ఉష్ణగతిక శాస్త్రం
రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం
ఉష్ణ మార్పిడి లేకుండా వ్యాకోచం: వాయువు చల్లబడుతుంది.
రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం — ఇంటరాక్టివ్ ఉష్ణగతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. ఉష్ణ మార్పిడి లేకుండా వ్యాకోచం: వాయువు చల్లబడుతుంది. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
రుద్ధోష్మ వ్యాకోచం
ఉష్ణ మార్పిడి లేకుండా వ్యాకోచం: వాయువు చల్లబడుతుంది.
రుద్ధోష్ణ ప్రక్రియలో Q = 0, కాబట్టి వ్యాకోచ పని వాయువు నుండి అంతరిక శక్తిని గ్రహిస్తుంది. అణువులు నెమ్మదిస్తాయి, ఉష్ణోగ్రత పడిపోతుంది — పీడనాన్ని నిలుపుకోవడానికి ఉష్ణం రానందున P–V మార్గం సమతాప వక్రం కంటే నిటారుగా ఉంటుంది.
- Q = 0
- TV^(γ−1) = const
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
వాయువు త్వరగా వ్యాకోచిస్తుంది, తన పరిసరాలతో ఉష్ణం మార్చుకోవడానికి సమయం ఉండదు (రుద్ధోష్మ). ఉష్ణం లోపలికి గానీ బయటకు గానీ వెళ్ళకపోయినా వాయువు ఉష్ణోగ్రత మారుతుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- వాయువు చల్లబడుతుంది — తన స్వంత అంతరిక శక్తితో తన పరిసరాలపై పని చేస్తుంది.
- ఉష్ణం మార్చబడదు కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత ఒక్కటే ఉంటుంది.
- వ్యాకోచించినకొద్దీ వాయువు వేడెక్కుతుంది.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- తుది ఘనపరిమాణం V₂ (L)
మీరు కొలిచేవి:
- వాయువు చేసిన పని W_gas (J)
- తుది ఉష్ణోగ్రత T₂ (K)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- adiabatic-expansion ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. 1 mol ద్విపరమాణుక నైట్రోజన్ (f = 5) 24.9 L, 300 K వద్ద ప్రారంభమవుతుంది.
- గదిపై తుది-ఉష్ణోగ్రత రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి లక్ష్య (తుది) ఘనపరిమాణాన్ని సెట్ చేసి, తుది ఉష్ణోగ్రత, చేసిన పనిని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
రుద్ధోష్మ ప్రక్రియ — ΔU = Q − W
ఉష్ణం మార్చబడనప్పుడు (Q = 0), మొదటి నియమం ΔU = −W_gas కు కుదించబడుతుంది: వ్యాకోచించే వాయువు తన స్వంత అంతరిక శక్తిని ఖర్చు చేసి మాత్రమే పని చేయగలదు, కాబట్టి అది చల్లబడాల్సిందే. పీడనం, ఘనపరిమాణం P·V^γ = స్థిరరాశిని అనుసరిస్తాయి.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, γ = (f+2)/f = 1.4, T₁ = 300 K, V₁ = 24.9 L ఉపయోగించి T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) లెక్కించండి. తర్వాత W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁) లెక్కించండి. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
- ప్రతి ప్రయత్నంలోనూ Q = 0 కాబట్టి, మొదటి నియమం సరిగ్గా ΔU = −W_gas ఇస్తుంది. శక్తి సంరక్షణ దృష్ట్యా, ఉష్ణాన్ని లాగుకోలేని ధనాత్మక పని చేసే వ్యాకోచించే వాయువు తప్పనిసరిగా చల్లబడాల్సి ఉంటుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- ఏరోసల్ స్ప్రే క్యాన్ నుండి వాయువు వేగంగా బయటకు ప్రవహించి వ్యాకోచించేకొద్దీ క్యాన్ చల్లగా అనిపిస్తుంది — పరిసరాలతో ఎక్కువ ఉష్ణం మార్చుకోవడానికి వీలు కానంత వేగంగా. ఇది రుద్ధోష్మ శీతలీకరణకు నిజమైన (అసంపూర్ణమైనా) ఉదాహరణ ఎందుకో వివరించండి.
- అదే ఘనపరిమాణ మార్పుకు isothermal-compression యొక్క వ్యతిరేకం (సమతాప వ్యాకోచం) ఇచ్చే విలువతో మీ తుది ఉష్ణోగ్రతలను పోల్చండి: సమతాపం T ను స్థిరంగా ఉంచుతుంది, కానీ ఈ రుద్ధోష్మ సందర్భం ఉంచదు. ఉష్ణ-మార్పిడి ఊహను తొలగించడం ఫలితాన్ని ఎందుకు మారుస్తుంది?
- 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
- Adiabatic Expansion కు స్వాగతం
- గది ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- ఉష్ణ ప్రవాహం లేని వ్యాకోచం
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.