సమోష్ణ ప్రక్రియలకు (స్థిర ఉష్ణోగ్రత) ఉష్ణగతిక శాస్త్ర మొదటి నియమాన్ని వర్తింపజేయడానికి 5 ఉదాహరణలు
1. కింది గ్రాఫ్ ఒక ఆదర్శ వాయువును చూపిస్తుంది ఐసోథర్మల్ ప్రక్రియ (విధానం). AB ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని…
చర్చ
చేసిన పని = వక్రం AB క్రింద ఉన్న వైశాల్యం = త్రిభుజ వైశాల్యం + దీర్ఘచతురస్ర వైశాల్యం
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 శక్తి కొలమానము
AB ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని = 12 x 105 శక్తి కొలమానము
2. ABC ప్రక్రియలో ఆదర్శ వాయువు చేసిన పని…
చర్చ
ఇది తెలిసినది :
పీడనం 1 (పి1) = 10 x 105 N / m2
పీడనం 1 (పి1) = 5 x 105 N / m2
వాల్యూమ్ 1 (వి1) = 10 లీటరు = 10 డెసిమీటర్3 = 10x10-3 m3
వాల్యూమ్ 2 (వి2) = 30 లీటరు = 30 డెసిమీటర్3 = 30 x 10-3 m3
అడిగారు ABC ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని
జవాబ్ :
BC ప్రక్రియలో ఘనపరిమాణం స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి వాయువు ఎటువంటి పని చేయదు. AB ప్రక్రియలో ఘనపరిమాణంలో మార్పు ఉన్నందున మాత్రమే వాయువు పని చేస్తుంది. అందువల్ల, ABC ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని = AB ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని.
వాయువు చేసిన పని = వక్రం AB క్రింద ఉన్న వైశాల్యం = త్రిభుజ వైశాల్యం + దీర్ఘచతురస్ర వైశాల్యం.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 శక్తి కొలమానము
W = 1,5 x 107 శక్తి కొలమానము
3. ఒక వాయువు సమోష్ణ ప్రక్రియకు లోనవుతుంది. ఆ వాయువు 5000 జౌల్స్ పని చేయడానికి ఎంత ఉష్ణాన్ని గ్రహించాలి…
చర్చ
ఇది తెలిసినది :
పని (W) = 5000 జౌల్స్
అడిగారు : గ్రహించిన ఉష్ణం (Q)
జవాబ్ :
ఈ ప్రశ్నలో ప్రస్తావించబడిన సమోష్ణ ప్రక్రియ అనేది ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉండే ఒక ఉష్ణగతిక ప్రక్రియ. ఒక వాయువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత (T) మరియు అంతర్గత శక్తిలో మార్పు మధ్య సంబంధాన్ని కింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు:
ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటే, ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు శూన్యం. ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు శూన్యం, కాబట్టి, అంతర్గత శక్తిలో మార్పు శూన్యం. ఉష్ణగతిక శాస్త్ర మొదటి నియమాన్ని వర్తింపజేస్తే ఈ క్రింది ఫలితాలు వస్తాయి.
ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క మొదటి నియమం :
అంతర్గత శక్తిలో మార్పు (U) సున్నా అయితే, వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణం (Q) ఆ వాయువు చేసిన పని (W) కి సమానంగా ఉంటుంది. ఒక వాయువు ఉష్ణాన్ని గ్రహించినప్పుడు, అది అదనపు శక్తిని పొందుతుంది మరియు ఈ అదనపు శక్తిని ఆ వాయువు పని చేయడానికి ఉపయోగిస్తుంది.
కాబట్టి వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణం = వాయువు చేసిన పని = 5000 జౌల్స్.
4. సమోష్ణ ప్రక్రియకు లోనవుతున్న ఒక వాయువు యొక్క పీడనం (P) మరియు ఘనపరిమాణం (V) ల గ్రాఫ్ క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది. AB ప్రక్రియలో వాయువు శోషించుకున్న ఉష్ణం పరిమాణం…
చర్చ
ఇది తెలిసినది :
పీడనం 1 (పి1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
పీడనం 2 (పి2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
వాల్యూమ్ 1 (వి1) = 2 మీ3
వాల్యూమ్ 2 (వి2) = 6 మీ3
అడిగారు : AB ప్రక్రియలో వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణం (Q)
జవాబ్ :
సమ ఉష్ణోగ్రత = స్థిర ఉష్ణోగ్రత. ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటే, ఉష్ణోగ్రత మార్పు శూన్యం. ఉష్ణోగ్రత మార్పు శూన్యమైతే, అంతర్గత శక్తిలో మార్పు శూన్యం. ఒక వాయువులో ఉష్ణోగ్రత మార్పు మరియు అంతర్గత శక్తి మార్పు మధ్య సంబంధాన్ని ఈ క్రింది సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు:
ఉష్ణగతిక శాస్త్ర మొదటి నియమానికి వర్తింపజేస్తే, ఈ క్రింది ఫలితాలు లభిస్తాయి:
ఉష్ణోగ్రత మార్పు సున్నా అయితే, వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణం, ఆ వాయువు చేసిన పనికి సమానంగా ఉంటుంది. AB ప్రక్రియలో వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణాన్ని కనుగొనడానికి, పై గ్రాఫ్ ఆధారంగా వాయువు చేసిన పనిని మనం లెక్కిస్తాము.
వాయువు చేసిన పని = వక్రం AB క్రింద ఉన్న వైశాల్యం = త్రిభుజ వైశాల్యం + దీర్ఘచతురస్ర వైశాల్యం.
W = ½ (P2 - పి1)(వి2 - వి1) + పి1(V2 - వి1)
W = ½ (10 x 105 – 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
W = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
W = 30 x 105 శక్తి కొలమానము
W = 30 atm
AB ప్రక్రియలో వాయువు గ్రహించిన ఉష్ణం (Q) = AB ప్రక్రియలో వాయువు చేసిన పని = 30 x 105 జౌల్ = 30 అట్మాస్ఫియర్లు.
5. ఉష్ణగతిక శాస్త్రంలో, ఒక ఆదర్శ వాయువు సమోష్ణ ప్రక్రియకు లోనవుతుంది, ఒకవేళ...
A. వాయువు స్థితిలో మార్పులు జరిగినా, ఉష్ణోగ్రత ఎల్లప్పుడూ స్థిరంగా ఉంటుంది
బి. అన్ని అణువులు వేర్వేరు వేగాలతో కదులుతాయి
C. అన్ని వాయు పరిస్థితులలో ఉష్ణోగ్రత ఎల్లప్పుడూ మారుతుంది
డి. మీద సుహు అణు వేగం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే
E. వాయు పీడనం మరియు ఘనపరిమాణం మారవు
చర్చ
ఐసోథర్మల్ లేదా ఐసోథెర్మిక్ అంటే స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత.
సరైన సమాధానం A.
