வெப்ப இயக்கவியல் கோட்பாடுகள்

தெர்மோடைனமிக்ஸின் பரந்த மற்றும் சிக்கலான உலகத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கு, அடிப்படை சொற்களின் மறுஆய்வு, தெர்மோடைனமிக் கோட்பாடுகளின் அறிமுகம், பின்னர் வெப்ப இயக்கவியல் விதிகளை அவை எவ்வாறு ஆழமாகப் படிக்கின்றன என்பதைப் படிப்படியாகப் படிக்க பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. மற்றும் கணித ரீதியாக வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன.

வெப்ப இயக்கவியலின் நான்கு விதிகளுடன் (பூஜ்ஜிய சட்டம், முதல் விதி, இரண்டாவது விதி மற்றும் மூன்றாவது விதி), வெவ்வேறு அமைப்புகளுக்கு இடையில் ஆற்றலின் இடமாற்றங்களும் மாற்றங்களும் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பது விவரிக்கப்பட்டுள்ளது; இயற்கையின் பல இயற்பியல் வேதியியல் நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கான அடிப்படையாக இருப்பது.

அடிப்படை கருத்துகளின் ஆய்வு

கட்டுரையைப் பார்க்க உங்களை அழைக்கிறோம் தெர்மோடைனமிக்ஸ், அது என்ன மற்றும் அதன் பயன்பாடுகள்

இந்த தகவலை நீங்கள் கட்டுரையுடன் பூர்த்தி செய்யலாம் வாட் சட்டத்தின் சக்தி (பயன்பாடுகள் - பயிற்சிகள்) இப்போது நாங்கள் பின்பற்றுகிறோம் ...

ஆற்றல் வடிவங்கள்

அவற்றின் நிலைமை அல்லது நிலையை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் தங்களை மாற்றிக் கொள்ள உடல்களின் சொத்து ஆற்றல் என பல வடிவங்களில் வருகிறது இயக்க ஆற்றல், சாத்தியமான ஆற்றல் மற்றும் உடல்களின் உள் ஆற்றல். படம் 1 ஐக் காண்க.

நான் வேலை

இது ஒரு சக்தி மற்றும் இடப்பெயர்வின் தயாரிப்பு ஆகும், இவை இரண்டும் ஒரே திசையில் அளவிடப்படுகின்றன. வேலையைக் கணக்கிட, பொருளின் இடப்பெயர்ச்சிக்கு இணையாக இருக்கும் சக்தியின் கூறு பயன்படுத்தப்படுகிறது. வேலை Nm, Joule (J), ft.lb-f, அல்லது BTU இல் அளவிடப்படுகிறது. படம் 2 ஐக் காண்க.

வெப்பம் (கே)

வெவ்வேறு வெப்பநிலையில் இருக்கும் இரண்டு உடல்களுக்கு இடையில் வெப்ப ஆற்றலை மாற்றுவது, வெப்பநிலை குறைகிறது என்ற பொருளில் மட்டுமே இது நிகழ்கிறது. வெப்பம் ஜூல், பி.டி.யு, பவுண்டு-அடி அல்லது கலோரிகளில் அளவிடப்படுகிறது. படம் 3 ஐக் காண்க.

வெப்ப இயக்கவியல் கோட்பாடுகள்

பூஜ்ஜிய சட்டம் - பூஜ்ஜிய கொள்கை

வெப்ப இயக்கவியலின் பூஜ்ஜிய விதி, A மற்றும் B ஆகிய இரண்டு பொருள்கள் ஒருவருக்கொருவர் வெப்ப சமநிலையில் இருந்தால், மற்றும் பொருள் A மூன்றாவது பொருள் C உடன் சமநிலையில் இருந்தால், பொருள் B பொருள் C உடன் வெப்ப சமநிலையில் உள்ளது. வெப்ப சமநிலை ஏற்படுகிறது இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட உடல்கள் ஒரே வெப்பநிலையில் இருக்கும்போது. படம் 4 ஐக் காண்க.

இந்த சட்டம் வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படை சட்டமாக கருதப்படுகிறது. வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதிகள் செய்யப்பட்ட பின்னர் இது 1935 ஆம் ஆண்டில் "ஜீரோ லா" என்று பரிந்துரைக்கப்பட்டது.

1 வது வெப்ப இயக்கவியல் விதி (ஆற்றல் பாதுகாப்பின் கொள்கை)

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின் அறிக்கை:

ஆற்றலைப் பாதுகாப்பதற்கான கொள்கை என்றும் அழைக்கப்படும் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி, ஆற்றல் உருவாக்கப்படவில்லை அல்லது அழிக்கப்படவில்லை, அது மற்றொரு வகை ஆற்றலாக மட்டுமே மாற்றப்படுகிறது, அல்லது அது ஒரு பொருளிலிருந்து இன்னொரு பொருளுக்கு மாற்றப்படுகிறது என்று கூறுகிறது. இவ்வாறு பிரபஞ்சத்தில் உள்ள மொத்த ஆற்றலின் அளவு மாறாது.

முதல் விதி "எல்லாவற்றிலும்" பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது, ஆற்றல் மாற்றப்பட்டு தொடர்ச்சியாக மாற்றப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, மிக்சர்கள் மற்றும் பிளெண்டர்கள் போன்ற சில மின் சாதனங்களில், மின் ஆற்றல் இயந்திர மற்றும் வெப்ப ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது, மனித உடலில் அவை ரசாயனமாக மாற்றப்படுகின்றன உடல் இயக்கத்தில் இருக்கும்போது இயக்க ஆற்றலில் உட்கொள்ளப்படும் உணவின் ஆற்றல், அல்லது படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளவை போன்ற பிற எடுத்துக்காட்டுகள்.

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின் சமன்பாடு:

தெர்மோடைனமிக் கொள்கைகளுக்குள் உள்ள முதல் விதியின் சமன்பாடு ஒரு குறிப்பிட்ட செயல்பாட்டில் வெவ்வேறு வகையான ஆற்றல்களுக்கு இடையில் இருக்க வேண்டிய சமநிலையை வெளிப்படுத்துகிறது. மூடிய அமைப்புகளில் [1], ஆற்றல் பரிமாற்றங்கள் வெப்ப பரிமாற்றத்தால் மட்டுமே வழங்கப்படலாம், அல்லது செய்யப்படும் வேலையால் (கணினியால் அல்லது கணினியில்), ஒரு அமைப்பின் ஆற்றல் மாறுபாடு கூட்டுத்தொகைக்கு சமம் என்று நிறுவப்பட்டுள்ளது ஆற்றல் வெப்பம் மற்றும் வேலை மூலம் பரிமாற்றம். படம் 6 ஐக் காண்க.

இந்த ஆற்றல் சமநிலையில் கருதப்படும் ஆற்றல்கள் இயக்க ஆற்றல், சாத்தியமான ஆற்றல் மற்றும் உள் ஆற்றல் [1] என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு, மூடிய அமைப்புகளுக்கான ஆற்றல் சமநிலை படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

• (இசி) இயக்க ஆற்றல் , ஒரு உடலின் இயக்கம் காரணமாக;
• (எபி) சாத்தியமான ஆற்றல், ஈர்ப்பு விசையில் ஒரு உடலின் நிலை காரணமாக;
• (யு) உள் ஆற்றல் , ஒரு உடலின் உள் மூலக்கூறுகளின் இயக்கவியல் மற்றும் சாத்தியமான ஆற்றலின் நுண்ணிய பங்களிப்புகள் காரணமாக.

உடற்பயிற்சி 1.

ஒரு சீல் செய்யப்பட்ட கொள்கலன் ஒரு பொருளைக் கொண்டுள்ளது, இதன் ஆரம்ப ஆற்றல் 10 கி.ஜே. 500 J வேலை செய்யும் ஒரு உந்துசக்தியுடன் இந்த பொருள் அசைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ஒரு வெப்ப மூலமானது 20 kJ வெப்பத்தை பொருளுக்கு மாற்றுகிறது. கூடுதலாக, செயல்பாட்டின் போது 3kJ வெப்பம் காற்றில் வெளியிடப்படுகிறது. பொருளின் இறுதி ஆற்றலை தீர்மானிக்கவும். படம் 8 ஐக் காண்க.

தீர்வு:

படம் 9 இல் வெப்ப மூலத்தால் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பத்தை நீங்கள் காணலாம், இது பொருளின் ஆற்றலை அதிகரிப்பதால் "நேர்மறை" என்று கருதப்படுகிறது, காற்றில் வெளியாகும் வெப்பம், பொருளின் ஆற்றலைக் குறைப்பதால் எதிர்மறையானது, மற்றும் புரோப்பல்லரின் வேலை, இது ஆற்றலை அதிகரித்தது ஒரு நேர்மறையான அடையாளத்தை எடுத்தது.

படம் 10 இல் ஆற்றல் சமநிலை வழங்கப்படுகிறது, வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதிப்படி மற்றும் பொருளின் இறுதி ஆற்றல் பெறப்படுகிறது.

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் பல அறிக்கைகள் உள்ளன: பிளாங்க்-கெல்வின், கிளாசியஸ், கார்னோட் அறிக்கை. அவை ஒவ்வொன்றும் இரண்டாவது சட்டத்தின் வெவ்வேறு அம்சங்களைக் காட்டுகின்றன. பொதுவாக வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி பின்வருமாறு கூறுகிறது:

• வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகளின் திசை, உடல் நிகழ்வுகளின் மீளமுடியாத தன்மை.
• வெப்ப இயந்திரங்களின் செயல்திறன்.
• "என்ட்ரோபி" என்ற சொத்தை உள்ளிடவும்.

வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகளின் திசை:

இயற்கையில் தன்னிச்சையாக, ஆற்றல் பாய்கிறது அல்லது மிக உயர்ந்த ஆற்றல் நிலையிலிருந்து மிகக் குறைந்த ஆற்றல் நிலைக்கு மாற்றப்படுகிறது. வெப்பமான உடல்களிலிருந்து குளிர்ந்த உடல்களுக்கு வெப்பம் பாய்கிறது, வேறு வழியில்லை. படம் 11 ஐக் காண்க.

செயல்திறன் அல்லது வெப்ப செயல்திறன்:

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதிப்படி, ஆற்றல் உருவாக்கப்படவில்லை அல்லது அழிக்கப்படவில்லை, ஆனால் அதை மாற்றவோ மாற்றவோ முடியும். ஆனால் அனைத்து ஆற்றல் இடமாற்றங்கள் அல்லது மாற்றங்களில் அதன் அளவு வேலை செய்ய பயனுள்ளதாக இருக்காது. ஆற்றல் மாற்றப்படுவதால் அல்லது மாற்றப்படுவதால், ஆரம்ப ஆற்றலின் ஒரு பகுதி வெப்ப ஆற்றலாக வெளியிடப்படுகிறது: ஆற்றல் குறைகிறது, தரத்தை இழக்கிறது.

எந்தவொரு ஆற்றல் மாற்றத்திலும், பெறப்பட்ட ஆற்றலின் அளவு எப்போதும் வழங்கப்பட்ட ஆற்றலை விட குறைவாக இருக்கும். வெப்ப செயல்திறன் என்பது வேலையாக மாற்றப்படும் மூலத்திலிருந்து வெப்பத்தின் அளவு, பெறப்பட்ட பயனுள்ள ஆற்றலுக்கும் உருமாற்றத்தில் வழங்கப்பட்ட ஆற்றலுக்கும் இடையிலான விகிதம். படம் 12 ஐக் காண்க.

வெப்ப இயந்திரம் அல்லது வெப்ப இயந்திரம்:

வெப்ப இயந்திரம் என்பது வெப்பத்தை ஓரளவு வேலை அல்லது இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றும் ஒரு சாதனமாகும், இதற்காக அதிக வெப்பநிலையில் வெப்பத்தை வழங்கும் ஒரு மூல தேவைப்படுகிறது.

வெப்ப இயந்திரங்களில் நீர் நீராவி, காற்று அல்லது எரிபொருள் போன்ற ஒரு பொருள் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த பொருள் தொடர்ச்சியான வெப்ப இயக்கவியல் மாற்றங்களுக்கு ஒரு சுழற்சி முறையில் உட்படுகிறது, இதனால் இயந்திரம் தொடர்ந்து செயல்பட முடியும்.

உடற்பயிற்சி 2.

ஒரு சரக்கு வாகனத்தின் இயந்திரம் பெட்ரோலை எரிப்பதன் மூலம் எரிப்பு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. இயந்திரத்தின் ஒவ்வொரு சுழற்சிக்கும், 5 kJ இன் வெப்பம் 1kJ இயந்திர வேலைகளாக மாற்றப்படுகிறது. மோட்டரின் செயல்திறன் என்ன? இயந்திரத்தின் ஒவ்வொரு சுழற்சிக்கும் எவ்வளவு வெப்பம் வெளியிடப்படுகிறது? படம் 13 ஐக் காண்க

தீர்வு:

வெளியிடப்பட்ட வெப்பத்தை தீர்மானிக்க, வெப்ப இயந்திரங்களில் நிகர வேலை அமைப்புக்கு நிகர வெப்ப பரிமாற்றத்திற்கு சமம் என்று கருதப்படுகிறது. படம் 14 ஐக் காண்க.

என்ட்ரோபி:

என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பில் சீரற்ற தன்மை அல்லது கோளாறு. என்ட்ரோபி வேலையை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்த முடியாத ஆற்றலின் பகுதியை அளவிடுவதை சாத்தியமாக்குகிறது, அதாவது, ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறையின் மீளமுடியாத தன்மையை அளவிட இது சாத்தியமாக்குகிறது.

நிகழும் ஒவ்வொரு ஆற்றல் பரிமாற்றமும் பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபியை அதிகரிக்கிறது மற்றும் வேலை செய்ய கிடைக்கக்கூடிய ஆற்றலின் அளவைக் குறைக்கிறது. எந்தவொரு வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறையும் பிரபஞ்சத்தின் மொத்த என்ட்ரோபியை அதிகரிக்கும் திசையில் தொடரும். படம் 15 ஐக் காண்க.

வெப்ப இயக்கவியலின் 3 வது விதி

தெர்மோடைனமிக்ஸ் அல்லது நெர்ஸ்ட் போஸ்டுலேட்டின் மூன்றாவது விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி வெப்பநிலை மற்றும் குளிரூட்டலுடன் தொடர்புடையது. முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் ஒரு அமைப்பின் என்ட்ரோபி ஒரு திட்டவட்டமான மாறிலி என்று அது கூறுகிறது. படம் 16 ஐக் காண்க.

முழுமையான பூஜ்ஜியம் என்பது மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையாகும், இது இனி குறைந்த அளவு இல்லை, இது ஒரு உடல் இருக்கக்கூடிய குளிரானது. முழுமையான பூஜ்ஜியம் 0 K, -273,15 toC க்கு சமம்.

முடிவுக்கு

நான்கு வெப்ப இயக்கவியல் கொள்கைகள் உள்ளன. இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட உடல்கள் ஒரே வெப்பநிலையில் இருக்கும்போது வெப்ப சமநிலை ஏற்படுகிறது என்று பூஜ்ஜிய கொள்கையில் நிறுவப்பட்டுள்ளது.

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி செயல்முறைகளுக்கு இடையில் ஆற்றலைப் பாதுகாப்பதைக் கையாளுகிறது, அதே நேரத்தில் வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி மிகக் குறைந்த முதல் மிக உயர்ந்த என்ட்ரோபி வரையிலான திசையையும், வெப்பத்தை வேலையாக மாற்றும் வெப்ப இயந்திரங்களின் செயல்திறனையும் செயல்திறனையும் கையாள்கிறது.

வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி வெப்பநிலை மற்றும் குளிரூட்டலுடன் தொடர்புடையது, இது முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் ஒரு அமைப்பின் என்ட்ரோபி ஒரு திட்டவட்டமான மாறிலி என்று கூறுகிறது.