තාප ගති විද්යාව - ගැටළු සහ විසඳුම්
1. පහත PV ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, I ක්රියාවලියේදී වායුව විසින් කරන ලද කාර්යය සහ II ක්රියාවලියේදී වායුව විසින් කරන ලද කාර්යය අතර අනුපාතය කුමක්ද ?
දන්නා:
ක්රියාවලිය 1:
පීඩනය (P) = 20 N/m 2
ආරම්භක පරිමාව (V 1 ) = ලීටර් 10 = 10 dm 3 = 10 x 10 -3 m 3
අවසාන පරිමාව (V 2 ) = ලීටර් 40 = 40 dm 3 = 40 x 10 -3 m 3
ක්රියාවලිය 2:
ක්රියාවලිය (P) = 15 N/m 2
ආරම්භක පරිමාව (V 1 ) = ලීටර් 20 = 20 dm 3 = 20 x 10 -3 m 3
අවසාන පරිමාව (V 2 ) = ලීටර් 60 = 60 dm 3 = 60 x 10 -3 m 3
අවශ්යයි: වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යයේ අනුපාතය
විසඳුම:
I ක්රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (20)(40-10)(10 -3 m 3 ) = (20)(30)(10 -3 m 3 ) = (600)(10 -3 m 3 ) = 0.6 m 3
II ක්රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (15)(60-20)(10 -3 m 3 ) = (15)(40)(10 -3 m 3 ) = (600)(10 -3 m 3 ) = 0.6 m 3
I ක්රියාවලියේදී සහ II ක්රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යයේ අනුපාතය:
මීටර් 0.6 3 : මීටර් 0.6 3
1: 1
2.
පහත ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, AB ක්රියාවලියේදී හීලියම් වායුව මඟින් සිදු කරන කාර්යය කුමක්ද?
දන්නා:
පීඩනය (P) = 2 x 10 5 N/m 2 = 2 x 10 5 පැස්කල්
ආරම්භක පරිමාව (V 1 ) = 5 සෙ.මී 3 = 5 x 10 -6 m 3
අවසාන පරිමාව (V 2 ) = 15 cm 3 = 15 x 10 -6 m 3
අවශ්යයි: AB ක්රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන ලද කාර්යය
විසඳුම:
ඩබ් = ∆පී ∆වී
ඩබ් = පී (වී 2 – වී 1 )
ඩබ්ලිව් = (2 x 10 5 )(15 x 10 -6 – 5 x 10 -6 )
ඩබ් = (2 x 10 5 )(10 x 10 -6 ) = (2 x 10 5 )(1 x 10 -5 )
W = 2 ජූල්
3.
පහත ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, AB ක්රියාවලියේදී සිදු කරන ලද කාර්යය කුමක්ද?
දන්නා:
ආරම්භක පීඩනය (P 1 ) = 4 Pa = 4 N/m 2
අවසාන පීඩනය (P 2 ) = 6 Pa = 6 N/m 2
ආරම්භක පරිමාව (V 1 ) = 2 m 3
අවසාන පරිමාව (V 2 ) = 4 m 3
අවශ්යයි: වැඩ නිම කර ඇත මම ab සකසමි
විසඳුම:
වායුව මගින් කරන ලද කාර්යය = වක්රය යටතේ ඇති ප්රදේශය ab
W = ත්රිකෝණයේ වර්ගඵලය + සෘජුකෝණාස්රයේ වර්ගඵලය
ඩබ් = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
ඩබ් = ½ (2)(2) + 4(2)
ඩබ් = 2 + 8
W = 10 ජූල්
4. පහත ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, ABCA ක්රියාවලියේදී සිදු කරන ලද කාර්යය කුමක්ද?
විසඳුම:
කාර්යය (W) = ABC ත්රිකෝණයේ ප්රදේශය
W = ½ (20-10)(6 x 10 5 – 2 x 10 5 )
W = ½ (10)(4 x 10 5 )
ඩබ් = (5)(4 x 10 5 )
ඩබ් = 20 x 10 5
W = 2 x 10 6 ජූල්
5. එන්ජිමක් ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී ජූල් 2000 ක තාපයක් අවශෝෂණය කර ගන්නා අතර අඩු උෂ්ණත්වයකදී ජූල් 1200 ක තාපයක් පිට කරයි. එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව කොපමණද?
දන්නා:
තාප ආදානය (Q H ) = ජූල් 2000
තාප ප්රතිදානය (Q L ) = ජූල් 1200
එන්ජිමෙන් කරන ලද කාර්යය (W) = 2000 – 1200 = ජූල් 800
අවශ්යයි : කාර්යක්ෂමතාව (e)
විසඳුම:
e = W / Q එච්
ඊ = 800/2000
ඊ = 0.4 x 100%
ඊ = 40%
6. එන්ජිමක් කෙල්වින් 960 දී තාපය අවශෝෂණය කරන අතර එන්ජිම කෙල්වින් 576 දී තාපය පිට කරයි. එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව කොපමණද?
දන්නා:
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T H ) = 960 K
අඩු උෂ්ණත්වය (TL ) = 576 K
අවශ්යයි: කාර්යක්ෂමතාව (e)
විසඳුම:
කාර්නොට් එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව = 0.4 x 100% = 40%
7. පහත ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, එන්ජිම මඟින් කරන ලද කාර්යය ජූල් 6000 කි. එන්ජිමෙන් එක් එක් රවුම හරහා පිටවන තාපය කොපමණද?
දන්නා:
වැඩ (W) = 6000 ජූල්
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T H ) = 800 කෙල්වින්
අඩු උෂ්ණත්වය (TL ) = 300 කෙල්වින්
අවශ්යයි: එන්ජිම මගින් තාපය මුදා හරිනු ලැබේ
විසඳුමක් :
කාර්නොට් (පරිපූර්ණ) කාර්යක්ෂමතාව:
කාර්නොට් එන්ජිම මගින් අවශෝෂණය කරන තාපය:
ඩබ්ලිව් = ඊ ප්රශ්නය 1
6000 = (0.625) ප්රශ්නය 1
Q 1 = 6000 / 0.625
Q 1 = 9600
කාර්නොට් එන්ජිම මගින් මුදා හරින තාපය:
ප්ර 2 = ප්ර 1 – ඩබ්ලිව්
ප්ර 2 = 9600 – 6000
Q 2 = 3600 ජූල්
8. කාර්නොට් එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව 40% කි. 727°C දී තාපය අවශෝෂණය කර ගන්නේ නම් අඩු උෂ්ණත්වය කුමක්ද?
දන්නා:
කාර්යක්ෂමතාව (e) = 40% = 40/100 = 0.4
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T H ) = 727 o C + 273 = 1000 K
අවශ්යයි: අඩු උෂ්ණත්වය
විසඳුම:
ටී එල් = 600 කෙල්වින් – 273 = 327 o සී
9. පහත ප්රස්ථාරය මත පදනම්ව, එන්ජිම 800 J තාපය අවශෝෂණය කරන්නේ නම්, එන්ජිමෙන් සිදු කරන කාර්යය කුමක්ද?
දන්නා:
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T H ) = 600 කෙල්වින්
අඩු උෂ්ණත්වය (TL ) = 250 කෙල්වින්
තාප ආදානය (Q 1 ) = ජූල් 800
අවශ්යයි: රැකියාව (බ)
විසඳුම:
කාර්නොට් එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව:
එන්ජිම මගින් වැඩ සිදු කරන ලදී:
ඩබ්ලිව් = ඊ ප්රශ්නය 1
W = (7/12)(ජූල් 800)
W = 466.7 ජූල්
10. කාර්නොට් එන්ජිමක ඉහළ උෂ්ණත්වය 600 K වේ. එන්ජිම තාපය 600 J අවශෝෂණය කර ගන්නා අතර අඩු උෂ්ණත්වය 400 K නම්, එන්ජිමෙන් සිදු කරන කාර්යය කුමක්ද?
දන්නා:
අඩු උෂ්ණත්වය (TL ) = 400 K
ඉහළ උෂ්ණත්වය (T H ) = 600 K
තාප ආදානය (Q 1 ) = ජූල් 600
අවශ්යයි: කාර්නොට් එන්ජිම (W) මගින් වැඩ සිදු කරන ලදී.
විසඳුම:
කාර්නොට් එන්ජිමේ කාර්යක්ෂමතාව:
කාර්නොට් එන්ජිම මගින් වැඩ සිදු කරන ලදී:
ඩබ්ලිව් = ඊ ප්රශ්නය 1
W = (1/3)(600) = ජූල් 200
- තාප ගති විද්යාවේ ප්රධාන අවධානය කුමක්ද? පිළිතුර: තාප ගති විද්යාව ශක්තිය, එහි පරිණාමනයන් සහ පදාර්ථය සමඟ එහි සම්බන්ධතාවය, විශේෂයෙන් සමතුලිතතාවයේ පවතින පද්ධතිවල අධ්යයනය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරයි.
- තාප ගති විද්යාවේ ශුන්ය නියමය උෂ්ණත්වයට සම්බන්ධ වන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: ශුන්ය නියමය පවසන්නේ පද්ධති දෙකක් තුන්වන පද්ධතියක් සමඟ තාප සමතුලිතතාවයේ පවතී නම්, ඒවා එකිනෙකා සමඟ තාප සමතුලිතතාවයේ පවතින බවයි. මෙයින් ගම්ය වන්නේ උෂ්ණත්වය ලෙස හැඳින්වෙන ගුණාංගයක පැවැත්මයි, එය තාප සමතුලිතතාවයේ සියලුම පද්ධති සඳහා සමාන වේ.
- තාප ගති විද්යාවේ පළමු නියමය විස්තර කරන්නේ කුමක්ද? පිළිතුර: පළමු නියමය, බලශක්ති සංරක්ෂණ නියමය ලෙසද හැඳින්වේ, එහි සඳහන් වන්නේ ශක්තිය නිර්මාණය කිරීමට හෝ විනාශ කිරීමට නොහැකි බවත්, එක් ආකාරයක සිට තවත් ආකාරයකට පරිවර්තනය කිරීම පමණක් බවත්ය. සංවෘත පද්ධතියක, අභ්යන්තර ශක්තියේ වෙනස පද්ධතියට එකතු කරන ලද තාපයට සමාන වන අතර පද්ධතිය විසින් එහි වටපිටාවෙහි කරන කාර්යය අඩු කරයි.
- ස්වාභාවික ක්රියාවලීන්ගේ දිශාව තේරුම් ගැනීම සඳහා තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමය ඉතා වැදගත් වන්නේ ඇයි? පිළිතුර: දෙවන නියමය පවසන්නේ හුදකලා පද්ධතියක එන්ට්රොපිය (හෝ අක්රමිකතාව) සෑම විටම වැඩි වන බව හෝ නියතව පවතින බවයි. මෙයින් නියම කරන්නේ ශක්තිය එසේ කිරීමට බාධාවක් නොවන්නේ නම් ස්වයංසිද්ධව විසිරී යන බවත්, ස්වාභාවික ක්රියාවලීන් සඳහා දිශාවක් සපයන බවත්, සමහර ක්රියාවලීන් ස්වයංසිද්ධව සිදුවන්නේ මන්දැයි සහ අනෙක් ඒවා එසේ නොවන්නේ මන්දැයි මූලික වශයෙන් පැහැදිලි කරන බවත්ය.
- එන්ට්රොපිය යනු කුමක්ද, එය පද්ධතියක අක්රමිකතාවයට සම්බන්ධ වන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: එන්ට්රොපි යනු වැඩ කිරීමට නොහැකි පද්ධතියක ශක්ති ප්රමාණයේ මිනුමක් වේ. එය බොහෝ විට පද්ධතියේ අක්රමිකතාව හෝ අහඹු බව පිළිබඳ මිනුමක් ලෙස ද විස්තර කෙරේ. සාමාන්යයෙන්, ඉහළ එන්ට්රොපියක් විශාල අක්රමිකතාව හෝ අහඹු බවකට අනුරූප වේ.
- තාප ගති විද්යාවේ තුන්වන නියමය නිරපේක්ෂ ශුන්යයේදී පරිපූර්ණ ස්ඵටිකයක එන්ට්රොපිය විස්තර කරන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: තුන්වන නියමය පවසන්නේ නිරපේක්ෂ ශුන්ය උෂ්ණත්වයේ දී (0 කෙල්වින්) පරිපූර්ණ ස්ඵටිකයක එන්ට්රොපිය හරියටම ශුන්ය බවයි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ මෙම උෂ්ණත්වයේ දී පද්ධතිය පරිපූර්ණ ලෙස අනුපිළිවෙලට ඇති බවයි.
- සීතල ශරීරයක සිට උණුසුම් ශරීරයකට තාපය තනිවම ගමන් කළ නොහැක්කේ ඇයි? පිළිතුර: මෙම හැසිරීම තාප ගති විද්යාවේ දෙවන නියමයේ ප්රතිඵලයකි. තාපය සීතල ශරීරයක සිට උණුසුම් ශරීරයකට ස්වයංසිද්ධව ගලා ගියහොත්, එය පද්ධතියේ සමස්ත එන්ට්රොපිය අඩුවීමට හේතු වන අතර එය ස්වාභාවික ක්රියාවලීන් විසින් අනුමත නොකෙරේ.
- තාප ගති විද්යාවේ හුදකලා, සංවෘත සහ විවෘත පද්ධතියක් අතර වෙනස කුමක්ද? පිළිතුර: හුදකලා පද්ධතියක් එහි වටපිටාව සමඟ ශක්තිය හෝ පදාර්ථ හුවමාරු කර නොගනී. සංවෘත පද්ධතියකට ශක්තිය හුවමාරු කර ගත හැකි නමුත් එය එහි වටපිටාව සමඟ වැදගත් නොවේ. විවෘත පද්ධතියකට එහි වටපිටාව සමඟ ශක්තිය සහ පදාර්ථ යන දෙකම හුවමාරු කර ගත හැකිය.
- තාප ගති විද්යාවේ "වැඩ" යන සංකල්පය එදිනෙදා භාවිතයේදී භාවිතා කරන වචනයට වඩා වෙනස් වන්නේ කෙසේද? පිළිතුර: තාප ගති විද්යාවේදී, "වැඩ" යන්නෙන් අදහස් කරන්නේ වස්තුවකට යොදන බලවේග බලයට සමාන්තර දිශාවකට චලනය වන ශක්ති හුවමාරු ක්රියාවලියයි. උදාහරණයක් ලෙස, වායුවක් පිස්ටනයකට එරෙහිව ප්රසාරණය වන විට, එය පිස්ටනය මත ක්රියා කරයි. මෙය "වැඩ" යන එදිනෙදා භාවිතයට සාපේක්ෂව වඩාත් නිශ්චිත අර්ථ දැක්වීමකි, එය සරලව ඕනෑම කාර්යයක් හෝ ක්රියාකාරකමක් අදහස් කළ හැකිය.
-
කාර්නොට් චක්රයක් යනු කුමක්ද, එය තාප ගති විද්යාවේ වැදගත් වන්නේ ඇයි? පිළිතුර : කාර්නොට් චක්රය යනු ඕනෑම සම්භාව්ය තාප ගතික එන්ජිමකට තාපය කාර්යයක් බවට පරිවර්තනය කිරීමේදී ලබා ගත හැකි කාර්යක්ෂමතාවයේ ඉහළ සීමාවක් සපයන පරමාදර්ශී තාප ගතික චක්රයකි (නැතහොත් අනෙක් අතට). එය වැදගත් වන්නේ එන්ජිමක් ක්රියාත්මක වන තාප සංචිතවල උෂ්ණත්වය මත පදනම්ව එය මූලික කාර්යක්ෂමතා සීමාවක් සකසන බැවිනි.
