آڈایبیٹک پھیلاؤ: حرارت کھوئے بغیر ٹھنڈک

1 · پیش گوئی

گیس تیزی سے پھیلتی ہے، اطراف سے حرارت بدلنے کا وقت نہیں (آڈایبیٹک)۔ حرارت نہ اندر نہ باہر، پھر بھی کیا گیس کا درجۂ حرارت بدلتا ہے؟

• گیس ٹھنڈی ہو جاتی ہے — اپنی داخلی توانائی سے اطراف پر کام کرتی ہے۔
• درجۂ حرارت وہی رہتا ہے، کیونکہ حرارت نہیں بدلی۔
• گیس پھیل کر گرم ہو جاتی ہے۔

2 · تیاری

1. adiabatic-expansion پری سیٹ کھولیں اور Reset دبائیں۔ 1 mol دو ایٹمی نائٹروجن (f = 5) کا آغاز 24.9 L اور 300 K سے ہوتا ہے۔
2. کمرے پر آخری درجۂ حرارت پڑائت فعال کریں۔
3. ہر آزمیش کے لیے ہدف (آخری) حجم سیٹ کریں، اور آخری درجۂ حرارت اور کیا گیا کام درج کریں۔

3 · ڈیٹا جمع کریں

اپنی تین آزمایشوں کے لیے آخری درجۂ حرارت T₂ (y محور) بمقابلہ آخری حجم V₂ (x محور) کھینچیں۔ کیا لکیر نیچے جھکتی ہے؟

4 · تجزیہ

1. کسی ایک آزمایش کے لیے T₂ = T₁·(V₁/V₂)^(γ−1) حساب کریں، γ = (f+2)/f = 1.4، T₁ = 300 K اور V₁ = 24.9 L لے کر۔ پھر W_gas = −ΔU = −(f/2)nR(T₂ − T₁)۔ دونوں کا جدول سے موازنہ کریں۔
2. ہر آزمایش میں Q = 0 ہونے سے پہلا قانون بالکل ΔU = −W_gas دیتا ہے۔ توانائی کے بقا کی رو سے وضاحت کریں کہ مثبت کام کرنے والی پھیلتی ہوئی گیس کو حرارت لینے سے قاصر ہو تو ٹھنڈی ہونا کیوں ضروری ہے۔

5 · توسیع

1. ایروسول اسپرے کا ڈبہ گیس تیزی سے نکل کر پھیلنے پر ٹھنڈا لگتا ہے — اطراف سے حرارت بدلنے سے کہیں تیز۔ سمجھائیں کیوں یہ آڈایبیٹک ٹھنڈک کا اصل دنیا کا (نامکمل) مثال ہے۔
2. اپنے یہاں کے آخری درجۂ حرارت اسی حجم تبدیلی کے لیے ہم درجۂ حرارت بھینچائو کے الٹ (ہم درجۂ حرارت پھیلاؤ) سے موازنہ کریں: ہم درجۂ حرارت T مستقل رکھتی، مگر یہ آڈایبیٹک صورت نہیں۔ حرارت تبادلہ مفروضہ ہٹانے سے نتیجہ کیوں بدل جاتا ہے؟

اس تجربے کے پیچھے کی طبیعیات

← تجربے پر واپس