जेईई परीक्षा के लिए थर्मोडायनामिक्स के विस्तृत नोट्स [टॉपर्स की दृष्टिकोण]

1. थर्मोडायनामिक्स के प्रक्रम

• परिभाषा: एक थर्मोडायनामिक प्रक्रिया एक प्रणाली होती है जिसमें सिस्टम की स्थिति में बदलाव का अनुक्रम होता है, सिस्टम और उसके आसपासी द्वारा उष्णता, कार्य, या दोनों का संक्रमण शामिल होता है।

प्रक्रिया के प्रकार:

• इसोथर्मल: प्रक्रिया के दौरान तापमान (T) स्थायी रहता है।
• अटिबाइडाटिक: सिस्टम और उसके आसपासी के बीच उष्णता संक्रमण नहीं होता है (Q = 0)।
• इसोबेरिक: प्रक्रिया के दौरान दबाव (P) स्थायी रहता है।
• इसोकोरिक: प्रक्रिया के दौरान आयतन (V) स्थायी रहता है।

2. इसोथर्मल प्रक्रियाओं में कार्य किया जाता है

• सूत्र: $$W = -PΔV$$, जहां W कार्य है, P दबाव है, और ΔV आयतन में परिवर्तन है।
• व्याख्या: एक इसोथर्मल विस्तार में किया गया कार्य नकारात्मक होता है, जिससे सिस्टम द्वारा पर्यावरण पर कार्य किया जाता है। इसके विपरीत, एक इसोथर्मल संकुचन में किया गया कार्य सकारात्मक होता है, जिससे पर्यावरण द्वारा सिस्टम पर कार्य किया जाता है।
• दबाव-आयतन ग्राफ: एक इसोथर्मल प्रक्रिया में, दबाव-आयतन ग्राफ एक आयताकार हाइपरबोला होता है।

3. एडियाबेटिक प्रक्रियाओं में कार्य किया जाता है

• सूत्र: $$W = -ΔU$$, जहां W कार्य है और ΔU सिस्टम के आंतरिक ऊर्जा का परिवर्तन है।
• व्याख्या: एक एडियाबेटिक विस्तार में, ΔU सकारात्मक होता है और किया गया कार्य नकारात्मक होता है, जिससे सिस्टम द्वारा पर्यावरण पर कार्य किया जाता है। एडियाबेटिक संकुचन के दौरान, आंतरिक ऊर्जा बढ़ती है, जिससे तापमान में वृद्धि होती है (एडियाबेटिक उष्णीकरण)। इसके विपरीत, एडियाबेटिक विस्तार के दौरान, आंतरिक ऊर्जा कम होती है, जिससे तापमान घटता है (एडियाबेटिक शीतीकरण)।

4. इसोबेरिक प्रक्रियाओं में कार्य किया जाता है

• सूत्र: $$W = PΔV$$, जहां W कार्य है, P स्थिर दबाव है, और ΔV आयतन में परिवर्तन है।
• व्याख्या: एक इसोबेरिक विस्तार में किया गया कार्य सकारात्मक होता है, जिससे सिस्टम द्वारा पर्यावरण पर कार्य किया जाता है। इसी तरह, एक इसोबेरिक संकुचन में किया गया कार्य नकारात्मक होता है, जिससे पर्यावरण द्वारा सिस्टम पर कार्य किया जाता है।
• महत्व: दबाव-आयतन कार्य इसोबेरिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि कार्य किया जाने वाला कार्य आयतन के परिवर्तन के प्रतीकस्वरूप होता है।

5. इसोकोरिक प्रक्रियाओं में कार्य किया जाता है

• सूत्र: $$W = 0$$ क्योंकि स्थायी आयतन में कोई परिवर्तन (ΔV = 0) नहीं होता।
• व्याख्या: एक इसोकोरिक प्रक्रिया के दौरान कोई सांसां का कार्य नहीं किया जाता है।
• उदाहरण: आयतन में परिवर्तन के बिना इसोकोरिक ऊष्मीकरण (आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि) और इसोकोरिक शीतीकरण (आंतरिक ऊर्जा में कमी)।

6. ऊष्मा और आंतरिक ऊर्जा

• संबंध: सिस्टम में जो ऊष्मा जोड़ी जाती है (Q), वह विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए उसकी आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन (ΔU) के बराबर होती है, जिसे Q = ΔU के रूप में व्यक्त किया जाता है।

• विशेष ऊष्मा शक्ति क्षमता: किसी पदार्थ के एकक भार को 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को इसकी विशेष ऊष्मा शक्ति क्षमता के रूप में जाना जाता है।

7. अनुप्रयोग और समस्या समाधान

• ऊष्मीय प्रणालियों का विश्लेषण करें, उनके व्यवहार की पूर्वानुमानी करें, और अलग-अलग ऊष्मीय प्रक्रियाओं में की जाने वाली कार्य, ऊष्मा संचरण, और आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन के या सम्बन्धित संख्यात्मक समस्याओं को हल करें।
• समझ को मजबूत करने और समस्या समाधान कौशल को बढ़ाने के लिए विभिन्न संख्यात्मक समस्याओं का व्यापक अभ्यास करें।

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