ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയകളിൽ (സ്ഥിരമായ താപനില) തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ആദ്യ നിയമം പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള 5 ഉദാഹരണങ്ങൾ
1. താഴെയുള്ള ഗ്രാഫ് ഒരു ആദർശ വാതകം ഏത് അവസ്ഥയിലാണ് എന്ന് കാണിക്കുന്നു. ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയ (സമീപനം). AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലി…
ചർച്ച
ചെയ്ത ജോലി = വക്രത്തിന് കീഴിലുള്ള വിസ്തീർണ്ണം AB = ത്രികോണത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം + ദീർഘചതുരത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
പ = [4 x 105] + [8 x 105]
പ = 12 x 105 ജൂൾ
AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലി = 12 x 105 ജൂൾ
2. ABC പ്രക്രിയയിൽ ഒരു ആദർശ വാതകം ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി...
ചർച്ച
അറിയപ്പെടുന്നത് :
മർദ്ദം 1 (പി1) = 10 x 105 N / m2
മർദ്ദം 1 (പി1) = 5 x 105 N / m2
വാല്യം 1 (വി1) = 10 ലിറ്റർ = 10 ഡിഎം3 = 10x10-3 m3
വാല്യം 2 (വി2) = 30 ലിറ്റർ = 30 ഡിഎം3 = 30 x 10-3 m3
ചോദിച്ചു : ABC പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ഉപയോഗിച്ച് ചെയ്യുന്ന ജോലി
ജവാബ് :
BC പ്രക്രിയയിൽ, വ്യാപ്തം സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുന്നതിനാൽ വാതകം ഒരു പ്രവൃത്തിയും ചെയ്യുന്നില്ല. വ്യാപ്തത്തിൽ മാറ്റം ഉള്ളതിനാൽ വാതകം AB പ്രക്രിയയിൽ മാത്രമേ പ്രവർത്തിക്കൂ. അതിനാൽ, ABC പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി = AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി.
വാതകം ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി = വക്രത്തിന് കീഴിലുള്ള വിസ്തീർണ്ണം AB = ത്രികോണത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം + ദീർഘചതുരത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം.
പ = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
പ = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
പ = [50 x 105]+ [100 x 105]
പ = 150 x 105 ജൂൾ
പ = 1,5 x 107 ജൂൾ
3. ഒരു വാതകം ഒരു ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു. 5000 ജൂൾ ജോലി ചെയ്യാൻ വാതകത്തിന് ആഗിരണം ചെയ്യേണ്ട താപത്തിന്റെ അളവ്...
ചർച്ച
അറിയപ്പെടുന്നത് :
ജോലി (പ) = 5000 ജൂളുകൾ
ചോദിച്ചു : താപം ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു (Q)
ജവാബ് :
ഈ ചോദ്യത്തിൽ പരാമർശിച്ചിരിക്കുന്ന ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയ താപനില സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയയാണ്. താപനില (T) യും ഒരു വാതകത്തിന്റെ ആന്തരിക ഊർജ്ജത്തിലെ മാറ്റവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യത്തിലൂടെ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:
താപനില സ്ഥിരമാണെങ്കിൽ, താപനിലയിലെ മാറ്റം പൂജ്യമാണ്. താപനിലയിലെ മാറ്റം പൂജ്യമാണ്, അതിനാൽ, ആന്തരിക ഊർജ്ജത്തിലെ മാറ്റം പൂജ്യമാണ്. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നാം നിയമം പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ ഇനിപ്പറയുന്ന ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കും.
തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നാം നിയമം :
ആന്തരിക ഊർജ്ജത്തിലെ (U) മാറ്റം പൂജ്യമാണെങ്കിൽ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം (Q) വാതകം (W) ചെയ്യുന്ന ജോലിക്ക് തുല്യമായിരിക്കും. ഒരു വാതകം താപം ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ, വാതകത്തിന് അധിക ഊർജ്ജം ലഭിക്കുകയും ഈ അധിക ഊർജ്ജം വാതകം ജോലി ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
അപ്പോൾ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം = വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലി = 5000 ജൂൾ.
4. ഒരു ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്ന വാതകത്തിന്റെ മർദ്ദം (P) വ്യാപ്തം (V) നെതിരായി കാണിക്കുന്ന ഗ്രാഫ് താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപത്തിന്റെ അളവ്...
ചർച്ച
അറിയപ്പെടുന്നത് :
മർദ്ദം 1 (പി1) = 5 എടിഎം = 5 x 105 Pa
മർദ്ദം 2 (പി2) = 10 എടിഎം = 10 x 105 Pa
വാല്യം 1 (വി1) = 2 മീ3
വാല്യം 2 (വി2) = 6 മീ3
ചോദിച്ചു : AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം (Q)
ജവാബ് :
ഐസോതെർമൽ = സ്ഥിരമായ താപനില. താപനില സ്ഥിരമായി തുടരുകയാണെങ്കിൽ, താപനില മാറ്റം പൂജ്യമാണ്. താപനില മാറ്റം പൂജ്യമാണെങ്കിൽ, ആന്തരിക ഊർജ്ജത്തിലെ മാറ്റം പൂജ്യമാണ്. ഒരു വാതകത്തിലെ താപനില മാറ്റവും ആന്തരിക ഊർജ്ജ മാറ്റവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യത്തിലൂടെ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു:
തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നാം നിയമം പ്രയോഗിച്ചാൽ, ഇനിപ്പറയുന്ന ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കും:
താപനില മാറ്റം പൂജ്യമാണെങ്കിൽ, വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലിക്ക് തുല്യമായിരിക്കും. AB പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം കണ്ടെത്താൻ, മുകളിലുള്ള ഗ്രാഫ് അടിസ്ഥാനമാക്കി വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലി നമുക്ക് കണക്കാക്കാം.
വാതകം ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി = വക്രത്തിന് കീഴിലുള്ള വിസ്തീർണ്ണം AB = ത്രികോണത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം + ദീർഘചതുരത്തിന്റെ വിസ്തീർണ്ണം.
പ = ½ (പി2 - പി1)(വി2 - വി1) + പി1(V2 - വി1)
പ = ½ (10 x 105 - 5 x 105)(6-2) + (5 x 10)5)(6-2)
പ = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 10)5)(4)
പ = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
പ = (10 x 105) + (20 x 105)
പ = 30 x 105 ജൂൾ
പ = 30 അന്തരീക്ഷ താപനില
പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം (Q) AB = പ്രക്രിയയിൽ വാതകം ചെയ്യുന്ന ജോലി AB = 30 x 105 ജൂൾ = 30 അന്തരീക്ഷങ്ങൾ.
5. തെർമോഡൈനാമിക്സിൽ, ഒരു ആദർശ വാതകം ഒരു ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് വിധേയമാകുമ്പോൾ...
A. വാതകാവസ്ഥയിൽ മാറ്റം വരുമ്പോൾ താപനില എപ്പോഴും സ്ഥിരമായിരിക്കും.
ബി. എല്ലാ തന്മാത്രകളും വ്യത്യസ്ത വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു
C. എല്ലാ വാതക സാഹചര്യങ്ങളും എപ്പോഴും താപനിലയിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്നു.
ഡി. ഓൺ സുഹു തന്മാത്രാ വേഗത കൂടുന്തോറും
E. വാതക മർദ്ദവും വ്യാപ്തവും മാറുന്നില്ല
ചർച്ച
ഐസോതെർമൽ അല്ലെങ്കിൽ ഐസോതെർമിക് എന്നാൽ സ്ഥിരമായ താപനില എന്നാണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത്.
ശരിയായ ഉത്തരം എ ആണ്.
