තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය

තාප ගතික ක්‍රියාවලිය

තාපය (Q) යනු උෂ්ණත්ව වෙනස නිසා එක් වස්තුවකින් තවත් වස්තුවකට ගමන් කරන ශක්තියයි. පද්ධති සහ පරිසරයන් සම්බන්ධයෙන්, තාපය යනු උෂ්ණත්ව වෙනස හේතුවෙන් පද්ධතියෙන් පරිසරයට ගමන් කරන ශක්තිය හෝ පරිසරයෙන් පද්ධතියට ගමන් කරන ශක්තියයි. පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය පරිසර උෂ්ණත්වයට වඩා වැඩි නම්, පද්ධතියෙන් පරිසරයට තාපය ගලා යයි. පරිසර උෂ්ණත්වය පද්ධති උෂ්ණත්වයට වඩා වැඩි නම්, පරිසරයෙන් පද්ධතියට තාපය ගලා යයි.

තාපය (Q) යනු උෂ්ණත්ව වෙනස නිසා චලනය වන ශක්තිය වන අතර කාර්යය (W) කාර්යය හරහා ශක්ති හුවමාරුවට සම්බන්ධ වේ. උදාහරණයක් ලෙස, පද්ධතිය පරිසරය මත ක්‍රියා කරන්නේ නම්, ශක්තිය පද්ධතියෙන් පරිසරයට ගමන් කරයි. අනෙක් අතට, පරිසරය පද්ධතිය මත ක්‍රියා කරන්නේ නම්, ශක්තිය පරිසරයෙන් පද්ධතියට ගමන් කරයි.

අභ්‍යන්තර ශක්තිය සහ තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය

පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය (U) යනු පද්ධතියේ ඇති සියලුම අණුක චාලක ශක්තියේ එකතුව වන අතර, පද්ධතියේ අණු අතර අන්තර්ක්‍රියාවෙන් පැන නගින සියලුම විභව ශක්තියේ ප්‍රමාණයද ඊට එකතු වේ. පරිසරයෙන් පද්ධතියට තාපය ගලා යන්නේ නම් (පද්ධතියට ශක්තිය ලැබේ), පද්ධතියේ ශක්තිය වැඩි වේ. අනෙක් අතට, පද්ධතිය පරිසරය මත ක්‍රියා කරන්නේ නම් (පද්ධතිය ශක්තිය මුදා හරියි), පද්ධතියේ ශක්තිය අඩු වේ.

ශක්ති සංරක්ෂණය මත පදනම්ව, පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වේ = පද්ධතියට තාපය එකතු වේ (පද්ධතියට ශක්තිය ලැබේ) පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය අඩු කරයි (පද්ධතිය ශක්තිය මුදා හරියි).

ΔU = අභ්‍යන්තර ශක්ති වෙනස්කම්, Q = තාපය, W = කාර්යය

අභ්‍යන්තර ශක්තිය යනු පද්ධතියේ ක්ෂුද්‍ර ප්‍රමාණය වන බැවින් එහි අගය දැනගත නොහැක. අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්කම් පද්ධතියට එකතු කරන ලද ශක්තිය සහ පද්ධතිය විසින් තාපය හා කාර්යය ආකාරයෙන් මුදා හරින ශක්තිය හරහා දැනගත හැකිය. ඊට වෙනස්ව, උෂ්ණත්වය (T), පීඩනය (p), පරිමාව (V) සහ ස්කන්ධය (m) හෝ සමහර මවුල (n) වැනි සාර්ව දෘෂ්ටි ප්‍රමාණ දන්නා කරුණකි.

තාපය සහ කාර්යය සම්බන්ධ වන්නේ පද්ධතිය සහ පරිසරය අතර ශක්ති හුවමාරු ක්‍රියාවලියට පමණි. තාපය සහ කාර්යය යනු පද්ධතියේ තත්වය ප්‍රකාශ කරන ප්‍රමාණයක් නොවේ.

තාපය (Q) සහ වැඩ (W) සඳහා නීති අත්සන් කරන්න.

තාපය සහ කාර්යය සඳහා වන සංඥා රීති තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ සමීකරණයට අනුව සකස් කර ඇත. ඉහත සමීකරණයේ තාපය (Q) යනු පද්ධතියට එකතු කරන තාපය (Q ධන) වන අතර, ඉහත සමීකරණයේ කාර්යය (W) යනු පද්ධතිය විසින් කරන ලද කාර්යය (W ධන) වේ. තාපය පද්ධතියෙන් ඉවත් වුවහොත්, Q සෘණ වේ. පද්ධතිය මත කාර්යය සිදු කරන්නේ නම්, W සෘණ වේ.

උදාහරණය 1 :

පද්ධතිය ක්‍රියාත්මක වන අතරතුර තාපය ජූල් 2000 ක් පද්ධතියට එකතු කළහොත් ජූල් 1000 ක් එකතු කළහොත් අභ්‍යන්තර ශක්ති පද්ධතිය කොපමණ වෙනස් වේද?

විසඳුමක්

ΔU = Q – W = 2000 – 1000= ජූල් 1000.

පද්ධතිය ජූල් 2000 ක තාපයක් අවශෝෂණය කරයි (පද්ධතියේ ශක්තිය ලබා ගනී), පද්ධතිය ජූල් 1000 ක කාර්යයක් ද ලබා දෙයි (පද්ධති මුදා හැරීමේ ශක්තිය). පද්ධති ශක්ති වෙනස = ජූල් 1000 කි.

උදාහරණය 2 :

ජූල් 2000 ක තාපය පද්ධතියෙන් ඉවත් වේ. පද්ධතිය ජූල් 1000 ක කාර්යයක් කරයි. පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්ති වෙනස්කම් ගණනය කරන්න.

විසඳුමක්

පද්ධතිය තාපය මුදා හරින්නේ නම්, Q ඍණ වේ.

ΔU = Q – W = -2000 – 1000= -3000 ජූල්.

පද්ධතිය ජූල් 2000 ක තාපයක් නිකුත් කරයි. පද්ධතිය ජූල් 1000 ක කාර්යයක් ද සිදු කරයි (පද්ධති මුදා හැරීමේ ශක්තිය). මේ අනුව, පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය 3000 J කින් අඩු වේ.

උදාහරණය 3 :

පද්ධතියට ජූල් 2000 ක තාපයක් එකතු කරන අතර, පද්ධතිය මත ජූල් 1000 ක වැඩ සිදු කෙරේ. පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්ති වෙනස්කම් ගණනය කරන්න.

විසඳුමක්

පද්ධතිය මත වැඩ සිදු කරන ලදී, එබැවින් W ඍණ වේ.

ΔU = Q – W = 2000 – (-1000) = ජූල් 3000.

පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය ජූල් 3000 කින් වැඩි වේ.