ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమం

తిరిగి మార్చలేని ఉష్ణగతిక ప్రక్రియలను వివరించడానికి, శాస్త్రవేత్తలు ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమాన్ని రూపొందించారు. ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమం విశ్వంలో ఏ ప్రక్రియలు జరగగలవో మరియు ఏ ప్రక్రియలు జరగలేవో వివరిస్తుంది. ఆర్.జె.ఇ. క్లాసియస్ (1822-1888) అనే శాస్త్రవేత్త ఈ క్రింది ప్రకటన చేశారు:

సహజంగా, ఉష్ణం అధిక ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువుల నుండి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువులకు ప్రసరిస్తుంది; సహజంగా, ఉష్ణం తక్కువ ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువుల నుండి అధిక ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువులకు ప్రసరించదు (ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమం—క్లాసియస్ ప్రకటన).

క్లాసియస్ ప్రకటన ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమంలోని ప్రత్యేక ప్రకటనలలో ఒకటి. దీనిని ప్రత్యేక ప్రకటన అని అంటారు, ఎందుకంటే ఇది కేవలం ఉష్ణ బదిలీకి సంబంధించిన ఒకే ఒక ప్రక్రియకు మాత్రమే వర్తిస్తుంది. ఈ ప్రకటన ఇతర ప్రక్రియలకు సంబంధం లేనిది కాబట్టి, మనకు మరింత సాధారణ ప్రకటన అవసరం. ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క రెండవ నియమం యొక్క సాధారణ ప్రకటన అభివృద్ధి ఉష్ణ యంత్రాల అధ్యయనంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, మనం మొదట యంత్ర ఉష్ణం గురించి చర్చిద్దాం.

ఇంకా చదవండి

ఉష్ణగతిక ప్రక్రియలు: సమోష్ణ స్థిరోష్ణ సమఘన సమపీడన

వ్యాసం ఉష్ణగతిక ప్రక్రియలు : సమోష్ణ స్థిరోష్ణ సమఘన సమపీడన

నాలుగు ఉష్ణగతిక ప్రక్రియలు ఉన్నాయి, అవి సమోష్ణ, సమఘనపరిమాణ, సమపీడన మరియు స్థిరోష్ణ ప్రక్రియలు.

ఐసోథర్మల్ ప్రక్రియ (స్థిర ఉష్ణోగ్రత)

సమోష్ణ ప్రక్రియలో, వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంచబడుతుంది. సిద్ధాంతపరంగా, విశ్లేషించబడిన వ్యవస్థ ఒక ఆదర్శ వాయువు. ఆదర్శ వాయువు ఉష్ణోగ్రత, ఆదర్శ వాయువు యొక్క అంతర్గత శక్తికి (U = 3/2 n RT) అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. T మారదు, కాబట్టి U కూడా మారదు. అందువల్ల, సమోష్ణ ప్రక్రియకు వర్తింపజేస్తే, ఉష్ణగతిక సమీకరణం యొక్క మొదటి నియమం ఇలా అవుతుంది:

ఇంకా చదవండి

ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క మొదటి నియమం

ఉష్ణగతిక ప్రక్రియ

ఉష్ణం (Q) అనేది ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం కారణంగా ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు ప్రసరించే శక్తి. వ్యవస్థలు మరియు పరిసరాల విషయానికి వస్తే, ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం కారణంగా వ్యవస్థ నుండి పరిసరాలకు ప్రసరించే శక్తి లేదా పరిసరాల నుండి వ్యవస్థకు ప్రసరించే శక్తినే ఉష్ణం అంటారు. వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రత పరిసర ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ఉష్ణం వ్యవస్థ నుండి పరిసరాలకు ప్రవహిస్తుంది. పరిసర ఉష్ణోగ్రత వ్యవస్థ ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, అప్పుడు ఉష్ణం పరిసరాల నుండి వ్యవస్థకు ప్రవహిస్తుంది.

ఉష్ణం (Q) అనేది ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం కారణంగా ప్రసరించే శక్తి, కాగా పని (W) అనేది పని ద్వారా జరిగే శక్తి బదిలీకి సంబంధించినది. ఉదాహరణకు, వ్యవస్థ పరిసరాలపై పని చేస్తే, శక్తి వ్యవస్థ నుండి పరిసరాలకు ప్రసరిస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, పరిసరాలు వ్యవస్థపై పని చేస్తే, శక్తి పరిసరాల నుండి వ్యవస్థకు ప్రసరిస్తుంది.

ఇంకా చదవండి

స్థితిస్థాపకత లేని ఘర్షణలు

స్థితిస్థాపకత లేని ఘర్షణలు

అస్థితిస్థాపక అభిఘాతాలలో గతిజ శక్తి నిత్యత్వ నియమం వర్తించదు. అభిఘాతం చెందే రెండు వస్తువులపై ఎటువంటి బాహ్య బలం పనిచేయకపోతేనే అస్థితిస్థాపక అభిఘాతాలలో ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమం వర్తిస్తుంది. ఒక అస్థితిస్థాపక అభిఘాతంలో, అభిఘాతం తర్వాత రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి అతుక్కుంటాయి లేదా బంధించబడతాయి.

ఉదాహరణ ప్రశ్న 1.

రెండు వస్తువులు 1 కిలోగ్రాము ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నాయి. వస్తువు 1 ఒక సమతలంపై 10 మీ/సె వేగంతో కదులుతూ, నిశ్చలంగా ఉన్న వస్తువు 2ను ఢీకొంటుంది. ఢీకొన్న తర్వాత, ఆ రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి అతుక్కుపోతాయి. ఢీకొన్న తర్వాత ఆ రెండు వస్తువుల వేగం ఎంత?

ఇంకా చదవండి

పాక్షిక స్థితిస్థాపక ఘర్షణలు

పాక్షిక స్థితిస్థాపక ఘర్షణలు

పాక్షిక స్థితిస్థాపక అభిఘాతాలలో, ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమం వర్తిస్తుంది, అయితే గతిజ శక్తి నిత్యత్వ నియమం వర్తించదు. అభిఘాతం జరిగే సమయంలో, కొంత గతిజ శక్తి ధ్వని శక్తిగా, ఉష్ణ శక్తిగా మరియు అంతర్గత శక్తిగా మార్చబడుతుంది. 'స్థితిస్థాపక' అనే పదం వాడకం, అభిఘాతం తర్వాత ఆ రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి అంటుకోకుండా వెనక్కి ఎగిరిపోతాయని సూచిస్తుంది.

రెండు గోళీలు లేదా రెండు పూల్ బంతుల ఏకమితీయ అభిఘాతం పాక్షిక స్థితిస్థాపక అభిఘాతానికి ఒక ఉదాహరణ.

ఇంకా చదవండి

రేఖీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వం

రేఖీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వం

రేఖీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమం ప్రకారం, ఢీకొంటున్న రెండు వస్తువులపై బాహ్య బలం ఏదీ పనిచేయకపోతే, ఢీకొనడానికి ముందు ఆ వస్తువుల ద్రవ్యవేగం, ఢీకొన్న తర్వాత వాటి ద్రవ్యవేగానికి సమానంగా ఉంటుంది.

p1 +p2 = పి1 ' + పి2 ‘ ………………….. సమీకరణం 1.4

m1 v1 + మ2 v2 = m1 v1 ' + ఎమ్2 v2 '

ఢీకొన్న తర్వాత రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి అతుక్కుపోతే,

m1 v1 + మ2 v2 = (మీ1 + మ2 ) వి'

ఇంకా చదవండి

సంపూర్ణ స్థితిస్థాపక ఘర్షణలు

సంపూర్ణ స్థితిస్థాపక ఘర్షణలు

ఢీకొనడానికి ముందు ప్రతి వస్తువు యొక్క ద్రవ్యవేగం లేదా గతిజ శక్తి, ఢీకొన్న తర్వాత ప్రతి వస్తువు యొక్క ద్రవ్యవేగం మరియు గతిజ శక్తికి సమానంగా ఉంటే, ఆ రెండు వస్తువుల ఢీకొనడాన్ని సంపూర్ణ స్థితిస్థాపక ఢీకొనడం అంటారు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వ నియమం మరియు గతిజ శక్తి నిత్యత్వ నియమం సంపూర్ణ స్థితిస్థాపక ఢీకొనడాలలో వర్తిస్తాయి. 'స్థితిస్థాపక' అనే పదం వాడకం, ఢీకొన్న తర్వాత ఆ రెండు వస్తువులు ఒకదానికొకటి అంటుకోకుండా, వెనక్కి ఎగిరిపోతాయని సూచిస్తుంది. ప్రతి వస్తువు యొక్క ద్రవ్యవేగం నిత్యత్వం చెందుతుంది.

ప్రతి వస్తువు యొక్క ద్రవ్యవేగం సంరక్షించబడుతుంది.

ఇంకా చదవండి

పని-యాంత్రిక శక్తి సూత్రం

పని-యాంత్రిక శక్తి సూత్రం

పని-గతిజ శక్తి సిద్ధాంతం ప్రకారం, నికర పని లేదా నికర బలం చేసిన పని, గతిజ శక్తిలోని మార్పుకు సమానం.

Wనికర = కుt – కుo = 1⁄2 m(vt2 - విo2)

Wనికర బలాలు రెండు రకాలు, అవి సంరక్షక బలం మరియు అసంరక్షక బలం. అందువల్ల, నికర పనిని సంరక్షక బలం చేసిన పని మరియు అసంరక్షక బలం చేసిన పనితో కూడినదిగా పరిగణించవచ్చు.

Wc + Wnc = ΔKE

ఇంకా చదవండి

సంరక్షక బలాలచే చేయబడిన పని, స్థితి శక్తి

సంరక్షక బలాలచే చేయబడిన పని, స్థితి శక్తి

నిలువుగా పైకి కదిలి, గరిష్ట ఎత్తుకు చేరుకున్న తర్వాత తన ప్రారంభ స్థానానికి తిరిగి వచ్చే ఒక వస్తువును గమనించండి. వస్తువు నిలువుగా పైకి కదులుతున్నప్పుడు, దాని బరువు ఆ వస్తువుపై రుణాత్మక పని చేస్తుంది. వస్తువు పైకి కదులుతున్నప్పుడు, దాని ఎత్తు పెరుగుతుంది. అందువల్ల, వస్తువు యొక్క గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తి కూడా పెరుగుతుంది. బరువు చేసిన రుణాత్మక పని, వస్తువు యొక్క గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తి (PE) పెరుగుదలకు సమానం అని నిర్ధారించవచ్చు.

ఇంకా చదవండి

సంప్రదాయవాద శక్తి మరియు అసంప్రదాయ శక్తి

సంప్రదాయవాద శక్తి మరియు అసంప్రదాయ శక్తి

1. సంరక్షణ శక్తి

1.1 బరువు (w)

సంరక్షక శక్తి మరియు సంరక్షక-కాని శక్తి 1ఒక వస్తువు గరిష్ట ఎత్తుకు చేరే వరకు నిలువుగా పైకి కదిలి, ఆ తర్వాత తన ప్రారంభ స్థానం వైపు కిందికి కదులుతుంది. అది 'h' మేర నిలువుగా పైకి కదులుతున్నప్పుడు, బరువు స్థానభ్రంశానికి వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. అందువల్ల, ఆ బరువు వస్తువుపై రుణాత్మక పని చేస్తుంది. 

W = wh (cos 180o) = – wh = – mgh

గరిష్ట ఎత్తుకు చేరుకున్న తర్వాత, వస్తువు దాని ప్రారంభ స్థానం వైపు h దూరం క్రిందికి కదులుతుంది. క్రిందికి కదులుతున్నప్పుడు, బరువు స్థానభ్రంశం యొక్క దిశలోనే ఉంటుంది. అది స్థానభ్రంశం యొక్క దిశలోనే ఉన్నందున, బరువు ధనాత్మక పని చేస్తుంది.

ఇంకా చదవండి