૨૪માં સૈદ્ધાંતિક આદર્શ કેલરી એન્જિન પર સંશોધન કરી રહ્યા હતા. તેમનું સંશોધન વાસ્તવમાં સ્ટીમ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે હતું. તે સમયના મોટાભાગના સ્ટીમ એન્જિન ઓછા કાર્યક્ષમ હતા.

વધુ વાંચો