طبیعیات کے بنیادی سبق

ناقابل واپسی تھرموڈینامک عمل کی وضاحت کرنے کے لیے، سائنسدانوں نے تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون وضع کیا۔ تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون بتاتا ہے کہ کائنات میں کون سے عمل ہو سکتے ہیں اور کون سے عمل نہیں ہو سکتے۔ RJE Clausius (1822-1888) نامی ایک سائنسدان نے مندرجہ ذیل بیان دیا:

قدرتی طور پر، گرمی زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء کی طرف جاتی ہے۔ قدرتی طور پر، حرارت کم درجہ حرارت والی اشیاء سے زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء کی طرف نہیں بڑھتی (تھرموڈائینامکس کا دوسرا قانون—کلاسیئس کا بیان)۔

Clausius کا بیان تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کے خصوصی بیانات میں سے ایک ہے۔ اسے خصوصی بیان کہا جاتا ہے کیونکہ یہ صرف ایک عمل پر لاگو ہوتا ہے، حرارت کی منتقلی سے متعلق۔ چونکہ یہ بیان دوسرے عمل سے متعلق نہیں ہے، ہمیں مزید عمومی بیان کی ضرورت ہے۔ تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کے عمومی بیان کی ترقی ہیٹ انجنوں کے مطالعہ پر مبنی ہے۔ لہذا، ہم سب سے پہلے انجن کی گرمی پر تبادلہ خیال کرتے ہیں.

مزید پڑھ

آرٹیکل تھرموڈینامک عمل : Isothermal Adiabatic Isochoric Isobaric

چار تھرموڈینامک عمل ہیں، یعنی Isothermal، isochoric، isobaric اور adiabatic عمل۔

Isothermal عمل (مستقل درجہ حرارت)

ایک isothermal عمل میں، نظام کا درجہ حرارت مستقل رکھا جاتا ہے۔ نظریاتی طور پر، تجزیہ شدہ نظام ایک مثالی گیس ہے. مثالی گیس کا درجہ حرارت مثالی اندرونی گیس توانائی (U = 3/2 n RT) کے براہ راست متناسب ہے۔ T تبدیل نہیں ہوتا ہے، لہذا U بھی تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ اس طرح، اگر آئسوتھرمل عمل پر لاگو کیا جائے تو، تھرموڈینامک مساوات کا پہلا قانون بن جاتا ہے:

مزید پڑھ

تھرموڈینامک عمل

حرارت (Q) وہ توانائی ہے جو درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے ایک چیز سے دوسری چیز میں منتقل ہوتی ہے۔ نظام اور ماحول کے بارے میں، حرارت ایک نظام سے ماحول میں منتقل ہونے والی توانائی ہے یا درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے ماحول سے نظام میں منتقل ہونے والی توانائی ہے۔ اگر نظام کا درجہ حرارت محیطی درجہ حرارت سے زیادہ ہے، تو حرارت نظام سے ماحول میں بہہ جائے گی۔ اگر محیطی درجہ حرارت نظام کے درجہ حرارت سے زیادہ ہے، تو گرمی ماحول سے نظام میں بہتی ہے۔

حرارت (Q) توانائی ہے جو درجہ حرارت کے فرق کی وجہ سے حرکت کرتی ہے، جبکہ کام (W) کام کے ذریعے توانائی کی منتقلی سے متعلق ہے۔ مثال کے طور پر، اگر نظام ماحول پر کام کرتا ہے، تو توانائی نظام سے ماحول میں منتقل ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، اگر ماحول نظام پر کام کرتا ہے، تو توانائی ماحول سے نظام میں منتقل ہوتی ہے۔

مزید پڑھ

غیر لچکدار تصادم

متحرک توانائی کے قانون کا تحفظ غیر لچکدار تصادم میں لاگو نہیں ہوتا ہے۔ رفتار کے قانون کا تحفظ غیر لچکدار تصادم میں لاگو ہوتا ہے اگر صرف دو ٹکرانے والی اشیاء پر کوئی بیرونی قوت کام نہ کرے۔ غیر لچکدار تصادم میں، دو چیزیں آپس میں چپک جاتی ہیں یا تصادم کے بعد ایک دوسرے سے جڑی ہوتی ہیں۔

مثال سوال 1۔

دو اشیاء ایک ہی کمیت کی ہیں، یعنی 1 کلو۔ آبجیکٹ 1 ایک فلیٹ ہوائی جہاز پر 10 m/s کی رفتار سے حرکت کرتا ہے اور دوسری چیز سے ٹکراتا ہے جو آرام پر ہے۔ تصادم کے بعد، دونوں اشیاء آپس میں چپک جاتی ہیں۔ تصادم کے بعد دونوں اشیاء کی رفتار کتنی ہے؟

مزید پڑھ

جزوی طور پر لچکدار تصادم

جزوی طور پر لچکدار تصادم میں، رفتار کے تحفظ کا قانون لاگو ہوتا ہے، جب کہ حرکی توانائی کے تحفظ کا قانون لاگو نہیں ہوتا ہے۔ جس وقت تصادم ہوتا ہے، کچھ حرکی توانائی صوتی توانائی، حرارت کی توانائی اور اندرونی توانائی میں بدل جاتی ہے۔ لفظ لچکدار کا استعمال اس بات کی طرف اشارہ کرتا ہے کہ تصادم کے بعد دونوں چیزیں آپس میں چپکی نہیں رہتیں بلکہ اچھلتی ہیں۔

جزوی طور پر لچکدار تصادم کی ایک مثال دو ماربلز یا دو پول بالز کا یک جہتی تصادم ہے۔

مزید پڑھ

لکیری رفتار کا تحفظ

لکیری رفتار کے تحفظ کا قانون کہتا ہے کہ اگر دو ٹکرانے والی اشیاء پر کوئی بیرونی قوت کام نہیں کر رہی ہے تو تصادم سے پہلے اشیاء کی رفتار تصادم کے بعد اشیاء کی رفتار کے برابر ہے۔

p₁ + صفحہ₂ = پی₁ ' + p₂ ' ………………….. مساوات 1.4

m₁ v₁ + م₂ v₂ = م₁ v₁ ' + m₂ v₂ '

اگر ٹکرانے کے بعد دونوں چیزیں آپس میں چپک جائیں،

m₁ v₁ + م₂ v₂ = (م₁ + م₂ ) v'

مزید پڑھ

بالکل لچکدار ٹکراؤ

دو اشیاء کے تصادم کو بالکل لچکدار تصادم کہا جاتا ہے اگر تصادم سے پہلے ہر شے کی رفتار یا حرکی توانائی تصادم کے بعد ہر شے کی رفتار اور حرکی توانائی کے برابر ہو۔ دوسرے لفظوں میں، رفتار کے قانون کا تحفظ اور حرکی توانائی کے قانون کا تحفظ بالکل لچکدار تصادم میں لاگو ہوتا ہے۔ لفظ لچکدار کا استعمال اس بات کی طرف اشارہ کرتا ہے کہ تصادم کے بعد، دونوں اشیاء ایک دوسرے سے چپکی نہیں ہیں یا ایک دوسرے سے جڑی نہیں ہیں بلکہ اچھالتی ہیں۔ ہر شے کی رفتار محفوظ ہے۔

ہر شے کی رفتار محفوظ ہے۔

مزید پڑھ

کام مکینیکل توانائی کا اصول

ورک-کائنیٹک انرجی تھیوریم کہتا ہے کہ نیٹ ورک یا نیٹ فورس کے ذریعے کیا جانے والا کام حرکی توانائی میں ہونے والی تبدیلی کے برابر ہے۔

W_خالص = TO_t - TO_o = 1⁄2 m(v_t² -. v_o²)

W_خالص = دو قسم کی قوتیں ہیں، یعنی قدامت پسند قوت، اور غیر قدامت پسند قوت۔ اس طرح، نیٹ ورک کو ایک قدامت پسند قوت کے ذریعہ کئے گئے کام اور غیر قدامت پسند قوت کے ذریعہ کئے گئے کام پر مشتمل سمجھا جاسکتا ہے۔

W_c + ڈبلیو_nc = ΔKE

مزید پڑھ

قدامت پسند قوتوں کے ذریعہ کیا جانے والا کام ممکنہ توانائی

کسی چیز کا مشاہدہ کریں جو عمودی طور پر اوپر کی طرف بڑھتا ہے اور پھر زیادہ سے زیادہ اونچائی تک پہنچنے کے بعد اپنی ابتدائی پوزیشن پر واپس آجاتا ہے۔ جب چیز عمودی طور پر اوپر کی طرف بڑھ رہی ہوتی ہے تو وزن اعتراض پر منفی کام کرتا ہے۔ جب چیز اوپر کی طرف بڑھ رہی ہے تو اس کی اونچائی بڑھ جاتی ہے۔ لہذا، آبجیکٹ کی کشش ثقل کی صلاحیت میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔ یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ وزن کے ذریعے کیا جانے والا منفی کام آبجیکٹ کی گرویٹیشنل پوٹینشل انرجی (PE) میں اضافے کے برابر ہے۔

مزید پڑھ

قدامت پسند قوت اور غیر قدامت پسند قوت

1. قدامت پسند قوت

1.1 وزن (w)

کسی چیز کا مشاہدہ کریں جو عمودی طور پر اوپر کی طرف حرکت کرتی ہے جب تک کہ اس کی ابتدائی پوزیشن کی طرف نیچے کی طرف بڑھنے سے پہلے زیادہ سے زیادہ اونچائی تک پہنچ جائے۔ جب عمودی طور پر h کی طرف بڑھتے ہیں، تو وزن نقل مکانی سے مخالف سمت میں ہوتا ہے۔ اس طرح وزن اعتراض پر منفی کام کرتا ہے۔ 

W = wh (cos 180^o) = – wh = – mgh

زیادہ سے زیادہ اونچائی تک پہنچنے کے بعد، آبجیکٹ h تک اپنی ابتدائی پوزیشن کی طرف نیچے کی طرف بڑھتا ہے۔ جب نیچے کی طرف بڑھتے ہیں تو وزن اسی سمت میں ہوتا ہے جس طرح نقل مکانی ہوتی ہے۔ چونکہ یہ نقل مکانی کی سمت میں ہے، وزن مثبت کام کرتا ہے۔

مزید پڑھ