ٿرموڊينامڪس - مسئلا ۽ حل
Thermodynamics جو پهريون قانون
1. هيٺ ڏنل گراف PV جي بنياد تي، پروسيس I ۾ گئس پاران ڪيل ڪم جو تناسب، پروسيس II ۾ گئس پاران ڪيل ڪم سان ڇا آهي ؟
ڄاتل سڃاتل:
عمل 1:
دٻاءُ (P) = 20 N/m 2
شروعاتي مقدار (V 1 ) = 10 ليٽر = 10 ڊي ايم 3 = 10 x 10 -3 م 3
آخري مقدار (V 2 ) = 40 ليٽر = 40 dm 3 = 40 x 10 -3 m 3
عمل 2:
عمل (P) = 15 N/m 2
شروعاتي مقدار (V 1 ) = 20 ليٽر = 20 ڊي ايم 3 = 20 x 10 -3 م 3
آخري مقدار (V 2 ) = 60 ليٽر = 60 dm 3 = 60 x 10 -3 m 3
گهربل: گئس جي ڪم جو تناسب
حل:
عمل ۾ گئس پاران ڪيل ڪم I:
ڊبليو = پي Δ وي = پي (وي 2 –وي 1 ) = (20) (40-10) (10 -3 ميٽر 3 ) = (20) (30) (10 -3 ميٽر 3 ) = (600) (10 -3 ميٽر 3 ) = 0.6 ميٽر 3
عمل II ۾ گئس پاران ڪيل ڪم:
ڊبليو = پي Δ وي = پي (وي 2 –وي 1 ) = (15) (60-20) (10 -3 ميٽر 3 ) = (15) (40) (10 -3 ميٽر 3 ) = (600) (10 -3 ميٽر 3 ) = 0.6 ميٽر 3
عمل I ۽ عمل II ۾ گئس پاران ڪيل ڪم جو تناسب:
0.6 م 3 : 0.6 م 3
1: 1
2.
هيٺ ڏنل گراف جي بنياد تي، AB عمل ۾ هيليم گيس ڪهڙو ڪم ڪري ٿي؟
ڄاتل سڃاتل:
دٻاءُ (P) = 2 x 10 5 N/m 2 = 2 x 10 5 پاسڪل
شروعاتي حجم (V 1 ) = 5 سينٽي ميٽر 3 = 5 x 10 -6 م 3
آخري حجم (V 2 ) = 15 سينٽي ميٽر 3 = 15 x 10 -6 م 3
گهربل: پروسيس AB ۾ گئس ذريعي ڪيل ڪم
حل:
ڊبليو = ∆ پي ∆ وي
ڊبليو = پي (وي 2 - وي 1 )
ڊبليو = (2 x 10 5 ) (15 x 10 -6 – 5 x 10 -6 )
ڊبليو = (2 x 10 5 ) (10 x 10 -6 ) = (2 x 10 5 ) (1 x 10 -5 )
ڊبليو = 2 جول
3.
هيٺ ڏنل گراف جي بنياد تي، عمل AB ۾ ڪهڙو ڪم ڪيو ويندو آهي؟
ڄاتل سڃاتل:
شروعاتي دٻاءُ (P 1 ) = 4 Pa = 4 N/m 2
آخري دٻاءُ (P 2 ) = 6 Pa = 6 N/m 2
شروعاتي حجم (V 1 ) = 2 m 3
آخري حجم (V 2 ) = 4 m3
گهربل: ڪم ٿي ويو آهي مان ab پروسيس ڪريان ٿو
حل:
گئس ذريعي ڪيل ڪم = وکر ab هيٺان علائقو
W = ٽڪنڊو جو علائقو + مستطيل جو علائقو
ڊبليو = ½ (6-4) (4-2) + 4 (4-2)
ڊبليو = ½ (2)(2) + 4(2)
ڊبليو = 2 + 8
ڊبليو = 10 جول
4. هيٺ ڏنل گراف جي بنياد تي، ABCA جي عمل ۾ ڇا ڪم ڪيو ويو آهي.
حل:
ڪم (W) = ٽڪنڊي ABC جو علائقو
ڊبليو = ½ (20-10) (6 x 10 5 – 2 x 10 5 )
ڊبليو = ½ (10) (4 x 10 5 )
ڊبليو = (5) (4 x 10 5 )
ڊبليو = 20 x 10 5
ڊبليو = 2 x 10 6 جول
5. هڪ انجن وڏي گرمي پد تي 2000 جول گرمي جذب ڪري ٿو ۽ گهٽ درجه حرارت تي 1200 جول گرمي خارج ڪري ٿو. انجن جي ڪارڪردگي ڪيتري آهي؟
ڄاتل سڃاتل:
گرمي ان پٽ (Q H ) = 2000 جولس
گرمي جي پيداوار (Q L ) = 1200 جولس
انجن پاران ڪيل ڪم (W) = 2000 - 1200 = 800 جولز
گهربل: ڪارڪردگي (e)
حل:
اي = ڊبليو / ق ايڇ
اي = 800/2000
اي = 0.4 x 100٪
اي = 40٪
6. هڪ انجن 960 ڪيلون تي گرمي جذب ڪري ٿو ۽ انجن 576 ڪيلون تي گرمي خارج ڪري ٿو. انجن جي ڪارڪردگي ڪيتري آهي؟
ڄاتل سڃاتل:
وڌ ۾ وڌ گرمي پد (TH · H ) = 960 K
گھٽ درجه حرارت (T L ) = 576 K
گهربل: ڪارڪردگي (e)
حل:
ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي = 0.4 x 100% = 40%
7. هيٺ ڏنل گراف جي بنياد تي، انجن پاران ڪيل ڪم 6000 جولز آهي. انجن پاران هر دائري ۾ خارج ٿيندڙ گرمي ڪيتري آهي؟
ڄاتل سڃاتل:
ڪم (W) = 6000 جول
وڌ ۾ وڌ گرمي پد (TH · H ) = 800 ڪيلون
گھٽ درجه حرارت (TL ) = 300 ڪيلون
گهربل: انجن ذريعي خارج ٿيندڙ گرمي
حل :
ڪارنوٽ (مثالي) ڪارڪردگي:
ڪارنوٽ انجن پاران جذب ٿيل گرمي:
ڊبليو = اي سوال 1
6000 = (0.625) پهريون سوال
سوال 1 = 6000 / 0.625
سوال 1 = 9600
ڪارنوٽ انجن ذريعي خارج ٿيندڙ گرمي:
سوال 2 = سوال 1 – ڊبليو
سوال 2 = 9600 - 6000
ق 2 = 3600 جول
8. ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي 40٪ آهي. جيڪڏهن گرمي 727 ° C تي جذب ٿئي ٿي ته پوءِ گهٽ درجه حرارت ڪيترو هوندو؟
ڄاتل سڃاتل:
ڪارڪردگي (e) = 40% = 40/100 = 0.4
وڌ ۾ وڌ گرمي پد (TH · H ) = 727 ° C + 273 = 1000 K
گهربل: گهٽ درجه حرارت
حل:
ٽي ل = 600 ڪيلون – 273 = 327 ° سي
9. هيٺ ڏنل گراف جي بنياد تي، جيڪڏهن انجن 800 J گرمي جذب ڪري ٿو، ته انجن ڪيترو ڪم ڪري ٿو.
ڄاتل سڃاتل:
وڌ ۾ وڌ گرمي پد (TH · H ) = 600 ڪيلون
گھٽ درجه حرارت (TL ) = 250 ڪيلون
گرمي ان پٽ (Q 1 ) = 800 جولس
گهربل: ڪم (ڊبليو)
حل:
ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي:
ڪم انجن پاران ڪيو ويو:
ڊبليو = اي سوال 1
ڊبليو = (7/12) (800 جولز)
ڊبليو = 466.7 جول
10. ڪارنوٽ انجڻ جو وڌ ۾ وڌ گرمي پد 600 ڪلواٽ آهي. جيڪڏهن انجڻ 600 J گرمي جذب ڪري ٿي ۽ گهٽ ۾ گهٽ گرمي پد 400 ڪلواٽ آهي، ته انجڻ ڪيترو ڪم ڪندو؟
ڄاتل سڃاتل:
گھٽ درجه حرارت (T L ) = 400 K
وڌ ۾ وڌ گرمي پد (TH · H ) = 600 K
گرمي ان پٽ (Q 1 ) = 600 جولس
گهربل: ڪم ڪارنوٽ انجن (ڊبليو) ذريعي ڪيو ويو.
حل:
ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي:
ڪم ڪارنوٽ انجن ذريعي ڪيو ويو:
ڊبليو = اي سوال 1
ڊبليو = (1/3)(600) = 200 جول
- ٿرموڊائنامڪس جو بنيادي مرڪز ڇا آهي؟ جواب: ٿرموڊينامڪس توانائي جي مطالعي، ان جي تبديلين، ۽ مادي سان ان جي تعلق تي ڌيان ڏئي ٿو، خاص طور تي توازن واري نظام ۾.
- ٿرموڊائنامڪس جو صفرو قانون گرمي پد سان ڪيئن لاڳاپيل آهي؟ جواب: صفر جو قانون ٻڌائي ٿو ته جيڪڏهن ٻه نظام ٽئين نظام سان حرارتي توازن ۾ آهن، ته پوءِ اهي هڪ ٻئي سان حرارتي توازن ۾ آهن. اهو هڪ ملڪيت جي وجود کي ظاهر ڪري ٿو جنهن کي گرمي پد سڏيو ويندو آهي، جيڪو حرارتي توازن ۾ سڀني نظامن لاءِ ساڳيو آهي.
- ٿرموڊائنامڪس جو پهريون قانون ڇا بيان ڪري ٿو؟ جواب: پهريون قانون، جنهن کي توانائي جي تحفظ جو قانون پڻ چيو ويندو آهي، اهو ٻڌائي ٿو ته توانائي پيدا يا تباهه نه ٿي ڪري سگهجي، صرف هڪ شڪل کان ٻئي شڪل ۾ تبديل ٿي سگهي ٿي. هڪ بند نظام ۾، اندروني توانائي ۾ تبديلي سسٽم ۾ شامل ڪيل گرمي جي برابر آهي گھٽائي سسٽم پاران ان جي چوڌاري ڪيل ڪم.
- قدرتي عملن جي هدايت کي سمجهڻ لاءِ ٿرموڊائنامڪس جو ٻيو قانون ڇو اهم آهي؟ جواب: ٻيو قانون ٻڌائي ٿو ته هڪ الڳ ٿيل نظام جي اينٽراپي (يا خرابي) هميشه وڌي ٿي يا مستقل رهي ٿي. اهو حڪم ڏئي ٿو ته توانائي خود بخود منتشر ٿئي ٿي جيڪڏهن ائين ڪرڻ کان روڪيو نه وڃي، قدرتي عملن کي هدايت فراهم ڪري ٿي ۽ بنيادي طور تي وضاحت ڪري ٿي ته ڪجهه عمل خود بخود ڇو ٿين ٿا جڏهن ته ٻيا نه ٿا ٿين.
- اينٽراپي ڇا آهي، ۽ اهو ڪنهن نظام ۾ خرابي سان ڪيئن لاڳاپيل آهي؟ جواب: اينٽراپي هڪ نظام ۾ توانائي جي مقدار جو هڪ ماپ آهي جيڪو ڪم ڪرڻ لاءِ دستياب ناهي. ان کي اڪثر ڪري نظام جي خرابي يا بي ترتيبي جي ماپ طور پڻ بيان ڪيو ويندو آهي. عام طور تي، وڌيڪ اينٽراپي وڏي خرابي يا بي ترتيبي سان ملندڙ جلندڙ آهي.
- ٿرموڊائنامڪس جو ٽيون قانون ڪيئن مڪمل صفر تي هڪ مڪمل ڪرسٽل جي اينٽراپي کي بيان ڪري ٿو؟ جواب: ٽيون قانون ٻڌائي ٿو ته هڪ مڪمل ڪرسٽل جي اينٽراپي مطلق صفر گرمي پد (0 ڪيلون) تي بلڪل صفر آهي. ان جو مطلب آهي ته هن درجه حرارت تي، نظام مڪمل طور تي ترتيب ڏنل آهي.
- گرمي ٿڌي جسم کان گرم جسم ڏانهن پاڻمرادو ڇو نه ٿي هلي سگهي؟ جواب: هي رويو ٿرموڊائنامڪس جي ٻئي قانون جو نتيجو آهي. جيڪڏهن گرمي هڪ ٿڌي جسم کان گرم جسم ڏانهن خود بخود وهندي، ته اهو نظام جي مجموعي اينٽراپي ۾ گهٽتائي جو سبب بڻجندو، جيڪو قدرتي عملن جي پسند نه آهي.
- ٿرموڊائنامڪس ۾ الڳ ٿيل، بند ۽ کليل نظام ۾ ڇا فرق آهي؟ جواب: هڪ الڳ ٿيل نظام توانائي يا مادو پنهنجي آس پاس جي ماحول سان مٽائي نٿو سگهي. هڪ بند نظام توانائي مٽائي سگهي ٿو پر اهو پنهنجي آس پاس جي ماحول سان ڪو فرق نٿو رکي. هڪ کليل نظام توانائي ۽ مادو ٻنهي کي پنهنجي آس پاس جي ماحول سان مٽائي سگهي ٿو.
- ٿرموڊائنامڪس ۾ "ڪم" جو تصور روزمره جي استعمال کان ڪيئن مختلف آهي؟ جواب: ٿرموڊائنامڪس ۾، "ڪم" توانائي جي منتقلي جي عمل کي ظاهر ڪري ٿو جتي ڪنهن شيءِ تي لاڳو ڪيل قوتون ان کي قوت جي متوازي طرف منتقل ڪن ٿيون. مثال طور، جڏهن هڪ گئس پسٽن جي خلاف وڌندي آهي، ته اهو پسٽن تي ڪم ڪندو آهي. هي "ڪم" جي روزمره جي استعمال جي مقابلي ۾ هڪ وڌيڪ مخصوص تعريف آهي، جنهن جو مطلب صرف ڪو به ڪم يا سرگرمي ٿي سگهي ٿو.
-
ڪارنوٽ چڪر ڇا آهي، ۽ اهو ٿرموڊائنامڪس ۾ ڇو اهم آهي؟ جواب : ڪارنوٽ چڪر هڪ مثالي ٿرموڊائنامڪ چڪر آهي جيڪو ڪارڪردگي تي هڪ مٿئين حد فراهم ڪري ٿو جيڪا ڪو به ڪلاسيڪل ٿرموڊائنامڪ انجن گرمي کي ڪم ۾ تبديل ڪرڻ دوران حاصل ڪري سگهي ٿو (يا ان جي برعڪس). اهو اهم آهي ڇاڪاڻ ته اهو گرمي جي ذخيرن جي گرمي پد جي بنياد تي هڪ بنيادي ڪارڪردگي جي حد مقرر ڪري ٿو جن جي وچ ۾ هڪ انجن هلندي آهي.
