تھرموڈینامک اصول

سمجھنے کے ل The ، تھرموڈینامکس کی وسیع اور پیچیدہ دنیا کو ایک آسان طریقے سے سمجھنے کی سفارش کی جاتی ہے کہ ابتدائی طور پر بنیادی شرائط کا جائزہ ، تھرموڈینیٹک اصولوں کا تعارف ، اور پھر تھرموڈینامک قوانین کا زیادہ گہرائی سے مطالعہ کرتے ہوئے ، وہ قدم بہ قدم آگے بڑھیں۔ اس کا استعمال ریاضی سے کیا جاتا ہے۔

تھرموڈینامکس کے چار قوانین (صفر قانون ، پہلا قانون ، دوسرا قانون اور تیسرا قانون) کے ساتھ ، یہ بتایا گیا ہے کہ مختلف نظاموں کے مابین توانائی کی منتقلی اور تبدیلی کس طرح کام کرتی ہے۔ فطرت کے بہت سے فزیوکیمیکل مظاہر کو سمجھنے کی بنیاد ہے۔

بنیادی تصورات کا جائزہ

ہم آپ کو مضمون دیکھنے کی دعوت دیتے ہیں ترمیمی نیامکس ، یہ کیا ہے اور اس کی ایپلی کیشنز

آپ آرٹیکل کے ذریعہ اس معلومات کی تکمیل کرسکتے ہیں واٹ کے قانون کی طاقت (درخواستیں - مشقیں) اب کے لئے ہم فالو کریں ...

توانائی کے فارم

توانائی ، اپنی صورتحال یا حالت میں ترمیم کرکے اپنے آپ کو تبدیل کرنے کے لئے جسموں کی ملکیت ، متعدد شکلوں میں آتی ہے ، جیسے حرکیاتی توانائی ، ممکنہ توانائی اور جسموں کی اندرونی توانائی۔ اعداد 1 دیکھیں۔

کام

یہ ایک قوت اور بے گھر ہونے کی پیداوار ہے ، دونوں کو ایک ہی سمت میں ماپا جاتا ہے۔ کام کا حساب کتاب کرنے کے لئے ، طاقت کا وہ جزو جو آبجیکٹ کی نقل مکانی کے متوازی ہے استعمال کیا جاتا ہے۔ کام کی پیمائش Nm ، Joule (J) ، ft.lb-f ، یا BTU میں کی جاتی ہے۔ نمبر 2 دیکھیں۔

حرارت (ق)

حرارت سے دو جسموں کے درمیان حرارت کی منتقلی جو مختلف درجہ حرارت پر ہوتی ہے ، اور یہ صرف اس لحاظ سے ہوتا ہے کہ درجہ حرارت میں کمی واقع ہوتی ہے۔ گرمی جول ، بی ٹی یو ، پاؤنڈ فٹ ، یا کیلوری میں ماپا جاتا ہے۔ نمبر 3 دیکھیں۔

تھرموڈینامک اصول

صفر قانون۔ زیرو اصول

تھرموڈینامکس کے صفر قانون میں کہا گیا ہے کہ اگر دو اشیاء ، A اور B ، ایک دوسرے کے ساتھ تھرمل توازن میں ہیں ، اور آبجیکٹ A تیسری شے C کے ساتھ توازن میں ہے ، تو اعتراض B آبجیکٹ C کے ساتھ حرارتی توازن میں ہے۔ حرارتی توازن ہوتا ہے۔ جب دو یا زیادہ لاشیں ایک ہی درجہ حرارت پر ہوں۔ نمبر 4 دیکھیں۔

اس قانون کو تھرموڈائنکس کا بنیادی قانون سمجھا جاتا ہے۔ اسے 1935 میں "زیرو لا" قرار دیا گیا تھا ، کیونکہ چونکہ ترمس کے پہلے اور دوسرے قوانین بنانے کے بعد اسے تعی .ن کیا گیا تھا۔

تھرموڈینامکس کا پہلا قانون (توانائی کے تحفظ کا اصول)

تھرموڈینامکس کے پہلے قانون کا بیان:

تھرموڈینامکس کا پہلا قانون ، جسے توانائی کے تحفظ کے اصول کے نام سے بھی جانا جاتا ہے ، بیان کرتا ہے کہ توانائی پیدا نہیں کی جاتی ہے اور نہ ہی تباہ ہوتی ہے ، یہ صرف دوسری قسم کی توانائی میں تبدیل ہوتی ہے ، یا اسے ایک چیز سے دوسری جگہ منتقل کیا جاتا ہے۔ اس طرح کائنات میں توانائی کی کل مقدار تبدیل نہیں ہوتی ہے۔

پہلا قانون "ہر چیز" میں پورا ہوتا ہے ، توانائی کی منتقلی اور تسلسل سے تبدیل ہوتا رہتا ہے ، مثال کے طور پر ، کچھ برقی آلات ، جیسے مکسر اور بلینڈرز میں ، برقی توانائی مکینیکل اور تھرمل توانائی میں تبدیل ہوجاتی ہے ، انسانی جسم میں وہ کیمیکل کو تبدیل کر دیتے ہیں۔ جسم کی حرکت پذیر ہونے پر کھانے کی توانائی جو حرکیاتی توانائی میں داخل کی جاتی ہے ، یا ایسی دوسری مثالیں جیسے فگر 5 میں دکھائے گئے ہیں۔

تھرموڈینامکس کے پہلے قانون کی مساوات:

تھرموڈینامک اصولوں کے اندر پہلے قانون کی مساوات اس توازن کا اظہار کرتی ہے جو ایک دیئے گئے عمل میں مختلف قسم کی توانائی کے مابین موجود ہونا ضروری ہے۔ چونکہ ، بند نظاموں [1] میں ، توانائی کے تبادلے صرف حرارت کی منتقلی ، یا (نظام کے ذریعہ یا اس کے ذریعہ) کئے گئے کام کے ذریعہ دیئے جاسکتے ہیں ، اس لئے یہ ثابت کیا گیا ہے کہ کسی نظام کی توانائی کی تغیر کے مجموعی کے برابر ہے۔ حرارت اور کام کے ذریعہ توانائی کی منتقلی ہوتی ہے۔ شکل 6 دیکھیں۔

اس توانائی کے توازن میں جن توانائیوں پر غور کیا جاتا ہے وہ متحرک توانائی ، ممکنہ توانائی اور اندرونی توانائی [1] ہیں اس کو مدنظر رکھتے ہوئے ، بند نظاموں کے لئے توانائی کا توازن باقی ہے جیسا کہ شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔

• (ای سی) کائنےٹک توانائی ، کسی جسم کی حرکت کی وجہ سے۔
• (ای پی) ممکنہ توانائی ، گروتویی میدان میں جسم کی پوزیشن کی وجہ سے۔
• (یو) اندرونی توانائی ، کسی جسم کے اندرونی انووں کی متحرک اور ممکنہ توانائی کی خوردبین شراکت کی وجہ سے۔

ورزش 1۔

مہر بند کنٹینر میں ایک مادہ ہوتا ہے ، جس میں ابتدائی 10 کلوواٹ توانائی ہوتی ہے۔ مادہ ایک پروپیلر کے ساتھ ہلچل مچا ہوا ہے جو 500 J کام کرتا ہے ، جبکہ گرمی کا منبع 20 کلو گرام حرارت کو مادہ میں منتقل کرتا ہے۔ اس کے علاوہ ، اس عمل کے دوران 3 کلو گرمی ہوا میں جاری کی جاتی ہے۔ مادے کی آخری توانائی کا تعین کریں۔ نمبر 8 دیکھیں۔

حل:

اعداد 9 میں آپ گرمی کے منبع کی طرف سے گرمی کو دیکھ سکتے ہیں ، جسے "مثبت" سمجھا جاتا ہے کیونکہ اس سے مادے کی توانائی میں اضافہ ہوتا ہے ، جو حرارت ہوا میں جاری ہوتی ہے ، منفی اس وجہ سے کہ اس مادہ کی توانائی میں کمی واقع ہوتی ہے ، اور پروپیلر کے کام ، جس نے توانائی میں اضافہ کیا ایک مثبت علامت لی۔

اعداد 10 میں توانائی کا توازن پیش کیا جاتا ہے ، تھرموڈینامکس کے پہلے قانون کے مطابق اور مادے کی حتمی توانائی حاصل کی جاتی ہے۔

تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون

تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کے متعدد بیانات ہیں: پلانک کیلوین ، کلاوسس ، کارنوٹ کا بیان۔ ان میں سے ہر ایک دوسرے قانون کا ایک مختلف پہلو ظاہر کرتا ہے۔ عام طور پر تھرموڈینامکس کے دوسرے قانون کی پابندی ہوتی ہے۔

• حرارتی عمل کی سمت ، جسمانی مظاہر کی ناقابل واپسی۔
• تھرمل مشینوں کی کارکردگی۔
• پراپرٹی "اینٹروپی" درج کریں۔

ترمودی عمل کے عمل کی سمت:

بے ساختہ فطرت میں ، توانائی بہتی ہے یا اعلی ترین توانائی ریاست سے کم ترین توانائی کی ریاست میں منتقل کردی جاتی ہے۔ حرارت گرم جسموں سے ٹھنڈے جسموں میں جاتا ہے نہ کہ آس پاس۔ نمبر 11 دیکھیں۔

کارکردگی یا تھرمل کارکردگی:

تھرموڈینامکس کے پہلے قانون کے مطابق ، توانائی نہ تو پیدا کی جاتی ہے اور نہ ہی تباہ ہوتی ہے ، بلکہ اسے تبدیل یا منتقلی کی جاسکتی ہے۔ لیکن توانائی کی تمام تر منتقلی یا تبدیلیوں میں اس کی ایک مقدار کام کرنا مفید نہیں ہے۔ چونکہ توانائی کی منتقلی یا تغیر پذیر ہوتی ہے ، ابتدائی توانائی کا ایک حصہ تھرمل انرجی کے طور پر جاری کیا جاتا ہے: توانائی پست ہوجاتی ہے ، معیار کھو دیتی ہے۔

کسی بھی توانائی کی تبدیلی میں ، حاصل کردہ توانائی کی مقدار ہمیشہ فراہم کردہ توانائی سے کم ہوتی ہے۔ حرارت کی کارکردگی ذرائع سے گرمی کی مقدار ہے جو کام میں تبدیل ہوجاتی ہے ، حاصل شدہ مفید توانائی اور تبدیلی میں فراہم کی جانے والی توانائی کے درمیان تناسب ہے۔ نمبر 12 دیکھیں۔

حرارتی مشین یا ہیٹ مشین:

تھرمل مشین ایک ایسا آلہ ہے جو حرارت کو جزوی طور پر کام یا میکانکی توانائی میں تبدیل کرتا ہے ، اس کے ل it اس کو ایک ایسے ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے جو اعلی درجہ حرارت پر حرارت فراہم کرتا ہو۔

تھرمل مشینوں میں پانی کی بخارات ، ہوا یا ایندھن جیسے مادے کا استعمال ہوتا ہے۔ مادہ ایک چکرمک انداز میں تھرموڈینیٹک تبدیلیوں کا سلسلہ جاری رکھتا ہے ، تاکہ مشین مستقل طور پر کام کرسکے۔

ورزش 2۔

کارگو گاڑی کا انجن پٹرول جلا کر دہن میں حرارت پیدا کرتا ہے۔ انجن کے ہر چکر کے ل 5 ، 1 کلوگرام گرمی 13KJ میکانی کام میں تبدیل ہوجاتی ہے۔ موٹر کی کارکردگی کیا ہے؟ انجن کے ہر چکر کے لئے کتنی حرارت جاری ہوتی ہے؟ نمبر XNUMX دیکھیں

حل:

جاری کردہ گرمی کا تعین کرنے کے ل ass ، یہ فرض کیا جاتا ہے کہ تھرمل مشینوں میں خالص کام نظام میں گرمی کی منتقلی کے برابر ہے۔ نمبر 14 دیکھیں۔

اینٹروپی:

اینٹروپی کسی نظام میں بے ترتیب یا خرابی کی ڈگری ہے۔ اینٹروپی توانائی کے اس حصے کی مقدار درست کرنا ممکن بناتا ہے جو کام کو تیار کرنے کے لئے استعمال نہیں کیا جاسکتا ، یعنی تھرموڈینامک عمل کی ناقابل واپسی کو ماننا ممکن بناتا ہے۔

ہر توانائی کی منتقلی جو واقع ہوتی ہے کائنات کی انٹراپی میں اضافہ کرتی ہے اور کام کرنے کے لئے دستیاب قابل استعمال توانائی کی مقدار کو کم کرتی ہے۔ کوئی بھی تھرموڈینامک عمل اس سمت میں آگے بڑھے گا جس سے کائنات کی کل انٹراپی میں اضافہ ہوگا نمبر 15 دیکھیں۔

تھرموڈینامکس کا تیسرا قانون

تھرموڈینامکس یا نرسٹ پوسٹولیٹ کا تیسرا قانون

تھرموڈینامکس کا تیسرا قانون درجہ حرارت اور ٹھنڈک سے متعلق ہے۔ اس میں کہا گیا ہے کہ مطلق صفر پر کسی نظام کی انٹراپی ایک یقینی مستقل حیثیت ہے۔ شکل 16 دیکھیں۔

مطلق صفر کم ترین درجہ حرارت ہے جس کے نیچے اب کوئی کم پیمانہ نہیں رہتا ہے ، یہ سرد ترین ہے کہ جسم ہوسکتا ہے۔ مطلق صفر 0 K ہے ، -273,15 equivalentC کے برابر ہے۔

حاصل يہ ہوا

تھرموڈینیٹک اصول چار ہیں۔ صفر اصول میں یہ قائم کیا گیا ہے کہ تھرمل توازن اس وقت ہوتا ہے جب دو یا زیادہ جسم ایک ہی درجہ حرارت پر ہوں۔

تھرموڈینامکس کا پہلا قانون عمل کے مابین توانائی کے تحفظ سے متعلق ہے ، جبکہ تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون درجہ حرارت کو نچلی سے اونچی انٹروپی تک ، اور گرمی کے انجنوں کی کارکردگی یا کارکردگی سے متعلق ہے جو گرمی کو کام میں تبدیل کرتا ہے۔

تھرموڈینامکس کا تیسرا قانون درجہ حرارت اور ٹھنڈک سے متعلق ہے ، اس میں کہا گیا ہے کہ مطلق صفر پر کسی نظام کا داخلہ ایک قطعی مستقل ہے۔