வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகளில் செய்யப்படும் வேலை – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்

வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகளில் செய்யப்படும் வேலை – சிக்கல்களும் தீர்வுகளும்

1. கீழே உள்ள வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு நல்லியல்பு வாயு நிலை 1-லிருந்து நிலை 2-க்கு அமுக்கப்படுகிறது. அந்த வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலையைக் கண்டறியவும்.

தீர்வு

1 லிட்டர் = 0.001 மீ ³

அறியப்பட்டது :

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

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

தொகுதி 1 (V₁) = 4 லிட்டர் = 4 (0.001 மீ³) = 0.004 மீ³

தொகுதி 2 (V₂) = 10 லிட்டர் = 10 (0.001 மீ³) = 0.010 மீ³

தேவை : வாயுவால் (W) செய்யப்பட்ட வேலை

தீர்வு:

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)

W = 60 + 1/2 (60)

W = 60 + 30

W = 90 ஜூல்

2. கீழே உள்ள வரைபடத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, abcda செயல்முறையில் வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலையைக் கண்டறியவும்.

அறியப்பட்டது :

அழுத்தம் 1 (P₁) = 1 x 10⁵ பா = 1 x 10⁵ பொ / மீ²

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

கன அளவு 1 (V ₁ ) = 2 மீ ³

கன அளவு 2 (V ₂ ) = 4 மீ ³

தேவை : வேலை (W)

தீர்வு:

வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை = ஏபிசிடி செவ்வகத்தின் பரப்பளவு.

W = (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

W = (3 x 10 ⁵ – 1 x 10 ⁵ )(4 – 2)

W = (2 x 10 ⁵ )(2)

W = 4 x ¹⁰⁵ ஜூல்

W = 400,000 ஜூல்

W = 400 kJ

3. ABCA செயல்முறையில் வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலையைக் கண்டறியவும்.

அறியப்பட்டது :

அழுத்தம் 1 (P₁) = 1 N/m²

அழுத்தம் 2 (P₂) = 7 N/m²

கன அளவு 1 (V ₁ ) = 1 மீ ³

கன அளவு 2 (V ₂ ) = 5 மீ ³

தேவை : வேலை (W)

தீர்வு:

வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை = முக்கோணம் ABC-யின் பரப்பளவு

W = ½ (P ₂ – P ₁ )(V ₂ – V ₁ )

வெற்றி = ½ (7-1)(5-1)

W = ½ (6)(4)

W = ½ (24)

W = 12 ஜூல்

1. வெப்ப இயக்கவியலில் வேலையின் வரையறை என்ன?
   • பதில்: வெப்ப இயக்கவியலில், வேலை என்பது ஒரு அமைப்புக்கும் அதன் சுற்றுப்புறத்திற்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாட்டின் காரணமாக அல்லாமல், அந்த அமைப்புக்கு அல்லது அந்த அமைப்பிலிருந்து செய்யப்படும் ஆற்றல் பரிமாற்றம் என வரையறுக்கப்படுகிறது.
2. ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறையின் அழுத்த-பருமன் (PV) வரைபடத்திற்கும் வேலைக்கும் உள்ள தொடர்பு என்ன?
   • பதில்: ஒரு PV வரைபடத்தில், ஒரு செயல்முறையின் போது ஒரு அமைப்பால் செய்யப்படும் அல்லது அதன் மீது செய்யப்படும் வேலையானது, அந்தச் செயல்முறையின் வளைகோட்டிற்குக் கீழுள்ள பரப்பளவால் குறிக்கப்படுகிறது. வாயுக்கள் சம்பந்தப்பட்ட செயல்முறைகளுக்கு, அந்த வேலையானது பெரும்பாலும் P dV-இன் தொகையீட்டால் கொடுக்கப்படுகிறது, இதில் P என்பது அழுத்தம் மற்றும் dV என்பது கனஅளவில் ஏற்படும் வேறுபட்ட மாற்றம் ஆகும்.
3. சம கனஅளவு செயல்முறையின் போது செய்யப்படும் வேலை என்ன?
   • பதில்: சமகனஅளவு செயல்முறை மாறாத கனஅளவில் நடைபெறுகிறது. கனஅளவில் மாற்றம் இல்லாததால், சமகனஅளவு செயல்முறையின் போது செய்யப்படும் வேலை சுழியாகும்.
4. ஒரு இலட்சிய வாயுவின் சம அழுத்த (மாறாத அழுத்தம்) விரிவடைதலில் செய்யப்படும் வேலையானது, சம வெப்ப (மாறாத வெப்பநிலை) விரிவடைதலில் செய்யப்படும் வேலையிலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது?
   • பதில்: சம அழுத்த விரிவாக்கத்தில், வேலை பின்வருமாறு கணக்கிடப்படுகிறது: $W=P\times \Delta V$இதில் P என்பது நிலையான அழுத்தம் மற்றும் $\Delta V$ கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றம் ஆகும். ஒரு நல்லியல்பு வாயுவின் சமவெப்ப விரிவடைதலுக்கு, வேலையை சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம். W=nRTln(Vஎஃப்/விஐ​​​)இதில் n என்பது மோல்களின் எண்ணிக்கை, R என்பது சர்வ வாயு மாறிலி, மற்றும் Vf​ மற்றும் Vi​ முறையே இறுதி மற்றும் ஆரம்பத் தொகுதிகள் ஆகும்.
5. வேலை மற்றும் ஆற்றல் தொடர்பாக வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின் முக்கியத்துவம் என்ன?
   • பதில்: வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின்படி, ஒரு அமைப்பின் அக ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் என்பது, அந்த அமைப்புக்குச் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பத்திலிருந்து, அந்அமைப்பு அதன் சுற்றுப்புறத்தின் மீது செய்த வேலையைக் கழிப்பதற்குச் சமம். இது ஆற்றல் பாதுகாப்பு கொள்கையை விளக்குகிறது.
6. PV வரைபடத்தில் உள்ள ஒரு சுழற்சி செயல்முறையில், உள்ளடக்கப்பட்டுள்ள பகுதி எதைக் குறிக்கிறது?
   • பதில்: ஒரு PV வரைபடத்தில் உள்ள சுழற்சி செயல்முறையில், அதற்குள் அடங்கியுள்ள பகுதியானது, ஒரு சுழற்சியின் போது அமைப்பால் அல்லது அமைப்பின் மீது செய்யப்படும் நிகர வேலையைக் குறிக்கிறது.
7. ஒரு இலட்சிய வாயுவிற்கு, வெப்பமாறா செயல்முறையில் செய்யப்படும் வேலையானது, சமவெப்ப செயல்முறையில் செய்யப்படும் வேலையிலிருந்து எவ்வாறு வேறுபடுகிறது?
   • பதில்: வெப்பமாறா செயல்முறையில், சுற்றுப்புறத்துடன் வெப்பப் பரிமாற்றம் நடைபெறுவதில்லை, எனவே செய்யப்படும் வேலையானது வாயுவின் அக ஆற்றலில் ஒரு மாற்றத்தை விளைவிக்கிறது. ஒரு சமவெப்ப செயல்முறையில், வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும், மேலும் செய்யப்படும் எந்தவொரு வேலையும் அதற்குச் சமமான அளவு வெப்பப் பரிமாற்றத்தால் சமன் செய்யப்படுகிறது, எனவே அக ஆற்றலில் எந்த மாற்றமும் ஏற்படுவதில்லை.
8. ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகள் ஒன்றாக இருந்தாலும், மீளாச் செயல்முறையில் செய்யப்படும் வேலை, மீள் செயல்முறையில் செய்யப்படும் வேலையிலிருந்து ஏன் வேறுபடலாம்?
   • பதில்: ஒரு மீள் செயல்முறையில், தொடக்க மற்றும் இறுதி நிலைகளுக்கு இடையேயான ஒவ்வொரு இடைநிலை நிலையும் சமநிலையில் இருக்கும். ஒரு மீளா செயல்முறையில், இது அவ்வாறு இருப்பதில்லை. இருவகை செயல்முறைகளும் ஒரே புள்ளிகளில் தொடங்கி முடிவடைந்தாலும் கூட, ஒரு PV வரைபடத்தில் அவை செல்லும் பாதைகளும், அதன் விளைவாக செய்யப்படும் வேலையும், அவற்றுக்கிடையே கணிசமாக வேறுபடலாம்.
9. வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகளில், இலட்சியமற்ற (உண்மையான) வாயுவின் பண்பு இருப்பது, வேலைக் கணக்கீடுகளை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?
   • பதில்: உண்மையான வாயுக்களைப் பொறுத்தவரை, இலட்சியப் பண்பிலிருந்து ஏற்படும் விலகல்கள், குறிப்பாக உயர் அழுத்தங்கள் அல்லது குறைந்த வெப்பநிலைகளில், வேலைக் கணக்கீடுகளில் வேறுபாடுகளுக்கு வழிவகுக்கலாம். இந்த விலகல்களைக் கணக்கில் கொள்ள, வான் டெர் வால்ஸ் சமன்பாடு அல்லது பிற உண்மையான வாயு மாதிரிகளைப் பயன்படுத்த வேண்டியிருக்கலாம்.
10. ஒரு அமைப்பின் மீது செய்யப்படும் வேலை எதிர்மறையாக இருந்தால் அதன் அர்த்தம் என்ன?

• பதில்: ஒரு அமைப்பின் மீது செய்யப்படும் வேலை எதிர்மறையாக இருந்தால், அந்த அமைப்பு அதன் சுற்றுப்புறத்தின் மீது வேலை செய்கிறது என்று பொருள். இது பெரும்பாலும் வெளிப்புற அழுத்தத்திற்கு எதிராக ஒரு வாயு விரிவடைவதைக் குறிக்கிறது.