એક થર્મોડાયનેમિક ચક્ર ઊંચા તાપમાને ઉષ્મા ઉર્જા મેળવે છે અને નીચા તાપમાને ઉર્જા મુક્ત કરે છે. જો નીચા તાપમાને મુક્ત થતી ઉર્જાનું પ્રમાણ ચક્ર દ્વારા કરવામાં આવેલા કાર્ય કરતાં $3$ ગણું હોય,તો ચક્રની કાર્યક્ષમતા કેટલી હશે?

એક વાયુના કાર્નોટ ચક્રને નીચે આપેલા દબાણ-કદ $(P-V)$ આલેખમાં દર્શાવેલ છે. નીચેના વિધાનો ધ્યાનમાં લો:
$I.$ $ABCD$ નું ક્ષેત્રફળ એ વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્ય છે.
$II.$ $ABCD$ નું ક્ષેત્રફળ એ શોષાયેલી કુલ ઉષ્મા છે.
$III.$ ચક્ર દરમિયાન આંતરિક ઊર્જામાં થતો ફેરફાર શૂન્ય છે.
તો નીચેનામાંથી કયું સાચું છે?

$735\,J$ ઉષ્મા ઊર્જા એક દ્વિ-પરમાણ્વીય વાયુને આપવામાં આવે છે,જેથી વાયુ અચળ દબાણે વિસ્તરણ પામે છે. દરેક વાયુનો અણુ આંતરિક અક્ષની આસપાસ ફરે છે પરંતુ દોલન કરતો નથી. વાયુની આંતરિક ઊર્જામાં થતો વધારો $..........\,J$ હશે.

એક એન્જિનને ધ્યાનમાં લો જે દરેક ચક્રમાં ગરમ રિઝર્વોયર પાસેથી $130 \text{ cal}$ ઉષ્મા શોષે છે અને ઠંડા રિઝર્વોયરને $30 \text{ cal}$ ઉષ્મા આપે છે. એન્જિન દરેક ચક્રમાં ઘર્ષણને દૂર કરવા માટે $2 \text{ J}$ ઉર્જાનો પણ વપરાશ કરે છે. જો એન્જિન $90 \text{ cycles per minute}$ ની ઝડપે કામ કરતું હોય, તો લોડને આપવામાં આવતી મહત્તમ પાવર કેટલી હશે ($\text{ W}$ માં)? [ધારો કે ઉષ્માનો થર્મલ સમતુલ્ય $4.2 \text{ J/cal}$ છે]

એક મોલ આદર્શ વાયુ બે પ્રક્રિયાઓ દ્વારા પ્રારંભિક અવસ્થા $A$ થી અંતિમ અવસ્થા $B$ સુધી જાય છે: તે પ્રથમ કદ $V$ થી $3V$ સુધી સમતાપી વિસ્તરણ અનુભવે છે અને ત્યારબાદ અચળ દબાણે તેનું કદ $3V$ થી $V$ સુધી ઘટાડવામાં આવે છે. આ બે પ્રક્રિયાઓને દર્શાવતો સાચો $P-V$ આલેખ કયો છે?

એક એન્જિન (પિસ્ટન સાથેના સિલિન્ડરમાં એક મોલ આદર્શ વાયુનું બનેલું) દ્વારા અનુસરવામાં આવતું ચક્ર આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
$A$ થી $B$: કદ અચળ
$B$ થી $C$: એડિબેટિક (સમઉષ્મી)
$C$ થી $D$: કદ અચળ
$D$ થી $A$: એડિબેટિક (સમઉષ્મી)
$V_C = V_D = 2V_A = 2V_B$
$(a)$ ચક્રના કયા ભાગમાં એન્જિનને બહારથી ઉષ્મા આપવામાં આવે છે?
$(b)$ ચક્રના કયા ભાગમાં એન્જિન દ્વારા આસપાસના વાતાવરણને ઉષ્મા આપવામાં આવે છે?
$(c)$ એક ચક્રમાં એન્જિન દ્વારા કરવામાં આવેલ કાર્ય કેટલું છે? તમારો જવાબ $P_A, P_B, V_A$ ના સ્વરૂપમાં લખો.
$(d)$ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા કેટલી છે?
$(\gamma = 5/3, C_v = 3/2 R$ વાયુના એક મોલ માટે$)$