भौतिकशास्त्र

उष्णता इंजिनाची कार्यक्षमता कशी वाढवायची हे शोधण्यासाठी , सादी कार्नो (१७९६-१८३२) नावाच्या एका फ्रेंच शास्त्रज्ञाने १८२४ मध्ये एका आदर्श सैद्धांतिक कॅलरीक इंजिनाचा अभ्यास केला. त्या वेळी, थर्मोडायनॅमिक्सचा पहिला नियम किंवा दुसरा नियम तयार झाला नव्हता. पहिला नियम तयार झाला नव्हता कारण शास्त्रज्ञांना अजून हे माहित नव्हते की उष्णता ही एक ऊर्जा आहे. १८३० च्या दशकात ज्यूल आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी प्रयोग केल्यानंतर, शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले की उष्णता ही एक ऊर्जा आहे जी तापमानातील फरकामुळे प्रवाहित होते. त्यामुळे, थर्मोडायनॅमिक्सचा पहिला नियम १८३० नंतर तयार झाला. सादी कार्नो १८२४ मध्ये सैद्धांतिक आदर्श कॅलरीक इंजिनावर संशोधन करत होते. त्यांचे संशोधन वास्तविकपणे वाफेच्या इंजिनाची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी होते. त्या काळातील बहुतेक वाफेची इंजिने कमी कार्यक्षम होती.

अधिक वाचा

अपरिवर्तनीय ऊष्मागतिक प्रक्रियांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी, शास्त्रज्ञांनी ऊष्मागतिकीचा दुसरा नियम मांडला. ऊष्मागतिकीचा दुसरा नियम स्पष्ट करतो की विश्वात कोणत्या प्रक्रिया घडू शकतात आणि कोणत्या घडू शकत नाहीत. आर. जे. ई. क्लॉसियस (१८२२-१८८८) नावाच्या एका शास्त्रज्ञाने खालील विधान केले:

नैसर्गिकरित्या, उष्णता जास्त तापमानाच्या वस्तूंपासून कमी तापमानाच्या वस्तूंकडे जाते; नैसर्गिकरित्या, उष्णता कमी तापमानाच्या वस्तूंपासून जास्त तापमानाच्या वस्तूंकडे जात नाही (उष्मागतिकीचा दुसरा नियम—क्लॉसियसचे विधान).

क्लॉसियसचे विधान हे ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाच्या विशेष विधानांपैकी एक आहे. याला विशेष विधान म्हटले जाते कारण ते केवळ उष्णता हस्तांतरणाशी संबंधित असलेल्या एकाच प्रक्रियेला लागू होते. हे विधान इतर प्रक्रियांशी संबंधित नसल्यामुळे, आपल्याला एका अधिक सामान्य विधानाची आवश्यकता असते. ऊष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाच्या सामान्य विधानाचा विकास उष्णता इंजिनांच्या अभ्यासावर आधारित आहे. म्हणून, आपण प्रथम इंजिनातील उष्णतेवर चर्चा करू.

अधिक वाचा

लेख थर्मोडायनामिक प्रक्रिया : समतापी रुद्धोष्म समआयतन समदाबी

चार थर्मोडायनामिक प्रक्रिया आहेत, त्या म्हणजे समतापी, समआयतन, समदाबी आणि रुद्धोष्म प्रक्रिया.

समतापी प्रक्रिया (स्थिर तापमान)

समतापी प्रक्रियेमध्ये, प्रणालीचे तापमान स्थिर ठेवले जाते. सैद्धांतिकदृष्ट्या, विश्लेषित प्रणाली एक आदर्श वायू आहे. आदर्श वायूचे तापमान हे आदर्श वायूच्या अंतर्गत ऊर्जेशी (U = 3/2 n RT) समप्रमाणात असते. T बदलत नाही, म्हणून U सुद्धा बदलत नाही. अशाप्रकारे, जर हे समतापी प्रक्रियेला लागू केले, तर औष्णिक गतिकीच्या समीकरणाचा पहिला नियम असा होतो:

अधिक वाचा

थर्मोडायनामिक प्रक्रिया

उष्णता (Q) ही तापमानातील फरकामुळे एका वस्तूपासून दुसऱ्या वस्तूकडे जाणारी ऊर्जा आहे. प्रणाली आणि वातावरणाच्या बाबतीत, उष्णता म्हणजे तापमानातील फरकामुळे प्रणालीकडून वातावरणाकडे किंवा वातावरणाकडून प्रणालीकडे जाणारी ऊर्जा होय. जर प्रणालीचे तापमान सभोवतालच्या तापमानापेक्षा जास्त असेल, तर उष्णता प्रणालीकडून वातावरणाकडे प्रवाहित होईल. जर सभोवतालचे तापमान प्रणालीच्या तापमानापेक्षा जास्त असेल, तर उष्णता वातावरणाकडून प्रणालीकडे प्रवाहित होईल.

उष्णता (Q) ही तापमानातील फरकामुळे होणारी ऊर्जा आहे, तर कार्य (W) हे कार्याद्वारे होणाऱ्या ऊर्जा हस्तांतरणाशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, जर प्रणाली पर्यावरणावर कार्य करत असेल, तर ऊर्जा प्रणालीकडून पर्यावरणाकडे जाते. याउलट, जर पर्यावरण प्रणालीवर कार्य करत असेल, तर ऊर्जा पर्यावरणाकडून प्रणालीकडे जाते.

अधिक वाचा