थर्मोडायनामिक्स अभ्यास (Thermodynamics Abhyaas)
गेयसर प्रतिमिति की गति से प्रति मिनट 3.0 लीटर पानी को 27°C से 77°C तक गरम करता है। यदि गेयसर गैस बर्नर पर संचालित होता है। तो ईंधन की सेवन दर क्या होगी यदि इसका जलन उष्मांक 4.0×10^4 जी/ग है?
Answer:
-
पानी को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करें: Q = m x c x ΔT Q = 3.0 लीटर x 4.18 जी/ग°C x (77°C - 27°C) Q = 5.7 × 10^5 जी
-
इंधन की सेवन दर निर्धारित करें: दर = (आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा) / (जलन का ऊष्मांक) दर = 5.7 × 10^5 जी / 4.0 × 10^4 जी/ग दर = 1.425 ग्राम/मिनट
Question:
एक हलकाविलंबी यंत्र, जिसमें एक हलका सिलेंडर है जिसमें 3 मोल हाइड्रोजन है और मानक तापमान और दबाव है। सिलेंडर की दीवारें एक ऊष्मा इंसुलेटर से बनी हैं, और सिलेंडर को एक बड़े से ठोस पैलेट पर ऊष्मा इंसुलेट किया गया है। गैस का दबाव किस गुणांक तक बढ़ता है अगर गैस को उसके मूल आयाम के आधे मात्रा में संपीड़ित किया जाता है?
Answer:
-
गैस की मूल आयाम की गणना करें: मानक तापमान और दबाव पर 3 मोल हाइड्रोजन की आयाम 24 लीटर होती है।
-
संकुचन के बाद गैस की नई आयाम की गणना करें: गैस की नई आयाम मूल आयाम के आधे होगी, जो 12 लीटर होगी।
-
संकुचन के बाद गैस का नया दबाव निर्धारित करें: गैस का नया दबाव मूल दबाव का दोगुना होगा, जो 2 वायुमंडलिय दबाव होगा।
Question:
एक गैस को एक स्थिरता अवस्था से अदिबदहरुप स्थिति तक ऊबजन के दौरान सिस्टम पर 22.3 जूल कार्य किया जाता है। यदि गैस को प्रवाहित अवस्था से बी अवस्था तक ले जाया जाता है, जिसमें सिस्टम द्वारा न्यूनतम ऊष्मांक जोड़ा जाता है, तो इस प्रकार के मामले में सिस्टम द्वारा किया गया न्यूनतम कार्य कितना होगा? (1 कैल = 4.19 जूल)
Answer:
उत्तर:
-
9.35 कैल को जूल में बदलें: 9.35 कैल * 4.19 जूल/कैल = 38.945 जूल
-
किया गया न्यूनतम कार्य से न्यूनतम ऊष्मांक जोड़ें: 22.3 जूल - 38.945 जूल = -16.645 जूल
-
सिस्टम द्वारा किया गया न्यूनतम कार्य -16.645 जूल होता है।
Question:
एक स्थिरता पैलेट के माध्यम से पूरी तरह सीनी हुई दो सिलेंडर A और B एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। A में एक गैस मानक तापमान और दबाव पर होता है। B पूरी तरह रिक्त किया जाता है। पूरा सिस्टम ऊष्मा निर्बा¹क के माध्यम से है। अब स्टॉपकॉक खोला जाता है। निम्नलिखित प्रश्नों का उत्तर दें: (a) A और B में गैस का अंतिम दबाव क्या होगा? (b) गैस का आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन क्या होगा? (c) गैस के तापमान में परिवर्तन क्या होगा? (d) क्या सिस्टम की बीच की स्थिरता अवस्थाएं (अंतिम संतुलन स्थिति में आने से पहले) उसकी P-V-T सतह पर स्थित होती हैं?
Answer:
(a) A और B में गैस का अंतिम दबाव समान होगा और मानक तापमान और दबाव के बराबर होगा।
(b) गैस का आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन शून्य होगा, क्योंकि यह एक ऊष्मा निर्बा¹क सिस्टम है।
(c) गैस के तापमान में परिवर्तन शून्य होगा, क्योंकि यह ऊष्मा निर्बाध सिस्टम है।
(d) सिस्टम की बीच की स्थिरता अवस्थाएं उसकी P-V-T सतह पर नहीं होगीं, क्योंकि दबाव और तापमान प्रक्रिया के दौरान स्थिर रहते हैं।
उत्तर: पदार्थों को 9°C पर रखने वाले एक फ्रिज को बनाए रखने के लिए, अगर कक्ष का तापमान 36°C होता है, तो गुणांक का प्रदर्शन मापित करें.
- पदार्थों की अद्यतिता = 27°C / 36°C
कार्यक्षमता = 27°C / 36°C = 0.75
प्रश्न:
एक विद्युतीय हीटर 100 वॉट की दर से एक प्रणाली को ऊष्मा प्रदान करता है। यदि प्रणाली कार्य की दर में 75 जूल प्रति सेकंड करती है। अंतर्नाली ऊर्जा की दर कितनी बढ़ रही है?
उत्तर:
-
प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा की बढ़ती दर ऊष्मा प्रदान की दर से काम की दर को मिनस करने के बराबर होती है।
-
इसलिए, आंतरिक ऊर्जा की वृद्धि दर 100 वॉट (ऊष्मा प्रदान की दर) - 75 जूल प्रति सेकंड (काम की दर) = 25 वॉट है।
प्रश्न:
एक भाप इंजन प्रति मिनट 5.4×10^8 J काम प्रदान करता है और इसकी बॉयलर से प्रति मिनट 3.6×10^9 J ऊष्मा सेवित करता है। यह इंजन कितनी कार्यक्षमता है? प्रति मिनट कितनी ऊष्मा बर्बाद हो रही है?
उत्तर:
कार्यक्षमता = (प्रति मिनट काम प्रदान की गई उर्जा) / (प्रति मिनट सेवित की गई ऊष्मा)
कार्यक्षमता = 5.4×10^8 J / 3.6×10^9 J
कार्यक्षमता = 0.15
प्रति मिनट बर्बाद हो रही ऊष्मा = (प्रति मिनट सेवित की गई ऊष्मा) - (प्रति मिनट काम प्रदान की गई उर्जा)
प्रति मिनट बर्बाद हो रही ऊष्मा = 3.6×10^9 J - 5.4×10^8 J
प्रति मिनट बर्बाद हो रही ऊष्मा = 3.05×10^9 J
