තාප ගතික ක්‍රියාවලීන්හි සිදු කරන ලද කාර්යයන් - ගැටළු සහ විසඳුම්

තාප ගතික ක්‍රියාවලීන්හි සිදු කරන ලද කාර්යයන් - ගැටළු සහ විසඳුම්

1. පහත ප්‍රස්ථාරයේ දැක්වෙන පරිදි පරිපූර්ණ වායුවක් 1 වන අවස්ථාවේ සිට 2 වන අවස්ථාව දක්වා සම්පීඩනය කෙරේ. වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය තීරණය කරන්න.

විසඳුමක්

ලීටර් 1 = 0.001 m ³

දන්නා:

පීඩනය 1 (P ₁ ) = 10 kPa = 10,000 Pa = 10,000 N/m ²

පීඩනය 2 (P ₂ ) = 20 kPa = 20,000 Pa = 20,000 N/m ²

පරිමාව 1 (V ₁ ) = ලීටර් 4 = 4 (0.001 m ³ ) = 0.004 m ³

පරිමාව 2 (V ₂ ) = ලීටර් 10 = 10 (0.001 m ³ ) = 0.010 m ³

අවශ්‍යයි : වායුව (W) මගින් කරන ලද කාර්යය

විසඳුම:

W = P (V ₂ – V ₁ ) + 1/2 (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

W = 10,000 (0.010-0.004) + 1/2 (20,000-10,000)(0.010-0.004)

W = 10,000 (0.006) + 1/2 (10,000) (0.006)

W = 10 (6) + 1/2 (10) (6)

ඩබ් = 60 + 1/2 (60)

ඩබ් = 60 + 30

W = 90 ජූල්

2. පහත ප්‍රස්ථාරයේ දැක්වෙන පරිදි, abcda ක්‍රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන කාර්යය නිර්ණය කරන්න.

දන්නා:

පීඩනය 1 (P₁) = 1 x 10⁵ Pa = 1 x 10⁵ N / m²

පීඩනය 2 (P ₂ ) = 3 x 10 ⁵ Pa = 3 x 10 ⁵ N/m ²

වෙළුම 1 (V ₁ ) = 2 m ³

වෙළුම 2 (V ₂ ) = 4 m ³

අවශ්‍යයි : රැකියාව (බ)

විසඳුම:

වායුව මගින් කරන කාර්යය = සෘජුකෝණාස්‍රාකාර abcd හි වර්ගඵලය.

ඩබ්ලිව් = (පී ₂ – පී ₁ )(වී ₂ – වී ₁ )

W = (3 x 10 ⁵ – 1 x 10 ⁵ )(4 – 2)

ඩබ් = (2 x 10 ⁵ )(2)

W = 4 x ¹⁰⁵ ජූල්

W = 400,000 ජූල්

ඩබ්ලිව් = 400 කි.ජූ.

3. ABCA ක්‍රියාවලියේදී වායුව මගින් සිදු කරන ලද කාර්යය තීරණය කරන්න.

දන්නා:

පීඩනය 1 (P₁) = 1 N/m²

පීඩනය 2 (P ₂ ) = 7 N/m ²

වෙළුම 1 (V ₁ ) = 1 m ³

වෙළුම 2 (V ₂ ) = 5 m ³

අවශ්‍යයි : රැකියාව (බ)

විසඳුම:

වායුව මගින් කරන ලද කාර්යය = ABC ත්‍රිකෝණයේ වර්ගඵලය

W = ½ (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

ඩබ් = ½ (7-1)(5-1)

ඩබ් = ½ (6)(4)

ඩබ් = ½ (24)

W = 12 ජූල්

1. තාප ගති විද්‍යාවේ කාර්යය පිළිබඳ අර්ථ දැක්වීම කුමක්ද?
   • පිළිතුර: තාප ගති විද්‍යාවේදී, කාර්යය යනු පද්ධතිය සහ එහි වටපිටාව අතර උෂ්ණත්ව වෙනසක් නිසා නොවන පද්ධතියකට හෝ ඉන් පිටතට ශක්ති හුවමාරුවක් ලෙස අර්ථ දැක්වේ.
2. තාප ගතික ක්‍රියාවලියක පීඩන-පරිමාව (PV) රූප සටහනට කාර්යය සම්බන්ධ වන්නේ කෙසේද?
   • පිළිතුර: PV රූප සටහනක, ක්‍රියාවලියක් අතරතුර පද්ධතියක් මගින් හෝ පද්ධතියක් මත සිදු කරන කාර්යය, ක්‍රියාවලියේ වක්‍රය යටතේ ඇති ප්‍රදේශය මගින් නිරූපණය කෙරේ. වායූන් සම්බන්ධ ක්‍රියාවලීන් සඳහා, කාර්යය බොහෝ විට P dV හි අනුකලනය මගින් ලබා දෙනු ලැබේ, එහිදී P යනු පීඩනය වන අතර dV යනු පරිමාවේ අවකල්‍ය වෙනසයි.
3. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී සිදු කරනු ලබන කාර්යය කුමක්ද?
   • පිළිතුර: සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක් නියත පරිමාවකදී සිදු වේ. පරිමාවේ වෙනසක් නොමැති බැවින්, සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී සිදු කරන කාර්යය ශුන්‍ය වේ.
4. සමස්ථානික (නියත පීඩනය) ප්‍රසාරණයකදී සිදු කරන කාර්යය, පරිපූර්ණ වායුවක සමස්ථානික (නියත උෂ්ණත්වය) ප්‍රසාරණයකදී සිදු කරන කාර්යයට වඩා වෙනස් වන්නේ කෙසේද?
   • පිළිතුර: සමස්ථානික ප්‍රසාරණයකදී, කාර්යය ගණනය කරනු ලබන්නේ $W=P\times \Delta V$, මෙහි P යනු නියත පීඩනය වන අතර $\Delta V$ යනු පරිමාවේ වෙනසයි. පරිපූර්ණ වායුවක සමෝෂ්ණ ප්‍රසාරණය සඳහා, සමීකරණය භාවිතයෙන් කාර්යය ගණනය කළ හැක. W=nRTln(Vඑෆ්/වීඅයි​​​), මෙහි n යනු මවුල ගණන වන අතර, R යනු විශ්වීය වායු නියතය වන අතර, Vf​ සහ Vi​ පිළිවෙලින් අවසාන සහ ආරම්භක වෙළුම් වේ.
5. කාර්යය සහ ශක්තිය සම්බන්ධයෙන් තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ වැදගත්කම කුමක්ද?
   • පිළිතුර: තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය පවසන්නේ පද්ධතියක අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස, පද්ධතියට එකතු කරන ලද තාපයට සමාන වන අතර, පද්ධතිය විසින් එහි වටපිටාව මත කරන ලද කාර්යය අඩු කරන බවයි. එය ශක්ති සංරක්ෂණ මූලධර්මය නියෝජනය කරයි.
6. PV රූප සටහනක චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් සඳහා, සංවෘත ප්‍රදේශය නියෝජනය කරන්නේ කුමක්ද?
   • පිළිතුර: PV රූප සටහනක චක්‍රීය ක්‍රියාවලියක් සඳහා, සංවෘත ප්‍රදේශය එක් චක්‍රයක් තුළ පද්ධතිය විසින් හෝ පද්ධතිය මත සිදු කරන ලද ශුද්ධ කාර්යය නියෝජනය කරයි.
7. ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියක සිදු කරන කාර්යය පරිපූර්ණ වායුවක් සඳහා සමෝෂ්ණී ක්‍රියාවලියකින් වෙනස් වන්නේ කෙසේද?
   • පිළිතුර: ස්ථිරතාපී ක්‍රියාවලියකදී, පරිසරය සමඟ තාප හුවමාරුවක් සිදු නොවන බැවින්, සිදු කරන ලද කාර්යයේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස වායුවේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් සිදු වේ. සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක් සඳහා, උෂ්ණත්වය නියතව පවතින අතර, සිදු කරන ලද ඕනෑම කාර්යයක් සමාන තාප හුවමාරුවකින් සමතුලිත වන බැවින්, අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් සිදු නොවේ.
8. ආරම්භක සහ අවසාන තත්ව සමාන වුවද, ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලියක සිදු කරන ලද කාර්යය ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියකට වඩා වෙනස් විය හැක්කේ ඇයි?
   • පිළිතුර: ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියකදී, ආරම්භක සහ අවසාන අවස්ථා අතර ඇති සෑම අතරමැදි අවස්ථාවක්ම සමතුලිතතාවයේ පවතී. ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලියකදී, මෙය එසේ නොවේ. PV රූප සටහනක ගන්නා ලද මාර්ග සහ එම නිසා සිදු කරන ලද කාර්යය, ඒවා එකම ලක්ෂ්‍යවලින් ආරම්භ වී අවසන් වුවද, ක්‍රියාවලි වර්ග දෙක අතර සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් විය හැකිය.
9. තාප ගතික ක්‍රියාවලීන්හි වැඩ ගණනය කිරීම් වලට පරමාදර්ශී නොවන (සැබෑ) වායු හැසිරීම් පැවතීම බලපාන්නේ කෙසේද?
   • පිළිතුර: සැබෑ වායු සඳහා, පරමාදර්ශී හැසිරීම් වලින් බැහැරවීම්, විශේෂයෙන් ඉහළ පීඩන හෝ අඩු උෂ්ණත්වවලදී, වැඩ ගණනය කිරීම්වල වෙනස්කම් වලට තුඩු දිය හැකිය. මෙම අපගමනයන් සඳහා ගණනය කිරීම සඳහා වැන් ඩර් වෝල්ස් සමීකරණය හෝ වෙනත් සැබෑ වායු ආකෘති භාවිතා කිරීමට අවශ්‍ය විය හැකිය.
10. පද්ධතියක සිදු කරන ලද කාර්යය ඍණාත්මක නම් එයින් අදහස් කරන්නේ කුමක්ද?

• පිළිතුර: පද්ධතියක් මත සිදු කරන ලද කාර්යය ඍණාත්මක නම්, එයින් අදහස් වන්නේ පද්ධතිය එහි වටපිටාව මත වැඩ කරන බවයි. මෙය බොහෝ විට බාහිර පීඩනයට එරෙහිව වායුවක් ප්‍රසාරණය වීමකට අනුරූප වේ.