इज़ोटेर्मल संपीड़न: स्थिर तापमान पर किया गया कार्य

1 · भविष्यवाणी

एक गैस को छोटी मात्रा में संपीड़ित किया जाता है जबकि उसका तापमान स्थिर (आइसोथर्मल) रखा जाता है। क्या इसे और संपीड़ित करने के लिए और अधिक काम की आवश्यकता है?

• छोटी अंतिम मात्रा में संपीड़ित करने के लिए कम काम की आवश्यकता होती है।
• छोटी अंतिम मात्रा में संपीड़ित करने के लिए अधिक काम (अधिक नकारात्मक Wgas) की आवश्यकता होती है।
• आवश्यक कार्य वही है, चाहे अंतिम मात्रा कुछ भी हो।

2 · सेट अप

1. isothermal-compression प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। 1 गैस का मोल 49.9 L, 300 K से शुरू होता है।
2. work-done-on-gas रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए लक्ष्य (अंतिम) मात्रा निर्धारित करें और गैस द्वारा किए गए कार्य को रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

V₁ = 49.9 L. का उपयोग करके, अपने तीन परीक्षणों के लिए ln(V₂/V₁) (x-अक्ष) के विरुद्ध प्लॉट W_gas (y-अक्ष)

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K का उपयोग करके W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) की गणना करें। तालिका से तुलना करें।
2. प्रत्येक परीक्षण में W_gas नकारात्मक है। बताएं कि किसी संपीड़ित गैस के लिए भौतिक रूप से नकारात्मक मान का क्या मतलब है, और छोटे V₂ पर संपीड़ित करने से W_gas अधिक नकारात्मक क्यों हो जाता है।

5 · विस्तार

1. चूँकि ΔU = 0 किसी भी इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए (तापमान नहीं बदलता है), पहला नियम यहाँ भी Q = W_gas कहता है। क्या इस संपीड़न के दौरान ऊष्मा गैस के अंदर या बाहर प्रवाहित हो रही है? अपने संकेत परिपाटी का उपयोग करके समझाएँ।
2. गैस को संपीड़ित करते समय उसे स्थिर तापमान पर रखने के लिए, वास्तविक प्रयोगों के लिए सिलेंडर के संपर्क में एक ताप भंडार की आवश्यकता होती है। बताएं कि यदि वह भंडार वहाँ नहीं होता तो संपीड़न गैस को गर्म क्यों करता।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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