തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമം

മാറ്റാനാവാത്ത തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകളെ വിശദീകരിക്കാൻ, ശാസ്ത്രജ്ഞർ തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം രൂപപ്പെടുത്തി. പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഏതൊക്കെ പ്രക്രിയകൾ സംഭവിക്കാം, ഏതൊക്കെ പ്രക്രിയകൾ സംഭവിക്കാൻ കഴിയില്ല എന്ന് തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം വിശദീകരിക്കുന്നു. ആർ‌ജെ‌ഇ ക്ലോഷ്യസ് (1822-1888) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രസ്താവന നടത്തി:

സ്വാഭാവികമായും, താപം ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു; സ്വാഭാവികമായും, താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കളിലേക്ക് താപം നീങ്ങുന്നില്ല (താപവൈദ്യശാസ്ത്രത്തിന്റെ രണ്ടാം നിയമം - ക്ലോഷ്യസിന്റെ പ്രസ്താവന).

ക്ലോഷ്യസിന്റെ പ്രസ്താവന തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിലെ പ്രത്യേക പ്രസ്താവനകളിൽ ഒന്നാണ്. താപ കൈമാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു പ്രക്രിയയ്ക്ക് മാത്രമേ ഇത് ബാധകമാകൂ എന്നതിനാലാണ് ഇതിനെ പ്രത്യേക പ്രസ്താവന എന്ന് വിളിക്കുന്നത്. ഈ പ്രസ്താവന മറ്റ് പ്രക്രിയകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടതല്ലാത്തതിനാൽ, നമുക്ക് കൂടുതൽ പൊതുവായ ഒരു പ്രസ്താവന ആവശ്യമാണ്. തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാം നിയമത്തിന്റെ ഒരു പൊതു പ്രസ്താവനയുടെ വികസനം താപ എഞ്ചിനുകളുടെ പഠനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. അതിനാൽ, നമ്മൾ ആദ്യം എഞ്ചിൻ താപത്തെക്കുറിച്ച് ചർച്ച ചെയ്യുന്നു.

കൂടുതല് വായിക്കുക

തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകൾ: ഐസോതെർമൽ അഡിയബാറ്റിക് ഐസോകോറിക് ഐസോബാറിക്

ലേഖനം തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകൾ : ഐസോതെർമൽ അഡിയബാറ്റിക് ഐസോകോറിക് ഐസോബാറിക്

ഐസോതെർമൽ, ഐസോകോറിക്, ഐസോബാറിക്, അഡിയബാറ്റിക് എന്നിങ്ങനെ നാല് തെർമോഡൈനാമിക് പ്രക്രിയകളുണ്ട്.

ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയ (സ്ഥിരമായ താപനില)

ഒരു ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയയിൽ, സിസ്റ്റത്തിന്റെ താപനില സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുന്നു. സൈദ്ധാന്തികമായി, വിശകലനം ചെയ്ത സിസ്റ്റം ഒരു ആദർശ വാതകമാണ്. ആദർശ വാതക താപനില ആദർശ ആന്തരിക വാതക ഊർജ്ജത്തിന് (U = 3/2 n RT) നേർ അനുപാതത്തിലാണ്. T മാറുന്നില്ല, അതിനാൽ U യും മാറുന്നില്ല. അങ്ങനെ, ഐസോതെർമൽ പ്രക്രിയയിൽ പ്രയോഗിച്ചാൽ, തെർമോഡൈനാമിക് സമവാക്യത്തിന്റെ ആദ്യ നിയമം ഇപ്രകാരമാണ്:

കൂടുതല് വായിക്കുക

തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ഒന്നാം നിയമം

താപവൈദ്യുത പ്രക്രിയ

താപനില വ്യത്യാസം കാരണം ഒരു വസ്തുവിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് നീങ്ങുന്ന ഊർജ്ജമാണ് താപം (Q). സിസ്റ്റങ്ങളെയും പരിസ്ഥിതികളെയും കുറിച്ച് പറഞ്ഞാൽ, താപനില വ്യത്യാസം കാരണം സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് പരിസ്ഥിതിയിലേക്ക് നീങ്ങുന്ന ഊർജ്ജമോ പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് നീങ്ങുന്ന ഊർജ്ജമോ ആണ് താപം. സിസ്റ്റത്തിന്റെ താപനില ആംബിയന്റ് താപനിലയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് പരിസ്ഥിതിയിലേക്ക് താപം പ്രവഹിക്കും. ആംബിയന്റ് താപനില സിസ്റ്റത്തിന്റെ താപനിലയേക്കാൾ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് താപം പ്രവഹിക്കും.

താപനില വ്യത്യാസം കാരണം ചലിക്കുന്ന ഊർജ്ജമാണ് താപം (Q), അതേസമയം പ്രവൃത്തി (W) പ്രവൃത്തിയിലൂടെയുള്ള ഊർജ്ജ കൈമാറ്റവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സിസ്റ്റം പരിസ്ഥിതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ഊർജ്ജം സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് പരിസ്ഥിതിയിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു. നേരെമറിച്ച്, പരിസ്ഥിതി സിസ്റ്റത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, ഊർജ്ജം പരിസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു.

കൂടുതല് വായിക്കുക

ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികളിൽ ഗതികോർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമം ബാധകമല്ല. കൂട്ടിയിടിക്കുന്ന രണ്ട് വസ്തുക്കളിൽ ഒരു ബാഹ്യബലവും പ്രവർത്തിക്കാത്ത സാഹചര്യത്തിൽ മാത്രമേ ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികളിൽ ആക്കം സംരക്ഷണ നിയമം ബാധകമാകൂ. ഒരു ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയിൽ, കൂട്ടിയിടിക്ക് ശേഷം രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഒരുമിച്ച് നിൽക്കുകയോ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണ ചോദ്യം 1.

രണ്ട് വസ്തുക്കൾക്ക് ഒരേ പിണ്ഡമുണ്ട്, അതായത് 1 കിലോഗ്രാം. വസ്തു 1 ഒരു പരന്ന തലത്തിൽ 10 മീ/സെക്കൻഡ് വേഗതയിൽ നീങ്ങുകയും നിശ്ചലമായ രണ്ടാമത്തെ വസ്തുവിൽ കൂട്ടിയിടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കൂട്ടിയിടിക്കലിനുശേഷം, രണ്ട് വസ്തുക്കളും ഒരുമിച്ച് പറ്റിനിൽക്കുന്നു. കൂട്ടിയിടിക്കലിനുശേഷം രണ്ട് വസ്തുക്കളുടെയും വേഗത എത്രയാണ്?

കൂടുതല് വായിക്കുക

ഭാഗികമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

ഭാഗികമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

ഭാഗികമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികളിൽ, ആക്കം സംരക്ഷണ നിയമം ബാധകമാണ്, അതേസമയം ഗതികോർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമം ബാധകമല്ല. ഒരു കൂട്ടിയിടി സംഭവിക്കുന്ന സമയത്ത്, കുറച്ച് ഗതികോർജ്ജം ശബ്ദ ഊർജ്ജമായും, താപ ഊർജ്ജമായും, ആന്തരിക ഊർജ്ജമായും പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇലാസ്റ്റിക് എന്ന വാക്കിന്റെ ഉപയോഗം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് കൂട്ടിയിടിക്കലിനുശേഷം, രണ്ട് വസ്തുക്കളും ഒരുമിച്ച് പറ്റിനിൽക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് പുറത്തേക്ക് ചാടുന്നു എന്നാണ്.

രണ്ട് മാർബിളുകളുടെയോ രണ്ട് പൂൾ ബോളുകളുടെയോ ഏകമാന കൂട്ടിയിടിയാണ് ഭാഗികമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയുടെ ഒരു ഉദാഹരണം.

കൂടുതല് വായിക്കുക

രേഖീയ ആവേഗത്തിന്റെ സംരക്ഷണം

രേഖീയ ആവേഗത്തിന്റെ സംരക്ഷണം

കൂട്ടിയിടിക്കുന്ന രണ്ട് വസ്തുക്കളിൽ ബാഹ്യബലം പ്രവർത്തിക്കുന്നില്ലെങ്കിൽ, കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിന് മുമ്പുള്ള വസ്തുക്കളുടെ ആക്കം കൂട്ടിയിടിക്ക് ശേഷമുള്ള വസ്തുക്കളുടെ ആക്കം തുല്യമാണെന്ന് രേഖീയ ആക്കം സംരക്ഷണ നിയമം പറയുന്നു.

p1 + പി2 = പേജ്1 ' + പി2 ' ………………….. സമവാക്യം 1.4

m1 v1 + മീ2 v2 = എം1 v1 ' + മീ2 v2 '

കൂട്ടിയിടിക്കലിനുശേഷം രണ്ട് വസ്തുക്കളും ഒരുമിച്ച് പറ്റിപ്പിടിച്ചാൽ,

m1 v1 + മീ2 v2 = (മീ1 + മീ2 ) വി'

കൂടുതല് വായിക്കുക

പൂർണ്ണമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

പൂർണ്ണമായി ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികൾ

കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതിനു മുമ്പുള്ള ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും മൊമെന്റം അല്ലെങ്കിൽ ഗതികോർജ്ജം കൂട്ടിയിടിക്കലിനു ശേഷമുള്ള ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും മൊമെന്റത്തിനും ഗതികോർജ്ജത്തിനും തുല്യമാണെങ്കിൽ രണ്ട് വസ്തുക്കളുടെ കൂട്ടിയിടിയെ പൂർണ്ണ ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടി എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, മൊമെന്റം സംരക്ഷണ നിയമവും ഗതികോർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമവും പൂർണ്ണ ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടികളിൽ ബാധകമാണ്. ഇലാസ്റ്റിക് എന്ന വാക്കിന്റെ ഉപയോഗം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് കൂട്ടിയിടിക്കലിനുശേഷം, രണ്ട് വസ്തുക്കൾ ഒരുമിച്ച് പറ്റിനിൽക്കുന്നില്ല അല്ലെങ്കിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ല, മറിച്ച് പുറത്തേക്ക് ചാടുന്നു എന്നാണ്. ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും മൊമെന്റം സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.

ഓരോ വസ്തുവിന്റെയും ആക്കം സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.

കൂടുതല് വായിക്കുക

വർക്ക്-മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജ തത്വം

വർക്ക്-മെക്കാനിക്കൽ ഊർജ്ജ തത്വം

കൃതി-ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നത്, നെറ്റ് വർക്ക് അല്ലെങ്കിൽ നെറ്റ് ഫോഴ്‌സ് ചെയ്യുന്ന ജോലി ഗതികോർജ്ജത്തിലെ മാറ്റത്തിന് തുല്യമാണെന്ന്.

Wവല = TOt – ടുo = 1/2 മീ(v)t2 - വിo2)

Wവല = യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തി, യാഥാസ്ഥിതികമല്ലാത്ത ശക്തി എന്നിങ്ങനെ രണ്ട് തരം ശക്തികളുണ്ട്. അതിനാൽ, ഒരു യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തി ചെയ്യുന്ന ജോലിയും യാഥാസ്ഥിതികമല്ലാത്ത ശക്തി ചെയ്യുന്ന ജോലിയും ചേർന്നതാണ് നെറ്റ് വർക്ക് എന്ന് കണക്കാക്കാം.

Wc + പnc = Δകെഇ

കൂടുതല് വായിക്കുക

യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തികൾ ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജം

യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തികൾ ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി സാധ്യതയുള്ള ഊർജ്ജം

ഒരു വസ്തു ലംബമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുകയും പരമാവധി ഉയരത്തിലെത്തിയ ശേഷം അതിന്റെ പ്രാരംഭ സ്ഥാനത്തേക്ക് മടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നത് നിരീക്ഷിക്കുക. വസ്തു ലംബമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, ഭാരം വസ്തുവിൽ നെഗറ്റീവ് പ്രവർത്തനം നടത്തുന്നു. വസ്തു മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, വസ്തുവിന്റെ ഉയരം വർദ്ധിക്കുന്നു. അതിനാൽ, വസ്തുവിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയും വർദ്ധിക്കുന്നു. ഭാരം നടത്തുന്ന നെഗറ്റീവ് പ്രവർത്തനം വസ്തുവിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ പൊട്ടൻഷ്യൽ എനർജിയുടെ (PE) വർദ്ധനവിന് തുല്യമാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

കൂടുതല് വായിക്കുക

യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തിയും യാഥാസ്ഥിതികമല്ലാത്ത ശക്തിയും

യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തിയും യാഥാസ്ഥിതികമല്ലാത്ത ശക്തിയും

1. യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തി

1.1 ഭാരം (ആഴ്ച)

യാഥാസ്ഥിതിക ശക്തിയും യാഥാസ്ഥിതികമല്ലാത്ത ശക്തിയും 1ഒരു വസ്തു ലംബമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുകയും പിന്നീട് പരമാവധി ഉയരത്തിൽ എത്തുകയും തുടർന്ന് അതിന്റെ പ്രാരംഭ സ്ഥാനത്തേക്ക് താഴേക്ക് നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നത് നിരീക്ഷിക്കുക. h ലംബമായി മുകളിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, ഭാരം സ്ഥാനചലനത്തിന് വിപരീത ദിശയിലാണ്. അങ്ങനെ, ഭാരം വസ്തുവിൽ നെഗറ്റീവ് പ്രവർത്തനം നടത്തുന്നു. 

W = wh (കോസ് 180)o) = – wh = – mgh

പരമാവധി ഉയരത്തിലെത്തിയ ശേഷം, വസ്തു അതിന്റെ പ്രാരംഭ സ്ഥാനത്തേക്ക് h കൊണ്ട് താഴേക്ക് നീങ്ങുന്നു. താഴേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, ഭാരം സ്ഥാനചലനത്തിന്റെ അതേ ദിശയിലായിരിക്കും. സ്ഥാനചലനത്തിന്റെ അതേ ദിശയിലായതിനാൽ, ഭാരം പോസിറ്റീവ് പ്രവർത്തനം നടത്തുന്നു.

കൂടുതല് വായിക്കുക