ഹീറ്റ് എഞ്ചിന്റെ കാര്യക്ഷമത എങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിക്കാമെന്ന് കണ്ടെത്താൻ , സാഡി കാർനോട്ട് (1796-1832) എന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞൻ 1824-ൽ ഒരു ആദർശ സൈദ്ധാന്തിക കലോറിക് യന്ത്രം പരിശോധിച്ചു. ആ സമയത്ത്, തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ആദ്യ നിയമമോ തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമമോ രൂപപ്പെടുത്തിയിരുന്നില്ല. താപം ഊർജ്ജമാണെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഇതുവരെ അറിയാത്തതിനാൽ ആദ്യ നിയമം രൂപപ്പെടുത്തിയിട്ടില്ല. 1830-കളിൽ ജൂളും സഹപ്രവർത്തകരും പരീക്ഷണം നടത്തിയ ശേഷം, താപനില വ്യത്യാസങ്ങൾ കാരണം ചലിക്കുന്ന ഊർജ്ജമാണ് താപം എന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തി. അതിനാൽ, 1830-ന് ശേഷമാണ് തെർമോഡൈനാമിക്സിന്റെ ആദ്യ നിയമം രൂപപ്പെടുത്തിയത്. 1824-ൽ സാഡി കാർനോട്ട് സൈദ്ധാന്തിക ഐഡിയൽ കലോറിക് എഞ്ചിനെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം നടത്തിയിരുന്നു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണം യഥാർത്ഥത്തിൽ ആവി എഞ്ചിന്റെ കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുക എന്നതായിരുന്നു. അക്കാലത്തെ മിക്ക ആവി എഞ്ചിനുകളും കാര്യക്ഷമത കുറഞ്ഞവയായിരുന്നു.
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.
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:
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.
തിരശ്ചീന തരംഗങ്ങൾ - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും
1. ജലോപരിതല തരംഗങ്ങളുടെ രണ്ട് ഗർത്തങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം 20 മീ. ഒരു വസ്തു ജലോപരിതലത്തിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നതിനാൽ കമ്പന ചലനം അനുഭവപ്പെടുന്നു. ഒരു കമ്പനത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാനുള്ള സമയം 4 സെക്കൻഡ് ആണെങ്കിൽ, തിരമാലയുടെ വേഗത …. m/s ആണ്.
A. 20
B. 15
C. 10
D. 5
അറിയപ്പെടുന്നത്:
മെക്കാനിക്കൽ തരംഗങ്ങളുടെ വേഗത - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും.
1. 25 മീറ്റർ കയറിൽ തിരശ്ചീന തരംഗത്തിന്റെ വേഗത 50 m/s ആണ്. കയറിന്റെ പിരിമുറുക്ക ബലം 200 N ആണ്. കയറിന്റെ പിണ്ഡം നിർണ്ണയിക്കുക.
എ. 0.08 കിലോ
ബി. 0.5 കിലോ
സി 0.8 കിലോ
ഡി. 2.0 കിലോ
അറിയപ്പെടുന്നത്:
ലഘു ഹാർമോണിക് ചലനം - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും
1. ഒരു വസ്തു 5 Hz ആവൃത്തിയിൽ വലത്തോട്ടും ഇടത്തോട്ടും വൈബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. വസ്തു സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ നിന്ന് വലത്തോട്ടുള്ള പരമാവധി സ്ഥാനചലനത്തിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു . വലത്തോട്ടുള്ള പരമാവധി സ്ഥാനചലനത്തിൽ പതിനൊന്ന് തവണ എത്താൻ ആവശ്യമായ സമയ ഇടവേള നിർണ്ണയിക്കുക.
A. 2.05
B. 2.20
C. 2.25
D. 2.50
അറിയപ്പെടുന്നത്:
സിമ്പിൾ പെൻഡുലം - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും
1. രണ്ട് ലളിത പെൻഡുലങ്ങൾ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത സ്ഥലങ്ങളിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. രണ്ടാമത്തെ പെൻഡുലത്തിന്റെ നീളം ആദ്യത്തെ പെൻഡുലത്തിന്റെ നീളത്തിന്റെ 0.4 മടങ്ങാണ്, രണ്ടാമത്തെ പെൻഡുലം അനുഭവിക്കുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണ ത്വരണം ആദ്യത്തെ പെൻഡുലം അനുഭവിക്കുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണ ത്വരണത്തിന്റെ 0.9 മടങ്ങാണ് . ആദ്യത്തെ പെൻഡുലത്തിന്റെയും രണ്ടാമത്തെ പെൻഡുലത്തിന്റെയും ആവൃത്തിയുടെ താരതമ്യം നിർണ്ണയിക്കുക.
എ. 2/3
B. 3 / 2
സി 4/9
ഡി. 9/4
ശബ്ദതരംഗങ്ങളുടെ അനുരണനം - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും
1. ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് A വൈബ്രേറ്റ് ചെയ്ത ശേഷം, ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് B വൈബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു. ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് B വൈബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു കാരണം…..
A. ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് A യ്ക്കും ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് B യുടെയും അതേ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് ഉണ്ട്.
ബി. രണ്ട് ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്കുകളും ഒരേ റെസൊണൻസ് ബോക്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
C. ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് B യും ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്ക് A യും തമ്മിലുള്ള അതേ ആവൃത്തിയാണ്.
D. രണ്ട് ട്യൂണിംഗ് ഫോർക്കുകളും ഉണ്ടാക്കുന്ന ശബ്ദങ്ങളുടെ ശബ്ദം ഒന്നുതന്നെയാണ്.
പരിഹാരം
ദ്രാവകങ്ങളുടെ മർദ്ദം - പ്രശ്നങ്ങളും പരിഹാരങ്ങളും
1.
ഗുരുത്വാകർഷണം മൂലമുള്ള ത്വരണം 10 N/kg ആണ്. മുകളിലുള്ള വെള്ളം അമർത്തുന്ന മത്സ്യത്തിന്റെ ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം 6 സെ.മീ 2 ആണ് . മത്സ്യത്തിന് മുകളിലുള്ള ജലത്തിന്റെ ശക്തി മത്സ്യത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തി നിർണ്ണയിക്കുക.
അറിയപ്പെടുന്നത്: