ऊष्मागतिकी
रुद्धोष्म प्रसार
बिना ऊष्मा विनिमय के प्रसार: गैस ठंडी होती है।
रुद्धोष्म प्रसार — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। बिना ऊष्मा विनिमय के प्रसार: गैस ठंडी होती है। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
रुद्धोष्म प्रसार
बिना ऊष्मा विनिमय प्रसार: गैस ठंडी होती है।
रुद्धोष्म प्रक्रिया में Q = 0, इसलिए प्रसार कार्य गैस से आंतरिक ऊर्जा निकाल लेता है। अणु धीमे हो जाते हैं, तापमान गिरता है, और P–V पथ एक समताप रेखा से अधिक तीव्र होता है क्योंकि दाब बनाए रखने के लिए कोई ऊष्मा प्रवेश नहीं करती।
- Q = 0
- TV^(γ−1) = नियतांक
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
एक गैस तेजी से फैलती है, उसके पास अपने परिवेश (एडियाबेटिक) के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करने का समय नहीं होता है। क्या गैस के तापमान में परिवर्तन होता है, भले ही कोई गर्मी प्रवेश न करे या बाहर न जाए?
तौलने की भविष्यवाणी
- गैस ठंडी हो जाती है - यह अपनी आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करके अपने परिवेश पर काम करती है।
- तापमान समान रहता है, क्योंकि ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है।
- गैस फैलते ही गर्म हो जाती है।
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- अंतिम वॉल्यूम V₂ (L)
आप क्या मापते हैं:
- गैस W_gas द्वारा किया गया कार्य (J)
- अंतिम तापमान T₂ (K)
जाँच कैसे चलती है
- adiabatic-expansion प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। द्विपरमाणुक नाइट्रोजन का 1 मोल (f = 5 ) 24.9 L, 300 K से शुरू होता है।
- चैम्बर पर final-temperature रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए लक्ष्य (अंतिम) मात्रा निर्धारित करें, और अंतिम तापमान और किए गए कार्य को रिकॉर्ड करें।
शासक समीकरण
रुद्धोष्म प्रक्रिया — ΔU = Q − W
बिना ऊष्मा विनिमय (Q = 0 ) के साथ, पहला नियम ΔU = −W_gas तक कम हो जाता है: एक विस्तारित गैस केवल अपनी आंतरिक ऊर्जा खर्च करके ही काम कर सकती है, इसलिए इसे ठंडा होना चाहिए। दाब और आयतन P·V^γ = स्थिरांक का अनुसरण करते हैं।
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- एक परीक्षण के लिए, γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L. का उपयोग करके T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) की गणना करें, फिर W_gas की गणना करें = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ - T₁). दोनों की तुलना तालिका से करें।
- प्रत्येक परीक्षण में Q = 0 के साथ, पहला नियम बिल्कुल ΔU = -W_gas देता है। ऊर्जा संरक्षण के संदर्भ में स्पष्ट करें कि एक विस्तारित गैस जो सकारात्मक कार्य करती है उसे ठंडा क्यों होना चाहिए जबकि वह गर्मी नहीं खींच सकती।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- एयरोसोल स्प्रे ठंडा महसूस होता है क्योंकि गैस तेजी से बाहर निकलती है और तेजी से फैलती है - आसपास के वातावरण के साथ बहुत अधिक गर्मी का आदान-प्रदान करने के लिए बहुत तेज। बताएं कि यह रुद्धोष्म शीतलन का real-world (यदि अपूर्ण है) उदाहरण क्यों है।
- यहाँ अपने अंतिम तापमान की तुलना करें कि isothermal-compression का रिवर्स (एक इज़ोटेर्मल विस्तार) समान मात्रा में परिवर्तन के लिए क्या देगा: इज़ोटेर्मल टी को स्थिर रखता है, लेकिन यह रुद्धोष्म मामला नहीं करता है। heat-exchange धारणा को हटाने से परिणाम क्यों बदल जाता है?
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.4 Thermodynamics
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- रुद्धोष्म प्रसार में आपका स्वागत है
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