तीन मोल आदर्श गैस एक चक्रीय प्रक्रिया $ABCA$ से गुजरती है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। बिंदुओं $A, B$ और $C$ पर दबाव, आयतन और निरपेक्ष तापमान क्रमशः $(P_1, V_1, T_1)$, $(P_2, 3V_1, T_1)$ और $(P_2, V_1, T_2)$ हैं। तो चक्र $ABCA$ में किया गया कुल कार्य ज्ञात कीजिए ($R$ सार्वत्रिक गैस नियतांक है)।

मान लीजिए कि एक आदर्श गैस ($n$ मोल) $P = f(V)$ द्वारा दी गई प्रक्रिया में विस्तारित हो रही है,जो $(V_0, P_0)$ बिंदु से गुजरती है। सिद्ध कीजिए कि यदि वक्र $P = f(V)$ का ढाल $(P_0, V_0)$ से गुजरने वाले रुद्धोष्म (adiabatic) वक्र के ढाल से अधिक है,तो गैस $(P_0, V_0)$ पर ऊष्मा अवशोषित कर रही है।

समान प्रारंभिक स्थितियों से शुरू करते हुए,एक आदर्श गैस $V_{i}$ से $V_{f}$ आयतन तक तीन अलग-अलग तरीकों से प्रसारित होती है। गैस द्वारा किया गया कार्य $W_{1}$ है यदि प्रक्रिया पूरी तरह से समतापीय है,$W_{2}$ है यदि प्रक्रिया पूरी तरह से रुद्धोष्म है,और $W_{3}$ है यदि प्रक्रिया पूरी तरह से समदाबी है। तब,सही विकल्प चुनें।

एक मोल आदर्श गैस का प्रारंभिक अवस्था $(T_A, V_0)$ से अंतिम अवस्था $(T_f, 5 V_0)$ तक रुद्धोष्म (adiabatic) प्रसार होता है। उसी गैस के एक अन्य मोल का एक अलग प्रारंभिक अवस्था $(T_B, V_0)$ से उसी अंतिम अवस्था $(T_f, 5 V_0)$ तक समतापीय (isothermal) प्रसार होता है। इस आदर्श गैस के लिए स्थिर दाब और स्थिर आयतन पर विशिष्ट ऊष्मा का अनुपात $\gamma$ है। अनुपात $T_A / T_B$ क्या है?

चित्र में एक कंटेनर दिखाया गया है जिसके ऊपर एक गतिशील (घर्षण रहित) पिस्टन है। कंटेनर और पिस्टन पूरी तरह से कुचालक सामग्री से बने हैं,जो बाहर और अंदर के बीच ऊष्मा के स्थानांतरण की अनुमति नहीं देते हैं। कंटेनर को ऊष्मीय रूप से सुचालक सामग्री से बने एक कठोर विभाजन द्वारा दो डिब्बों में विभाजित किया गया है जो ऊष्मा के धीमे स्थानांतरण की अनुमति देता है। निचले डिब्बे में $700 \ K$ पर $2$ मोल आदर्श एकपरमाणुक गैस है और ऊपरी डिब्बे में $400 \ K$ पर $2$ मोल आदर्श द्विपरमाणुक गैस है। मोलर ऊष्मा धारिताएँ हैं: एकपरमाणुक गैस के लिए $C_v = \frac{3}{2} R, C_p = \frac{5}{2} R$; द्विपरमाणुक गैस के लिए $C_v = \frac{5}{2} R, C_p = \frac{7}{2} R$.
$1.$ मान लीजिए कि विभाजन कठोर रूप से स्थिर है ताकि वह हिल न सके। जब संतुलन प्राप्त हो जाता है,तो गैसों का अंतिम तापमान होगा:
$(A) 550 \ K$ $(B) 525 \ K$ $(C) 513 \ K$ $(D) 490 \ K$
$2.$ अब मान लीजिए कि विभाजन बिना घर्षण के स्वतंत्र रूप से हिल सकता है ताकि दोनों डिब्बों में गैसों का दबाव समान हो। तब संतुलन प्राप्त होने तक गैसों द्वारा किया गया कुल कार्य होगा:
$(A) 250 \ R$ $(B) 200 \ R$ $(C) 100 \ R$ $(D) -100 \ R$
प्रश्न $1$ और $2$ के उत्तर दें।

एक निश्चित द्रव्यमान की नियॉन गैस समतापीय रूप से अपने आयतन से दोगुने आयतन तक फैलती है। दाब में और कितना भिन्नात्मक (fractional) ह्रास होना चाहिए,ताकि उस अवस्था से रुद्धोष्म (adiabatic) रूप से संकुचित होने पर गैस अपनी मूल अवस्था में पहुँच जाए?