ಉಷ್ಣಬಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ - ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಹಾರಗಳು

ಉಷ್ಣಬಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ - ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಹಾರಗಳು

1. ಕೆಳಗಿನ ಗ್ರಾಫ್‌ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲವನ್ನು ಸ್ಥಿತಿ 1 ರಿಂದ ಸ್ಥಿತಿ 2 ಕ್ಕೆ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ.

ಪರಿಹಾರ

1 ಲೀಟರ್ = 0.001 ಮೀ ³

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಒತ್ತಡ 1 (P ₁ ) = 10 kPa = 10,000 Pa = 10,000 N/m ²

ಒತ್ತಡ 2 (P ₂ ) = 20 kPa = 20,000 Pa = 20,000 N/m ²

ಸಂಪುಟ 1 (ವಿ ₁ ) = 4 ಲೀಟರ್ = 4 (0.001 ಮೀ ³ ) = 0.004 ಮೀ ³

ಸಂಪುಟ 2 (ವಿ ₂ ) = 10 ಲೀಟರ್ = 10 (0.001 ಮೀ ³ ) = 0.010 ಮೀ ³

ಬೇಕಾಗಿರುವುದು: ಅನಿಲದಿಂದ ಮಾಡಲಾದ ಕೆಲಸ (ಪ)

ಪರಿಹಾರ:

W = P (V ₂ – V ₁ ) + 1/2 (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

W = 10,000 (0.010-0.004) + 1/2 (20,000-10,000)(0.010-0.004)

W = 10,000 (0.006) + 1/2 (10,000) (0.006)

W = 10 (6) + 1/2 (10) (6)

ಪ = 60 + 1/2 (60)

ಪ = 60 + 30

W = 90 ಜೌಲ್

2. ಕೆಳಗಿನ ಗ್ರಾಫ್‌ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, abcda ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲವು ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ.

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಒತ್ತಡ 1 (ಪಿ₁) = 1 x 10⁵ ಪ್ಯಾ = 1 x 10⁵ ಎನ್ / ಮೀ²

ಒತ್ತಡ 2 (P ₂ ) = 3 x 10 ⁵ Pa = 3 x 10 ⁵ N/m ²

ಸಂಪುಟ 1 (ವಿ ₁ ) = 2 ಮೀ ³

ಸಂಪುಟ 2 (ವಿ ₂ ) = 4 ಮೀ ³

ಬೇಕಾಗಿದ್ದಾರೆ : ಕೆಲಸ (ಪಶ್ಚಿಮ)

ಪರಿಹಾರ:

ಅನಿಲದಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಕೆಲಸ = ಆಯತಾಕಾರದ abcd ಯ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ.

W = (ಪಿ ₂ – ಪಿ ₁ )(ವಿ ₂ – ವಿ ₁ )

W = (3 x 10 ⁵ – 1 x 10 ⁵ )(4 – 2)

ಪ = (2 x 10 ⁵ )(2)

W = 4 x ¹⁰⁵ ಜೌಲ್‌ಗಳು

W = 400,000 ಜೌಲ್

ಪ = 400 ಕೆಜೆ

3. ABCA ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅನಿಲವು ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿ.

ತಿಳಿದಿದೆ:

ಒತ್ತಡ 1 (ಪಿ₁) = 1 N/m²

ಒತ್ತಡ 2 (P ₂ ) = 7 N/m ²

ಸಂಪುಟ 1 (ವಿ ₁ ) = 1 ಮೀ ³

ಸಂಪುಟ 2 (ವಿ ₂ ) = 5 ಮೀ ³

ಬೇಕಾಗಿದ್ದಾರೆ : ಕೆಲಸ (ಪಶ್ಚಿಮ)

ಪರಿಹಾರ:

ಅನಿಲದಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ = ABC ತ್ರಿಕೋನದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ

W = ½ (ಪಿ ₂ – ಪಿ ₁ )(ವಿ ₂ – ವಿ ₁ )

ಪ = ½ (7-1)(5-1)

ಪ = ½ (6)(4)

ಪ = ½ (24)

W = 12 ಜೌಲ್

1. ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಏನು?
   • ಉತ್ತರ: ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ಕೆಲಸವನ್ನು ವ್ಯವಸ್ಥೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ನಡುವಿನ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಲ್ಲದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಅಥವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಶಕ್ತಿಯ ವರ್ಗಾವಣೆ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ.
2. ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಒತ್ತಡ-ಪರಿಮಾಣ (PV) ರೇಖಾಚಿತ್ರಕ್ಕೆ ಕೆಲಸವು ಹೇಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ?
   • ಉತ್ತರ: PV ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಅಥವಾ ಅದರ ಮೇಲೆ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ವಕ್ರರೇಖೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ, ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ P dV ಯ ಅವಿಭಾಜ್ಯದಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ P ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು dV ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಭೇದಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗಿದೆ.
3. ಐಸೋಕೋರಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಯಾವ ಕೆಲಸವನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ?
   • ಉತ್ತರ: ಐಸೋಕೋರಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸ್ಥಿರ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಮಾಣ ಬದಲಾವಣೆ ಇಲ್ಲದಿರುವುದರಿಂದ, ಐಸೋಕೋರಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
4. ಐಸೊಬಾರಿಕ್ (ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡ) ವಿಸ್ತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ (ಸ್ಥಿರ ತಾಪಮಾನ) ವಿಸ್ತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸಕ್ಕಿಂತ ಹೇಗೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ?
   • ಉತ್ತರ: ಐಸೊಬಾರಿಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲಸವನ್ನು ಹೀಗೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ $W=P\times \Delta V$, ಇಲ್ಲಿ P ಎಂಬುದು ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು $\Delta V$ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗಿದೆ. ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ, ಕೆಲಸವನ್ನು ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು W=nRTln(Vಎಫ್/ವಿಐ​​​), ಇಲ್ಲಿ n ಎಂಬುದು ಮೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ, R ಎಂಬುದು ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿರಾಂಕ, ಮತ್ತು Vf​ ಮತ್ತು Vi​ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಅಂತಿಮ ಮತ್ತು ಆರಂಭಿಕ ಸಂಪುಟಗಳಾಗಿವೆ.
5. ಕೆಲಸ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಕುರಿತು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಮೊದಲ ನಿಯಮದ ಮಹತ್ವವೇನು?
   • ಉತ್ತರ: ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಮೊದಲ ನಿಯಮದ ಪ್ರಕಾರ, ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯು, ಆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೇರಿಸಲಾದ ಶಾಖದಿಂದ, ಆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅದರ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವನ್ನು ಕಳೆದಾಗ ಸಿಗುವ ಮೊತ್ತಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ತತ್ವವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
6. PV ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಆವರ್ತಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ, ಸುತ್ತುವರಿದ ಪ್ರದೇಶವು ಏನನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ?
   • ಉತ್ತರ: PV ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಆವರ್ತಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ, ಸುತ್ತುವರಿದ ಪ್ರದೇಶವು ಒಂದು ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಅಥವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ನಿವ್ವಳ ಕೆಲಸವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
7. ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಿಂತ ಹೇಗೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ?
   • ಉತ್ತರ: ಅಡಿಯಾಬ್ಯಾಟಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಶಾಖ ವಿನಿಮಯ ಇರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದ್ದರಿಂದ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಅನಿಲದ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಐಸೊಥರ್ಮಲ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ, ತಾಪಮಾನವು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾಡಿದ ಯಾವುದೇ ಕೆಲಸವು ಸಮಾನ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯಿಂದ ಸಮತೋಲನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಬದಲಾವಣೆ ಇರುವುದಿಲ್ಲ.
8. ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೂ ಸಹ, ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಹಿಂತಿರುಗಿಸಬಹುದಾದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿರಲು ಏಕೆ ಸಾಧ್ಯ?
   • ಉತ್ತರ: ಹಿಮ್ಮುಖ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಆರಂಭಿಕ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಮಧ್ಯಂತರ ಸ್ಥಿತಿಯು ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಇದು ಹಾಗಲ್ಲ. PV ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಮಾರ್ಗಗಳು ಮತ್ತು ಹೀಗೆ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಎರಡು ರೀತಿಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ನಡುವೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅವು ಒಂದೇ ಬಿಂದುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾದರೂ ಮತ್ತು ಕೊನೆಗೊಂಡರೂ ಸಹ.
9. ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಆದರ್ಶವಲ್ಲದ (ನೈಜ) ಅನಿಲ ವರ್ತನೆಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಕೆಲಸದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ?
   • ಉತ್ತರ: ನೈಜ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ, ಆದರ್ಶ ನಡವಳಿಕೆಯಿಂದ ವಿಚಲನಗಳು ಕೆಲಸದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡಗಳು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ. ಈ ವಿಚಲನಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸಮೀಕರಣ ಅಥವಾ ಇತರ ನೈಜ ಅನಿಲ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗಬಹುದು.
10. ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ನಕಾರಾತ್ಮಕವಾಗಿದ್ದರೆ ಅದರ ಅರ್ಥವೇನು?

• ಉತ್ತರ: ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿದ್ದರೆ, ಆ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅದರ ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ ಎಂದರ್ಥ. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡದ ವಿರುದ್ಧ ಅನಿಲದ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ.