තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් කිහිපයකට යෙදීම.

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් කිහිපයකට යෙදීම පිළිබඳ ලිපිය

මීට පෙර, අපි තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය සාකච්ඡා කළ අතර පද්ධතියක් මඟින් සිදු කරන කාර්යය විශ්ලේෂණය කළෙමු . මෙවර, තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් හතරකදී තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ යෙදුම් කිහිපයක් අපි පරීක්ෂා කරන්නෙමු. මෙම ක්‍රියාවලීන් හතර සමස්ථානික, සමස්ථානික, සමස්ථානික සහ ස්ථිරතාපී වේ. මෙම පද ග්‍රීක භාෂාවෙන් ව්‍යුත්පන්න වී ඇත.

සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලිය (නියත උෂ්ණත්වය)

පළමුව, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකට යෙදීම සමාලෝචනය කරමු. සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය නියතව තබා ගනී. න්‍යායාත්මකව අප විශ්ලේෂණය කරන පද්ධතිය පරිපූර්ණ වායුවකි. පරිපූර්ණ වායුවක උෂ්ණත්වය පරිපූර්ණ වායුවේ අභ්‍යන්තර ශක්තියට සෘජුවම සමානුපාතික වේ (U = 3/2 nRT). T නියතව පවතින බැවින්, U ද නියතව පවතී. එබැවින්, සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකට යොදන විට, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය සඳහා සමීකරණය:

මෙම ප්‍රතිඵල අනුව නිගමනය කළ හැක්කේ සමෝෂ්ණී ක්‍රියාවලියකදී (නියත උෂ්ණත්වය), පද්ධතියට එකතු කරන තාපය (Q) පද්ධතිය විසින් වැඩ කිරීමට (W) භාවිතා කරන බවයි.

සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකදී පද්ධති පීඩනයේ සහ පරිමාවේ සිදුවන වෙනස්කම් පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් දක්වා ඇත.

මුලදී පද්ධති පරිමාව = V₁ (කුඩා පරිමාව) සහ පද්ධති පීඩනය = P₁ (අධි පීඩනය). පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය නියතව තබා ගැනීම සඳහා, පද්ධතියට තාපය එකතු කළ පසු, පද්ධතිය ප්‍රසාරණය වී අවට පරිසරය මත ක්‍රියා කරයි. පද්ධතිය අවට පරිසරය මත ක්‍රියා කළ පසු, පද්ධතියේ පරිමාව V ට වෙනස් වේ.₂ (පද්ධති පරිමාව වැඩි වේ) සහ පද්ධති පීඩනය P දක්වා වෙනස් වේ.₂ (පද්ධති පීඩනය අඩු වේ). ක්‍රියාවලිය අතරතුර පද්ධති පීඩනය නිතිපතා වෙනස් නොවන නිසා ප්‍රස්ථාරය වක්‍ර වී ඇත. පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද වැඩ ප්‍රමාණය = සෙවන ලද ප්‍රදේශය.

ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලිය

ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියට තාපයක් එකතු කිරීම හෝ එයින් පිටවීම සිදු නොවේ (Q = 0). සංවෘත, හොඳින් හුදකලා වූ පද්ධතිවල ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලීන් සිදුවිය හැකිය. හොඳින් හුදකලා වූ සංවෘත පද්ධතියක් සඳහා, සාමාන්‍යයෙන් පද්ධතියට ගලා යන හෝ එයින් පිටවන තාපයක් නොමැත. සංවෘත, හුදකලා නොවන පද්ධතිවල ද ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලීන් සිදුවිය හැකිය.

මෙම අවස්ථාවේ දී, ක්‍රියාවලිය ඉතා ඉක්මනින් සිදු කළ යුතු අතර එමඟින් තාපය පද්ධතියට හෝ ඉන් පිටතට ගලා යාමට කාලය නොමැත. ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකට යොදන විට, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියම සමීකරණය මෙම ස්වරූපයට වෙනස් වේ:

පද්ධතිය ඉක්මනින් සම්පීඩනය කළහොත් (පද්ධතිය මත වැඩ සිදු කෙරේ), කාර්යය සෘණ වේ. W සෘණ වන බැවින්, U ධනාත්මක වේ (පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වේ). අනෙක් අතට, පද්ධතිය ඉක්මනින් ප්‍රසාරණය වුවහොත් හෝ පුළුල් වුවහොත් (පද්ධතිය ක්‍රියා කරයි), W ධනාත්මක වේ. W ධනාත්මක බැවින්, U සෘණ වේ (පද්ධතියේ ශක්තිය අඩු වේ). පද්ධතියේ ශක්තිය (පරිපූර්ණ වායුව) උෂ්ණත්වයට සෘජුවම සමානුපාතික වේ (U = 3/2 nRT), එබැවින් පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වුවහොත් පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය ද වැඩි වේ. අනෙක් අතට, පද්ධතියේ ශක්තිය අඩු වුවහොත් පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය අඩු වේ.

ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී පද්ධතියේ පීඩනයේ සහ පරිමාවේ සිදුවන වෙනස්කම් පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් දක්වා ඇත.

පද්ධතිය ඉක්මනින් සම්පීඩනය කළහොත් (පද්ධතිය මත වැඩ සිදු කෙරේ), කාර්යය සෘණ වේ. W සෘණ වන බැවින්, U ධනාත්මක වේ (පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වේ). අනෙක් අතට, පද්ධතිය ඉක්මනින් ප්‍රසාරණය වුවහොත් හෝ පුළුල් වුවහොත් (පද්ධතිය ක්‍රියා කරයි), W ධනාත්මක වේ. W ධනාත්මක බැවින්, U සෘණ වේ (පද්ධතියේ ශක්තිය අඩු වේ). පද්ධතියේ ශක්තිය (පරිපූර්ණ වායුව) උෂ්ණත්වයට සෘජුවම සමානුපාතික වේ (U = 3/2 nRT), එබැවින් පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වුවහොත් පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය ද වැඩි වේ. අනෙක් අතට, පද්ධතියේ ශක්තිය අඩු වුවහොත් පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය අඩු වේ.

ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී පද්ධතියේ පීඩනයේ සහ පරිමාවේ සිදුවන වෙනස්කම් පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් දක්වා ඇත.

මෙම ප්‍රස්ථාරයේ (වක්‍ර 1-2) ස්ථිරතාපී වක්‍රයට වඩා බෑවුම් සහිතයි (වක්‍ර 1-3). මෙම බෑවුමේ වෙනස පෙන්නුම් කරන්නේ පරිමාවේ එකම වැඩිවීම සඳහා, පද්ධති පීඩනය සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියට සාපේක්ෂව ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියේදී අඩු වන බවයි. ස්ථිරතාපී ප්‍රසාරණය සිදු වූ විට, පද්ධති උෂ්ණත්වය ද අඩු වන බැවින්, ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියේදී පද්ධති පීඩනය වැඩි වශයෙන් අඩු වේ. උෂ්ණත්වය පීඩනයට සෘජුවම සමානුපාතික වේ, එබැවින්, පද්ධති උෂ්ණත්වය අඩු වුවහොත්, පද්ධති පීඩනය ද අඩු වේ. අනෙක් අතට, සමාවෝෂ්ණී ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධති උෂ්ණත්වය නියතව පවතී. එබැවින්, සමාවෝෂ්ණී ක්‍රියාවලියකදී, උෂ්ණත්වය පීඩනය අඩුවීමට බලපාන්නේ නැත.

ඩීසල් සහ ගැසොලින් එන්ජින් වැනි අභ්‍යන්තර දහන එන්ජින්වල ස්ථිරතාපී සම්පීඩනයට ළඟා වන ක්‍රියාවලියක එක් උදාහරණයක් සිදු වේ. ඩීසල් එන්ජිමක, වාතය සිලින්ඩරයකට ඇදගෙන පිස්ටනයක් භාවිතයෙන් වේගයෙන් සම්පීඩනය කරනු ලැබේ (වැඩ වාතය මත සිදු කෙරේ). ස්ථිරතාපී සම්පීඩන ක්‍රියාවලිය (පද්ධති පරිමාව අඩු කිරීම) වක්‍රය 2-1 මගින් නිරූපණය කෙරේ. වාතය වේගයෙන් ස්ථිරතාපී ලෙස සම්පීඩනය කර ඇති නිසා, වාතයේ උෂ්ණත්වය වේගයෙන් ඉහළ යයි. ඒ සමඟම, ඉන්ජෙක්ටරයක් ​​හරහා ඩීසල් සිලින්ඩරයට ඉසිනු ලබන අතර, මිශ්‍රණය වහාම දැල්වෙයි (දහනය සිදු වේ). ගැසොලින් එන්ජිමක, වායු-ගෑසොලින් මිශ්‍රණය සිලින්ඩරයට ඇදගෙන පිස්ටනයක් භාවිතයෙන් වේගයෙන් සම්පීඩනය කරනු ලැබේ. සම්පීඩනය වේගවත් ස්ථිරතාපී බැවින්, එහි උෂ්ණත්වය වේගයෙන් ඉහළ යයි. ඒ සමඟම, ස්පාර්ක් ප්ලග් එක ගිනි පුපුරක් නිපදවයි, දහනය ඇති කරයි.

සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය (නියත පරිමාව)

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියේ පරිමාව නියතව තබා ගනී. පද්ධතියේ පරිමාව නියතව පවතින බැවින්, පද්ධතියට අවට පරිසරය මත වැඩ කළ නොහැක. එලෙසම, වටපිටාවට පද්ධතිය මත වැඩ කළ නොහැක. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකට යොදන විට, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ සමීකරණය පහත පරිදි වේ:

මෙම ප්‍රතිඵල අනුව, සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී (නියත පරිමාව), පද්ධතියට එකතු කරන තාපය (Q) පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය වැඩි කිරීමට භාවිතා කරන බව අපට නිගමනය කළ හැකිය.

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී පද්ධති පීඩනයේ සහ පරිමාවේ සිදුවන වෙනස්කම් පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් දක්වා ඇත.

ආරම්භක පද්ධති පීඩනය = p₁ (අඩු පීඩනය). පද්ධතියට තාපය එකතු කිරීම නිසා පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වේ. පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වන නිසා, පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය (පරමාදර්ශී වායුව) වැඩි වේ (U = 3/2 nRT). උෂ්ණත්වය පීඩනයට සෘජුවම සමානුපාතික වේ. එබැවින්, පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය වැඩි වුවහොත්, පද්ධතියේ පීඩනය වැඩි වේ (p₂). පද්ධතියේ පරිමාව නියත බැවින්, කිසිදු කාර්යයක් සිදු නොවේ (සෙවන ලද ප්‍රදේශයක් නොමැත).

කලින් සඳහන් කළ පරිදි, සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියට අවට පරිසරය මත වැඩ කළ නොහැක. එලෙසම, පරිසරයට පද්ධතිය මත වැඩ කළ නොහැක. මෙයට හේතුව සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියේ පරිමාව නියතව පවතින බැවිනි, එනම් එය වෙනස් නොවේ. ඇතැම් ආකාරයේ වැඩ සඳහා පරිමාවේ වෙනස්කම් ඇතුළත් නොවේ. එබැවින්, පද්ධතියේ පරිමාව නියතව පැවතුනද, පද්ධතිය මත වැඩ තවමත් කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, විදුලි පංකාවක් සහ බැටරියක් සංවෘත භාජනයක ඇත. බැටරිය මඟින් සපයන ශක්තිය භාවිතා කරමින් විදුලි පංකාවට භ්‍රමණය විය හැකිය. මෙම අවස්ථාවේදී, කන්ටේනරය තුළ ඇති විදුලි පංකාව, බැටරිය සහ වාතය පද්ධතියක් ලෙස සැලකේ.

විදුලි පංකාව භ්‍රමණය වන විට, එය බහාලුම් වාතය මත ක්‍රියා කරයි. ඒ සමඟම, විදුලි පංකාවේ චාලක ශක්තිය වාතයේ ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ. බැටරියේ විද්‍යුත් ශක්තිය ස්වභාවිකවම අඩු වන්නේ එය වාතයේ ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වී ඇති බැවිනි. මෙම උදාහරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක (නියත පරිමාව) පද්ධතිය මත වැඩ තවමත් කළ හැකි බවයි (පරිමාවේ වෙනසක් ඇතුළත් නොවන වැඩ).

සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය (නියත පීඩනය)

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධති පීඩනය නියතව තබා ගනී. නියතය පීඩනය වන බැවින්, සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක අභ්‍යන්තර ශක්තියේ (ඩෙල්ටා U), තාපය (Q) සහ කාර්යය (W) වෙනස්වීම් කිසි විටෙකත් ශුන්‍ය නොවේ. මේ අනුව, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය නොවෙනස්ව පවතී:

ΔU = Q − W

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියේදී වායු පීඩනයේ සහ පරිමාවේ සිදුවන වෙනස්කම් පහත ප්‍රස්ථාරයෙන් දක්වා ඇත.

මුලදී පද්ධති පරිමාව = V₁ (කුඩා පරිමාව). පීඩනය නියතව තබා ඇති නිසා, පද්ධතියට තාපය එකතු කළ පසු, පද්ධතිය ප්‍රසාරණය වී අවට පරිසරය මත ක්‍රියා කරයි. අවට පරිසරය මත වැඩ කිරීමෙන් පසු, පද්ධතියේ පරිමාව V2 දක්වා වෙනස් වේ (පද්ධතියේ පරිමාව වැඩි වේ). පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද වැඩ ප්‍රමාණය (W) = සෙවන ලද ප්‍රදේශය.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 1:

පහත රූප සටහන් දෙකෙහි 1-2 වක්‍ර මගින් ස්ථිරතාපී සහ සමෝෂ්ණීයව සිදුවන වායු ප්‍රසාරණය (වායු පරිමාවේ වැඩි වීම) පෙන්වයි. වායුව මඟින් කාර්යය අඩුවෙන් සිදු කරනු ලබන්නේ කුමන ක්‍රියාවලියේදීද?

ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය, සමෝෂ්ණීය ක්‍රියාවලියකදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යයට වඩා අඩුය. සෙවන ලද ප්‍රදේශය = ප්‍රසාරණය වීමේ ක්‍රියාවලියේදී (වායු පරිමාව වැඩි වීම) වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය. ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී සෙවන ලද ප්‍රදේශය, සමෝෂ්ණීය ක්‍රියාවලියකදී සෙවන ලද ප්‍රදේශයට වඩා අඩුය.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 2:

තාප ගතික ක්‍රියාවලි මාලාවක් පහත රූප සටහනේ දක්වා ඇත. වක්‍ර a-b සහ d-c = සමස්ථානික ක්‍රියාවලි (නියත පරිමාව). වක්‍ර b-c සහ a-d = සමස්ථානික ක්‍රියාවලි (නියත පීඩනය). a-b ක්‍රියාවලියේදී, පද්ධතියට ජූල් 600 ක තාපයක් (Q) එකතු කරනු ලැබේ. b-c ක්‍රියාවලියේදී, පද්ධතියට ජූල් 800 ක තාපයක් (Q) එකතු කරනු ලැබේ. තීරණය කරන්න:

a) a-b ක්‍රියාවලීන්හි අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම්

b) a-b-c ක්‍රියාවලියේදී අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම්

ඇ) a-d-c ක්‍රියාවලියේදී එකතු කරන ලද මුළු තාපය

P₁ = 2x10⁵ Pa = 2 x 10⁵ N / m²

P₂ = 4x10⁵ Pa = 4 x 10⁵ N / m²

V₁ = ලීටර් 2 = දින 2³ = 2x10^—3 m³

V₂ = ලීටර් 4 = දින 2³ = 4x10^—3 m³

සාකච්ඡා

a) a-b ක්‍රියාවලීන්හි අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම්

a-b ක්‍රියාවලියේදී, පද්ධතියට තාපය 600 J එකතු වේ. a-b ක්‍රියාවලිය සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකි (නියත පරිමාව). සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියට තාපය එකතු කිරීමෙන් පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය වැඩි වේ. මේ අනුව, තාප දායකත්වය ලැබීමෙන් පසු පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස:

ΔU = Q

ΔU = 600 ජේ

b) a-b-c ක්‍රියාවලියේදී අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම්

a-b ක්‍රියාවලිය = සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය (නියත පරිමාව). a-b ක්‍රියාවලියේදී, තාපය 600 J එකතු වේ.

පද්ධතියට. පරිමාව නියත බැවින්, පද්ධතිය මඟින් කිසිදු කාර්යයක් සිදු නොවේ.

ක්‍රියාවලිය b‐c = සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය (නියත පීඩනය). b‐c ක්‍රියාවලියේදී, ජූල් 800 ක තාපයක් (Q) පද්ධතියට එකතු වේ. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියට කාර්යය කළ හැකිය. b‐c ක්‍රියාවලියේදී (සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය) පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය ප්‍රමාණය:

ඩබ්ලිව් = පී (වී₂ - වී₁) ------ නියත පීඩනය

ඩබ්ලිව් = පී₂ (V₂ - වී₁)

ඩබ් = 4 x 10⁵ N / m² (4x10^—3 m³ - 2 x 10^—3 m³)

ඩබ් = 4 x 10⁵ N / m² (2x10^—3 m³)

ඩබ් = 8 x 10² ජූල්

W = 800 ජූල්

a‐b‐c ක්‍රියාවලියේදී පද්ධතියට එකතු වන මුළු තාපය වන්නේ:

Q එකතුව = Q ab + Q bc

Q එකතුව = 600 J + 800 J

Q එකතුව = ජූල් 1400

a-b-c ක්‍රියාවලියේදී පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද මුළු කාර්යය:

W එකතුව = W ab + W bc

W එකතුව = 0 + W bc

W එකතුව = 0 + 800 ජූල්

මුළු W = 800 ජූල්

a-b-c ක්‍රියාවලියේදී පද්ධතියේ ශක්තියේ වෙනස වන්නේ:

ΔU = Q − W

ΔU = 1400 J − 800 J

ΔU = 600 ජේ

a-b-c ක්‍රියාවලියේදී අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස = 600 J

ඇ) a-d-c ක්‍රියාවලියේදී එකතු කරන ලද මුළු තාපය

පද්ධතියට එකතු කරන ලද මුළු තාපය පහත සමීකරණය හරහා සොයාගත හැකිය:

ΔU = Q − W

Q = ΔU + W

a‐d‐c ක්‍රියාවලියේදී එකතු කරන ලද මුළු තාපය = a‐d‐c ක්‍රියාවලියේදී අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස + a‐d‐c ක්‍රියාවලියේදී සිදු කරන ලද මුළු කාර්යය.

පද්ධතිය සහ පරිසරය අතර ශක්තිය හුවමාරු කිරීමේදී තාපය සහ කාර්යය සම්බන්ධ වන අතර, වෙනස්කම් සිදුවන්නේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය පද්ධතිය සහ පරිසරය අතර ශක්තිය මාරු කිරීමේ ප්‍රතිඵලයකි. එබැවින්, වෙනස්කම් අභ්‍යන්තර ශක්තිය ශක්ති හුවමාරු ක්‍රියාවලිය මත රඳා නොපවතී. අනෙක් අතට, තාපය සහ කාර්යය ක්‍රියාවලිය මත බෙහෙවින් රඳා පවතී. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක (නියත පද්ධති පරිමාව), ශක්ති හුවමාරුව තාපයේ ස්වරූපයෙන් පමණක් වන අතර කාර්යය නොවේ. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක (නියත පීඩනය), ශක්ති හුවමාරුව තාපය සහ කාර්යය යන දෙකම ඇතුළත් වේ. ක්‍රියාවලියෙන් ස්වාධීන වුවද, අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස පද්ධතියේ ආරම්භක සහ අවසාන තත්වයන් මත රඳා පවතී. ආරම්භක සහ අවසාන තත්වයන් සමාන නම්, සම්බන්ධ ක්‍රියාවලීන් වෙනස් වුවද, අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස සැමවිටම සමාන වේ.

ඉහත ප්‍රස්ථාරයේ a-b-c ක්‍රියාවලිය සඳහා ආරම්භක තත්වය සහ අවසාන තත්වය = a-d-c ක්‍රියාවලියේ ආරම්භක තත්වය සහ අවසාන තත්වය. මේ අනුව, a-d-c ක්‍රියාවලියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස = 600 J.

a-d-c ක්‍රියාවලියේදී සිදු කරන ලද මුළු කාර්යය (W) = a-d ක්‍රියාවලියේදී W + d-c ක්‍රියාවලියේදී W.

a-d ක්‍රියාවලිය සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක් (නියත පීඩනය) වන අතර, d-c ක්‍රියාවලිය සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකි (නියත පරිමාව). පරිමාව නියත බැවින්, d-c ක්‍රියාවලියේදී කිසිදු කාර්යයක් සිදු නොවේ. පළමුව, අපි a-d ක්‍රියාවලියේදී සිදු කරන ලද කාර්යය ගණනය කරමු.

W දැන්වීම = P (V₂ - වී₁)

ඩබ් දැන්වීම = පී₁ (V₂ - වී₁)

W දැන්වීම = 2 x 10⁵ N / m² (4x10^—3 m³ - 2 x 10^—3 m³)

W දැන්වීම = 2 x 10⁵ N / m² (2x10^—3 m³)

W දැන්වීම = 4 x 10² ජූල්

W දැන්වීම = ජූල් 400

W මුළු = ක්‍රියාවලියේ W a‐d + ක්‍රියාවලියේ W d‐c

මුළු W = ජූල් 400 + 0

මුළු W = 400 ජූල්

මේ අනුව, a-d-c ක්‍රියාවලියට එකතු කරන තාප ප්‍රමාණය:

Q = ΔU + W

Q = 600 J + 400 J

Q = 1000 J

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 3:

1 atm පීඩනයකදී ජලය ලීටර් 1ක් තම්බා ගත් විට වාෂ්ප ලීටර් 1671ක් බවට පත්වේ. ජලය වාෂ්ප වන විට අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස සහ එය සිදු කරන කාර්යය ප්‍රමාණය තීරණය කරන්න... (ජලයේ වාෂ්පීකරණ තාපය = L_V = 22,6x10⁵ ජූ/කිලෝග්‍රෑම්)

සාකච්ඡා

ජල ඝනත්වය = 1000 kg/m ³

L_V = 22,6x10⁵ ජූ/කි.ග්‍රෑ.

පී = 1 වායුගෝල = 1,013 x 10⁵ Pa = 1,013 x 10⁵ N / m²

V₁ = ලීටර් 1 = දින 1³ = 1x10^—3 m³ (ජල පරිමාව)

V₂ = ලීටර් 1671 = දින 1671³ = 1671x10^—3 m³ (වාෂ්ප පරිමාව)

අ) අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම්

අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස = ජලයට එකතු වන තාපය – ජලය වාෂ්ප වන විට සිදු කරන කාර්යය. පළමුව, ජලයට එකතු වන තාපය (Q) ගණනය කරමු...

Q = mL V

ජල ස්කන්ධය (m) කොපමණද?

ජල ඝනත්වය = ජල ස්කන්ධය / ජල පරිමාව

ජල ස්කන්ධය (m) = (ජල ඝනත්වය) (ජල පරිමාව)

ජල ස්කන්ධය (m) = (1000 kg/m³)(1 x 10^—3 m³)

ජල ස්කන්ධය (m) = (1000 kg/m³)(මීටර් 0,001³)

ජල ස්කන්ධය (m) = 1 කි.ග්‍රෑ.

Q = (කිලෝග්‍රෑම් 1)(22,6 x 10⁵ ජේ/කිලෝග්‍රෑම්)

Q = 22,6 x 10 ⁵ J

ජලය වාෂ්ප වන විට එයින් සිදුවන කාර්යය (W) ගණනය කරන්න. ජලය තාපාංකය නියත පීඩනයකදී සිදු වේ (සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය).

W = p (V)₂ - වී₁)

ඩබ් = 1,013 x 10⁵ N / m² (1671x10^—3 m³ - 1 x 10^—3 m³)

ඩබ් = 1,013 x 10⁵ N / m² (1670x10^—3 m³)

ඩබ් = 1691,71 x 10² ජූල්

ඩබ් = 1,7 x 10⁵ ජූල්

ජලයේ ශක්ති වෙනස්කම්:

ΔU = Q − W

ΔU = 22,6 x 10⁵ ජේ − 1, 7 x 10⁵ J

ΔU = 20,9 x 10⁵ J

ΔU = 21 x 10⁵ J

21 x 10⁵ ජලයට එකතු කරන තාපය එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය වැඩි කිරීමට යොදා ගනී (ජල ද්‍රවය රඳවා තබා ගන්නා අණු අතර ආකර්ශනීය බල අභිබවා යයි). වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, 21 x 10⁵ ජලය වාෂ්ප බවට පරිවර්තනය කිරීමට J භාවිතා කරයි. ජලය වාෂ්ප බවට පත් වූ විට, 1,7 x 10⁵ ඉතිරි J වැඩ කිරීමට යොදා ගනී.

උදාහරණ ප්‍රශ්නය 4:

සිලින්ඩරයක වායු මවුලයක් වේගයෙන් ස්ථිරතාපීව ප්‍රසාරණය වේ. වායුවේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය 1000 K වේ. ප්‍රසාරණය වීමෙන් පසු වායුවේ උෂ්ණත්වය 500 K දක්වා අඩු වේ. වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය තීරණය කරන්න... සාකච්ඡාව

වායු ප්‍රසාරණය ස්ථිරතාපීව සිදු වේ. ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී, පද්ධතියට තාපය ඇතුළු වන්නේ හෝ පිටවන්නේ නැත. එබැවින්, වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය = වායුවේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස. ගණිතමය වශයෙන්, මෙය මෙසේ ලියා ඇත:

ΔU = Q − W හෝ W = Q − Δ U → Q = 0

ඩබ් = 0 − ΔU

ඩබ්ලිව් = − ΔU

පරිපූර්ණ වායු අභ්‍යන්තර ශක්ති සමීකරණය භාවිතයෙන් වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස අපට ගණනය කළ හැකිය:

ΔU = U අවසානය – U ආරම්භය

ΔU = 3/2 nR (අවසාන T – ආරම්භක T)

ΔU = 3/2 (1 mol)(8,315 J/mol.K)(500 K - 1000 K)

ΔU = 3/2 (1 mol)(8,315 J/mol.K)(‐500 K)

ΔU = ‐6236,25 J

මේ අනුව, වායුව මගින් සිදු කරන ලද කාර්යය ප්‍රමාණය:

ඩබ්ලිව් = − ΔU

ඩබ්ලිව් = − (− 6236 , 25 ජේ )

ඩබ්ලිව් = 6236, 25 ජේ