තාප ගතික මූලධර්ම
තාප ගති විද්‍යාවේ පුළුල් හා සංකීර්ණ ලෝකය පහසුවෙන් තේරුම් ගැනීමට පියවරෙන් පියවර පියවරෙන් පියවර මූලික කොන්දේසි සමාලෝචනය කිරීම, තාප ගතික මූලධර්ම පිළිබඳ හැඳින්වීමක් ආරම්භ කිරීම සහ පසුව වඩාත් ගැඹුරින් තාප ගතික නීති අධ්‍යයනය කිරීම නිර්දේශ කෙරේ. ගණිතමය වශයෙන් සහ එහි යෙදුම් ප්‍රකාශිත වේ.
තාප ගති විද්‍යාවේ නියමයන් හතර සමඟ (ශුන්‍ය නීතිය, පළමු නියමය, දෙවන නියමය සහ තෙවන නියමය), විවිධ පද්ධති අතර ශක්ති හුවමාරුව හා පරිවර්තනයන් ක්රියාත්මක වන ආකාරය විස්තර කෙරේ; සොබාදහමේ බොහෝ භෞතික රසායනික සංසිද්ධීන් අවබෝධ කර ගැනීමේ පදනම වීම.
මූලික සංකල්ප සමාලෝචනය
ලිපිය බැලීමට අපි ඔබට ආරාධනා කරමු තර්මොඩිනමික්ස්, එය කුමක්ද සහ එහි යෙදුම්
ඔබට මෙම තොරතුරු ලිපිය සමඟ සම්පුර්ණ කළ හැකිය වොට් නීතියේ බලය (යෙදුම් - අභ්‍යාස) දැන් අපි අනුගමනය කරමු ...
ශක්ති ආකාර
ශරීරය, තත්වය හෝ තත්වය වෙනස් කිරීමෙන් තමන්වම පරිවර්තනය කර ගැනීමට ශක්තිය වන ශක්තිය, බොහෝ ආකාරවලින් පැමිණේ චාලක ශක්තිය, විභව ශක්තිය සහ ශරීරවල අභ්‍යන්තර ශක්තිය. රූපය 1 බලන්න.
වැඩ
එය එකම දිශාවකින් මනිනු ලබන බලයක හා විස්ථාපනයේ product ලයකි. කාර්යය ගණනය කිරීම සඳහා, වස්තුව විස්ථාපනය කිරීමට සමාන්තරව බලයේ සං component ටකය භාවිතා වේ. වැඩ මනිනු ලබන්නේ Nm, Joule (J), ft.lb-f, හෝ BTU වලින්. රූපය 2 බලන්න.
තාපය (Q)
විවිධ උෂ්ණත්වවල ඇති සිරුරු දෙකක් අතර තාප ශක්තිය මාරු කිරීම, එය සිදුවන්නේ උෂ්ණත්වය අඩු වන අර්ථයෙන් පමණි. තාපය මනිනු ලබන්නේ ජූල්, බීටීයූ, පවුම්-අඩි හෝ කැලරි වලිනි. රූපය 3 බලන්න.
තාප ගතික මූලධර්ම
ශුන්‍ය නීතිය - ශුන්‍ය මූලධර්මය
තාප ගති විද්‍යාවේ ශුන්‍ය නියමය අනුව A සහ B යන වස්තූන් දෙකක් තාප සමතුලිතතාවයේ පවතී නම් සහ A වස්තුව තුන්වන වස්තුව C සමඟ සමතුලිත වේ නම්, B වස්තුව C වස්තුව සමඟ තාප සමතුලිතතාවයේ පවතී. තාප සමතුලිතතාවය ඇතිවේ සිරුරු දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් එකම උෂ්ණත්වයේ ඇති විට. රූපය 4 බලන්න.
මෙම නීතිය තාප ගති විද්‍යාවේ මූලික නීතියක් ලෙස සැලකේ. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු හා දෙවන නීති සම්පාදනය කිරීමෙන් පසුව එය 1935 දී "ශුන්‍ය නීතිය" ලෙස නම් කරන ලදී.
තාප ගති විද්‍යාවේ 1 වන නියමය (බලශක්ති සංරක්ෂණය කිරීමේ මූලධර්මය)
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය ප්‍රකාශ කිරීම:
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය, ශක්තිය සංරක්ෂණය කිරීමේ මූලධර්මය ලෙස ද හැඳින්වේ, ශක්තිය නිර්මාණය වී හෝ විනාශ වී නැත, එය වෙනත් ආකාරයක ශක්තියක් බවට පරිවර්තනය වේ, නැතහොත් එය එක් වස්තුවක සිට තවත් වස්තුවකට මාරු කරනු ලැබේ. මේ අනුව විශ්වයේ ඇති මුළු ශක්ති ප්‍රමාණය වෙනස් නොවේ.
පළමු නියමය “සියල්ල” තුළ සපුරා ඇත, ශක්තිය අඛණ්ඩව මාරු කරනු ලැබේ, උදාහරණයක් ලෙස මික්සර් සහ බ්ලෙන්ඩර් වැනි සමහර විදුලි උපකරණවල විද්‍යුත් ශක්තිය යාන්ත්‍රික හා තාප ශක්තිය බවට පරිවර්තනය වේ, මිනිස් සිරුර තුළ ඒවා රසායනික බවට පරිවර්තනය වේ. ශරීරය චලනය වන විට චාලක ශක්තියට ඇතුළු වන ආහාර ශක්තිය හෝ 5 වන රූපයේ දැක්වෙන උදාහරණ.
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය සමීකරණය:
තාප ගතික මූලධර්ම තුළ පළමු නියමය සමීකරණය මඟින් ලබා දී ඇති ක්‍රියාවලියක විවිධ වර්ගයේ ශක්ති අතර තිබිය යුතු ශේෂය ප්‍රකාශ වේ. සංවෘත පද්ධතිවල [1], බලශක්ති හුවමාරුව ලබා දිය හැක්කේ තාප හුවමාරුව මගින් හෝ සිදු කරන ලද වැඩවලින් (පද්ධතියෙන් හෝ පද්ධතියෙන්), පද්ධතියක ශක්ති විචලනය එකතුවට සමාන බව තහවුරු වී ඇත තාපය හා වැඩ හරහා බලශක්ති හුවමාරුව. රූපය 6 බලන්න.
මෙම ශක්ති ශේෂය තුළ සලකා බලන ශක්තීන් චාලක ශක්තිය, විභව ශක්තිය සහ අභ්‍යන්තර ශක්තිය [1] බව සලකන විට, සංවෘත පද්ධති සඳහා ශක්ති ශේෂය 7 වන රූපයේ දැක්වෙන පරිදි පවතී.
- (ec) චාලක ශක්තිය , ශරීරයක චලනය හේතුවෙන්;
- (එපී) විභව ශක්තිය, ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රයක ශරීරයක පිහිටීම හේතුවෙන්;
- (යූ) අභ්‍යන්තර ශක්තිය, ශරීරයක අභ්‍යන්තර අණු වල චාලක හා විභව ශක්තියේ අන්වීක්ෂීය දායකත්වය හේතුවෙන්.
ව්යායාම 1.
මුද්රා තැබූ භාජනයක ද්රව්යයක් අඩංගු වන අතර එහි ආරම්භක ශක්තිය 10 kJ වේ. 500 J වැඩ කරන ප්‍රචාලකයක් සමඟ ද්රව්යය ඇවිස්සී ඇති අතර තාප ප්‍රභවයක් 20 kJ තාපයක් ද්‍රව්‍යයට මාරු කරයි. මීට අමතරව, ක්රියාවලිය අතරතුර 3kJ තාපය වාතයට මුදා හරිනු ලැබේ. ද්රව්යයේ අවසාන ශක්තිය තීරණය කරන්න. 8 වන රූපය බලන්න.
විසඳුම:
රූපයේ 9 හි ඔබට තාප ප්‍රභවය එකතු කරන තාපය දැකිය හැකි අතර එය ද්රව්යයේ ශක්තිය වැඩි කරන බැවින් එය “ධනාත්මක” ලෙස සැලකේ, වාතයට මුදා හරින තාපය, ද්රව්යයේ ශක්තිය අඩු වන බැවින් negative ණ වේ. ප්‍රචාලකයේ වැඩ, ශක්තිය වැඩි කළ ධනාත්මක සලකුණක් ගත්තේය.
10 වන රූපයේ තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය අනුව ශක්ති ශේෂය ඉදිරිපත් කර ඇති අතර ද්රව්යයේ අවසාන ශක්තිය ලබා ගනී.
තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය
තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය පිළිබඳ ප්‍රකාශ කිහිපයක් තිබේ: ප්ලෑන්ක්-කෙල්වින්, ක්ලෝසියස්, කාර්නොට්ගේ ප්‍රකාශය. ඒ සෑම එකක්ම දෙවන නීතියේ වෙනස් පැතිකඩක් පෙන්වයි. පොදුවේ ගත් කල, තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය මෙසේ දක්වයි:
- තාප ගතික ක්‍රියාවලීන්ගේ දිශාව, භෞතික සංසිද්ධිවල ආපසු හැරවිය නොහැකි බව.
- තාප යන්තවල කාර්යක්ෂමතාව.
- දේපල "එන්ට්‍රොපි" ඇතුළත් කරන්න.
තාප ගතික ක්‍රියාවලි වල දිශාව:
ස්වභාවයෙන්ම ස්වයංසිද්ධව, ශක්තිය ගලා යයි හෝ ඉහළම ශක්ති තත්වයේ සිට අවම ශක්ති තත්වයට මාරු වේ. උණුසුම් ශරීරවල සිට සීතල සිරුරු දක්වා තාපය ගලා යන අතර අනෙක් පැත්තෙන් නොවේ. 11 වන රූපය බලන්න.
කාර්යක්ෂමතාව හෝ තාප කාර්ය සාධනය:
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය අනුව ශක්තිය නිර්මාණය වී හෝ විනාශ වී නැත, නමුත් එය පරිවර්තනය හෝ මාරු කළ හැකිය. නමුත් සියලු බලශක්ති හුවමාරුවලදී හෝ පරිණාමනයකදී එයින් කොටසක් වැඩ කිරීමට ප්‍රයෝජනවත් නොවේ. ශක්තිය මාරු කරන විට හෝ පරිණාමනය වන විට, ආරම්භක ශක්තියේ කොටසක් තාප ශක්තිය ලෙස මුදා හරිනු ලැබේ: ශක්තිය පිරිහී, ගුණාත්මකභාවය නැති වේ.
ඕනෑම බලශක්ති පරිවර්තනයක දී, ලබාගත් ශක්තිය සෑම විටම සපයනු ලබන ශක්තියට වඩා අඩුය. තාප කාර්යක්ෂමතාව යනු වැඩ බවට පරිවර්තනය වන ප්‍රභවයෙන් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණය, ලබාගත් ප්‍රයෝජනවත් ශක්තිය හා පරිවර්තනයකදී සපයන ශක්තිය අතර අනුපාතයයි. රූපය 12 බලන්න.
තාප යන්ත්රය හෝ තාප යන්ත්රය:
තාප යන්ත්රය යනු තාපය අර්ධ වශයෙන් වැඩ හෝ යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කරන උපකරණයකි, මේ සඳහා ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී තාපය සපයන ප්‍රභවයක් අවශ්ය වේ.
තාප යන්ත්‍රවල ජල වාෂ්ප, වාතය හෝ ඉන්ධන වැනි ද්රව්යයක් භාවිතා වේ. යන්ත්රය අඛණ්ඩව ක්රියාත්මක වන පරිදි ද්රව්යය චක්රීය ආකාරයකින් තාප ගතික පරිවර්තනයකට භාජනය වේ.
ව්යායාම 2.
භාණ්ඩ වාහනයක එන්ජිම ගෑස් දහනය කිරීමෙන් දහනය කිරීමේදී තාපය නිපදවයි. එන්ජිමේ සෑම චක්‍රයක් සඳහාම, 5 kJ හි තාපය යාන්ත්‍රික කාර්යයේ 1kJ බවට පරිවර්තනය වේ. මෝටරයේ කාර්යක්ෂමතාව කුමක්ද? එන්ජිමේ සෑම චක්‍රයක් සඳහාම කොපමණ තාප ප්‍රමාණයක් මුදා හරිනු ඇත්ද? 13 වන රූපය බලන්න
විසඳුම:
මුදා හරින ලද තාපය තීරණය කිරීම සඳහා, තාප යන්ත්‍රවල ශුද්ධ කාර්යය පද්ධතියට ශුද්ධ තාප හුවමාරුවට සමාන යැයි උපකල්පනය කෙරේ. රූපය 14 බලන්න.
එන්ට්‍රොපි:
එන්ට්‍රොපි යනු පද්ධතියක අහඹු හෝ ආබාධයේ තරමයි. එන්ට්‍රොපි මඟින් වැඩ නිපදවීමට භාවිතා කළ නොහැකි ශක්තියේ කොටස ප්‍රමාණ කිරීමට ඉඩ දෙයි, එනම් තාප ගතික ක්‍රියාවලියක ආපසු හැරවිය නොහැකි බව ප්‍රමාණාත්මක කිරීමට එය ඉඩ දෙයි.
සිදුවන සෑම ශක්ති හුවමාරුවක්ම විශ්වයේ එන්ට්‍රොපිය වැඩි කරන අතර වැඩ කිරීමට භාවිතා කළ හැකි ශක්තියේ ප්‍රමාණය අඩු කරයි. ඕනෑම තාප ගතික ක්‍රියාවලියක් විශ්වයේ සමස්ත එන්ට්‍රොපිය වැඩි කරන දිශාවකට ඉදිරියට යනු ඇත. රූපය 15 බලන්න.
තාප ගති විද්‍යාවේ 3 වන නියමය
තාප ගති විද්‍යාවේ තුන්වන නියමය හෝ නර්ස්ට් පෝස්ටියුලේට්
තාප ගති විද්‍යාවේ තුන්වන නියමය උෂ්ණත්වය හා සිසිලනය සම්බන්ධ වේ. නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයේදී පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය නිශ්චිත නියතයක් බව එහි සඳහන් වේ. රූපය 16 බලන්න.
නිරපේක්ෂ ශුන්‍යය යනු අඩු මිනුමක් නොමැති පහළම උෂ්ණත්වය වන අතර එය ශරීරයක් විය හැකි ශීතලම වේ. නිරපේක්ෂ ශුන්‍යය 0 K, -273,15 toC ට සමාන වේ.
නිගමනය
තාප ගතික මූලධර්ම හතරක් ඇත. සිරුරු දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් එකම උෂ්ණත්වයේ පවතින විට තාප සමතුලිතතාවය ඇති වන බව ශුන්‍ය මූලධර්මය මගින් තහවුරු වේ.
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය ක්‍රියාවලීන් අතර ශක්තිය සංරක්ෂණය කිරීම සමඟ කටයුතු කරන අතර දෙවන තාපගතික නියමය අවම සිට ඉහළම එන්ට්‍රොපිය දක්වා දිශානතිය හා තාපය වැඩ බවට පරිවර්තනය කරන තාප එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව හෝ ක්‍රියාකාරිත්වය සමඟ කටයුතු කරයි.
තාප ගති විද්‍යාවේ තුන්වන නියමය උෂ්ණත්වය හා සිසිලනය හා සම්බන්ධ වන අතර, එය නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයේදී පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය නිශ්චිත නියතයක් බව සඳහන් කරයි.