એકમ આડછેદના ક્ષેત્રફળવાળા પિસ્ટન સાથેના નળાકારમાં એક મોલ આદર્શ વાયુ ભરેલો છે જે આકૃતિમાં દર્શાવ્યું છે। ખેંચાયા વગરની $L$ લંબાઈની સ્પ્રિંગના એક છેડાને પિસ્ટન સાથે અને બીજા છેડાને નળાકારના તળિયા સાથે જોડેલો છે। સ્પ્રિંગનો અચળાંક $K$ છે। પ્રારંભમાં સ્પ્રિંગ ખેંચાણ વગરની છે અને વાયુ સમતોલનમાં છે। વાયુને ચોક્કસ જથ્થાની ઉષ્મા $Q$ આપતાં તેનું કદ $V_0$ થી $V_1$ થાય છે, તો
$(a)$ તંત્રનું પ્રારંભિક દબાણ કેટલું?
$(b)$ તંત્રનું અંતિમ દબાણ કેટલું?
$(c)$ થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમનો ઉપયોગ કરીને $Q, V_0, V_1, P_a$ અને $K$ વચ્ચેનો સંબંધ મેળવો।

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) શરૂઆતમાં, સ્પ્રિંગ ખેંચાયેલી નથી, તેથી સ્પ્રિંગ દ્વારા લાગતું બળ શૂન્ય છે। પિસ્ટન વાતાવરણીય દબાણ $P_a$ અને વાયુના દબાણ $P_i$ હેઠળ સંતુલનમાં છે। તેથી, $P_i = P_a$.
$(b)$ જ્યારે કદ $V_0$ થી વધીને $V_1$ થાય છે, ત્યારે પિસ્ટન $x = V_1 - V_0$ જેટલું અંતર કાપે છે (કારણ કે ક્ષેત્રફળ એકમ છે)। હવે સ્પ્રિંગ $x$ જેટલી ખેંચાય છે। અંતિમ દબાણ $P_f$ એ વાતાવરણીય દબાણ, સ્પ્રિંગ બળ અને વાયુના દબાણ દ્વારા સંતુલિત થાય છે: $P_f = P_a + \frac{Kx}{A} = P_a + K(V_1 - V_0)$.
$(c)$ થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ મુજબ, $Q = \Delta U + W$.
આદર્શ વાયુ માટે, $\Delta U = C_v \Delta T = \frac{C_v}{R} (P_f V_1 - P_i V_0) = \frac{f}{2} (P_f V_1 - P_i V_0)$.
વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્ય $W = \int_{V_0}^{V_1} P \, dV$ છે। દબાણ કદ સાથે રેખીય રીતે બદલાતું હોવાથી, $W = \frac{P_i + P_f}{2} (V_1 - V_0)$.
કિંમતો મૂકતા: $Q = \frac{f}{2} [ (P_a + K(V_1 - V_0)) V_1 - P_a V_0 ] + \frac{P_a + P_a + K(V_1 - V_0)}{2} (V_1 - V_0)$.

Explore More

Similar Questions

એક થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયામાં,વાયુના નિશ્ચિત દળનું દબાણ એવી રીતે બદલાય છે કે જ્યારે વાયુ પર $8 \, J$ કાર્ય કરવામાં આવે ત્યારે વાયુ $20 \, J$ ઉષ્મા મુક્ત કરે છે. જો વાયુની પ્રારંભિક આંતરિક ઉર્જા $30 \, J$ હોય,તો અંતિમ આંતરિક ઉર્જા .... $J$ હશે.

Difficult
View Solution

$50\,N/m^2$ ના અચળ દબાણે વાયુનું કદ $10\,m^3$ થી ઘટીને $4\,m^3$ થાય છે. જો વાયુને $100\,J$ ઉષ્મા આપવામાં આવે,તો આંતરિક ઊર્જામાં થતો વધારો ....... $J$ છે.

તંત્રની આંતરિક ઉર્જા કેટલી રીતે બદલી શકાય છે?

એક આદર્શ વાયુ અવસ્થા $A$ થી બીજી અવસ્થા $B$ માં $8 \times 10^5 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરીને અને $6.5 \times 10^5 \ J$ જેટલું બાહ્ય કાર્ય કરીને જાય છે. હવે તેને તે જ બે અવસ્થાઓ વચ્ચે બીજી પ્રક્રિયામાં લઈ જવામાં આવે છે જેમાં તે $10^5 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. તો બીજી પ્રક્રિયામાં:

આકૃતિમાં થર્મોડાયનેમિક રૂપાંતરણમાંથી પસાર થતી સિસ્ટમનો $P-V$ આલેખ દર્શાવેલ છે. $A \to B \to C$ જતી વખતે સિસ્ટમ પર થયેલ કાર્ય $50 \, J$ છે અને સિસ્ટમને $20 \, cal$ ઉષ્મા આપવામાં આવે છે. $A$ અને $C$ વચ્ચે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ...... $J$ છે.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo