रुद्धोष्म विस्तार: प्रक्रिया, सूत्र, अनुपात, कार्य, उदाहरण और संपूर्ण तथ्य

रुद्धोष्म संपीडन और विस्तार थर्मोडायनामिक्स में प्रसिद्ध दो प्रक्रियाएं हैं।

इस प्रक्रिया में, पदार्थ को ऊष्मा स्थानांतरण के बिना विस्तारित किया जाता है। कार्नोट, डीज़ल, ओटो इसके उदाहरण हैं एडियाबेटिक प्रक्रिया.

किए गए कार्य की मुख्य प्रक्रिया ऊष्मागतिकी में रुद्धोष्म है। एक प्रतिवर्ती रुद्धोष्म प्रक्रिया है, और दूसरी अपरिवर्तनीय रुद्धोष्म प्रसार है।

अपरिवर्तनीय रुद्धोष्म प्रक्रिया गैस के मुक्त प्रसार में होती है।

रुद्धोष्म प्रसार क्या है?

थर्मोडायनामिक में रुद्धोष्म प्रक्रिया का उपयोग विभिन्न चक्रों में किया जाता है

यह प्रणाली में पदार्थ का विस्तार है जिसमें आसपास के साथ कोई गर्मी या द्रव्यमान स्थानांतरण नहीं होता है।

ऊष्मा इंजन के अध्ययन में इस अवधारणा को अच्छी तरह से समझा गया है। रुद्धोष्म प्रसार एक आदर्श प्रक्रिया है जिसमें कोई ऊष्मा अंतरण नहीं होता है.

वास्तविक व्यवहार में, पदार्थ का विस्तार एक प्रणाली में बहुत तेजी से होता है। यह प्रक्रिया तेजी से हो रही है, इसलिए सिस्टम से आसपास के क्षेत्र में गर्मी का आदान-प्रदान न्यूनतम है। सीमा के माध्यम से गर्मी का प्रवाह काफी कम है। इस प्रक्रिया को रुद्धोष्म प्रसार माना जाता है।

रुद्धोष्म प्रसार सूत्र

रुद्धोष्म प्रसार सूत्र के लिए कई संभावित शर्तें हैं।

रुद्धोष्म प्रसार प्रक्रिया के समीकरण को चलाने के लिए कुछ धारणाएँ बनाई गई हैं।

सिस्टम की दीवार इन्सुलेट कर रही है

सिस्टम की दीवार (सिलेंडर) घर्षण रहित होती है

यदि दबाव P . की क्रिया के कारण पिस्टन दूरी dx से ऊपर जाता है

सिस्टम में किए गए कार्य को इस प्रकार दिया जा सकता है,

डीडब्ल्यू = पीए डीएक्स

यहाँ, A पिस्टन के शीर्ष पर अनुप्रस्थ काट का क्षेत्र है,

हम लिख सकते हैं A dx = dV = आयतन में परिवर्तन

डीडब्ल्यू = पी डीवी

पदार्थ का विस्तार रुद्धोष्म है; पदार्थ की अवस्था P1, V1, T1 से P2, V2, T2 में बदल गई।

रुद्धोष्म प्रक्रिया की स्थिति, PV^ϒ = स्थिर = के

सिस्टम पर कुल काम के रूप में दिया जा सकता है,

पी = के * वी . का प्रयोग करें^-ϒ

रुद्धोष्म विस्तार प्रक्रिया

यह प्रक्रिया इंजन, रेफ्रिजरेशन और एयर कंडीशनिंग में संभव है

गैस का प्रसार बहुत तेज होता है, इसलिए निकाय और परिवेश के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान नगण्य होता है।

दो प्रक्रियाएं हैं रुद्धोष्म संपीड़न और रुद्धोष्म विस्तार। दोनों प्रक्रियाओं को वास्तविक अभ्यास में सीमा पर न्यूनतम गर्मी हस्तांतरण के साथ किया जाता है।

मुक्त रुद्धोष्म विस्तार प्रक्रिया का मूलाधार रुद्धोष्म प्रसार से कुछ भिन्न है।

मान लीजिए हम एक डिब्बे में गैस भरते हैं और उसके साथ एक और खाली डिब्बा मिलाते हैं। दोनों बक्सों की दीवार एक ही है। मान लीजिए कि हम आम दीवार को पंचर करते हैं, एक बॉक्स से गैस दूसरे बॉक्स में फैलने लगती है। इस विस्तार प्रक्रिया को मुक्त विस्तार कहा जाता है।

यह विस्तार प्रक्रिया आयतन के कारण होती है, इसलिए दबाव शून्य हो जाता है। दबाव नहीं होने से काम नहीं हो पा रहा है। अगर यह बॉक्स या सिस्टम है थर्मल अछूताइस प्रक्रिया को मुक्त रुद्धोष्म प्रसार के रूप में जाना जाता है।

RSI गर्मी का हस्तांतरण Q = 0, किया गया कार्य W = 0

रुद्धोष्म प्रसार अनुपात

थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं में दो विशिष्ट ऊष्मा होती है।

स्थिर दाब पर विशिष्ट ऊष्मा अनुपात स्थिर आयतन पर विशिष्ट ऊष्मा अनुपात को रुद्धोष्म सूचकांक या विशिष्ट ऊष्मा अनुपात के रूप में जाना जाता है।

यदि Cp = स्थिर दाब पर विशिष्ट ऊष्मा का मान

Cv = स्थिर आयतन पर विशिष्ट ऊष्मा का मान

ϒ = दो विशिष्ट ऊष्मा या रुद्धोष्म सूचकांक का अनुपात

= सीपी / सीवी

आर्गन, हीलियम जैसी एकपरमाणुक आदर्श गैस के लिए रुद्धोष्म सूचकांक 1.7 है।

रुद्धोष्म प्रसार तापमान परिवर्तन

यदि सिस्टम गर्मी का आदान-प्रदान करता है तो सिस्टम का तापमान प्रभावित होगा।

इस प्रक्रिया में ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है लेकिन विस्तार में किया गया कार्य तापमान में कमी के कारण होता है।

रुद्धोष्म प्रसार प्रक्रिया की आंतरिक ऊर्जा समतापीय प्रक्रिया से कम होती है। किए गए मामूली काम के साथ गर्मी का आदान-प्रदान नहीं होता है।

यदि विस्तार प्रक्रिया मुक्त है, तो तापमान स्थिर रहता है। यदि तापमान स्थिर है तो सिस्टम की एन्ट्रापी का आयतन से सीधा संबंध है। यह एन्ट्रापी में वृद्धि के कारण प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है.

रुद्धोष्म विस्तार कार्य

प्रक्रिया में किया गया कार्य गर्मी हस्तांतरण और आंतरिक ऊर्जा का एक कार्य है।

रुद्धोष्म प्रक्रम में ऊष्मा स्थानांतरण शून्य होता है। किया गया कार्य = आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन।

RSI रुद्धोष्म प्रक्रिया का विस्तार कार्य नीचे दिया गया है,

गैस का रुद्धोष्म प्रसार

गैस जैसे पदार्थ का रुद्धोष्म मुक्त प्रसार समझने की एक सीधी-सादी अवधारणा है।

निर्वात में बिना किसी बाहरी दबाव के गैस का विस्तार होता है। इस प्रक्रिया में कार्य शून्य होता है क्योंकि बाह्य दाब शून्य होता है। डब्ल्यू = पी * डीवी

यदि कंटेनर से भरी हुई गैस को अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से फैलने दिया जाता है, तो गैस पर कोई बाहरी दबाव नहीं होता है।

किया गया कार्य = दबाव * आयतन में परिवर्तन

दबाव = 0, इसलिए सिस्टम पर या उससे किया गया कार्य शून्य है।

रुद्धोष्म प्रक्रम में ऊष्मा का स्थानान्तरण संभव नहीं है,

आई के अनुसार^st ऊष्मप्रवैगिकी का नियम,

Q - W = U

जहाँ Q = शून्य और ΔW = शून्य

तो परिवर्तन आंतरिक ऊर्जा = शून्य।

एक आदर्श गैस का रुद्धोष्म प्रसार

गैस आदर्श होने पर प्रक्रिया का व्यवहार बदल जाता है।

आदर्श गैस जैसे आदर्श पदार्थ का विस्तार एक निरंतर तापमान प्रक्रिया (इज़ोटेर्मल प्रक्रिया) है

हम आम तौर पर आइसेंट्रोपिक और एडियाबेटिक प्रक्रिया को समान मानते हैं, लेकिन यह सभी मामलों में समान नहीं है। आइए विचार करें आदर्श के विस्तार का उदाहरण गैस।

हम इस प्रक्रिया के लिए कुछ मान्यताओं पर विचार करते हैं,

• सिलेंडर और पिस्टन घर्षण रहित होते हैं
• पिस्टन और सिलेंडर के बाहर एक वैक्यूम होता है
• पिस्टन और सिलेंडर हैं थर्मल अछूता
• सिस्टम और पर्यावरण के बीच गर्मी का हस्तांतरण नहीं होता है (रुद्धोष्म प्रक्रिया)

यदि भरी हुई गैस को पिस्टन को धकेलने से फैलने दिया जाता है, तो गैस बिना किसी बाहरी दबाव के आयतन के कारण फैलती है। यह प्रक्रिया बढ़ी हुई एन्ट्रापी और एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया का एक उदाहरण है।

रुद्धोष्म अपरिवर्तनीय विस्तार

अपरिवर्तनीय प्रक्रिया में, प्रक्रिया को पूरा करने के बाद प्रारंभिक चरण को बहाल नहीं किया जाता है।

घर्षण के कारण निकाय की एन्ट्रापी भिन्न हो रही है। यह प्रक्रिया अर्ध-स्थिर की तरह धीमी नहीं है।

रुद्धोष्म प्रसार प्रक्रिया में एक आदर्श गैस के लिए बाहरी दबाव स्थिर रहता है।

RSI रुद्धोष्म अपरिवर्तनीय विस्तार प्रक्रिया इज़ोटेर्मल है।

रुद्धोष्म प्रसार उदाहरण

इंजीनियरिंग में उनकी कई प्रक्रियाओं को रुद्धोष्म विस्तार माना जाता है।

• टायर या कंटेनर से हवा निकलना
• गैस में गैस का विस्तार टर्बाइन रुद्धोष्म रूप से
• भाप में विस्तार नोक और टर्बाइन
• एक धारणा के साथ पिस्टन-सिलेंडर व्यवस्था के अंदर विस्तार
• एक कंटेनर में निहित गैस का मुक्त रुद्धोष्म प्रसार
• एक धारणा के साथ ताप इंजन में विस्तार प्रक्रिया
• रुद्धोष्म ताप और शीतलन प्रणाली
• विस्तार उपकरण

डॉ. दीपककुमार जानी

मैं दीपक कुमार जानी हूं, मैकेनिकल-नवीकरणीय ऊर्जा में पीएचडी कर रहा हूं। मेरे पास पांच साल का शिक्षण और दो साल का शोध अनुभव है। मेरी रुचि का विषय क्षेत्र थर्मल इंजीनियरिंग, ऑटोमोबाइल इंजीनियरिंग, मैकेनिकल माप, इंजीनियरिंग ड्राइंग, द्रव यांत्रिकी आदि हैं। मैंने "बिजली उत्पादन के लिए हरित ऊर्जा के संकरण" पर एक पेटेंट दायर किया है। मैंने 17 शोध पत्र और दो पुस्तकें प्रकाशित की हैं।
मुझे लैम्ब्डेजिक्स का हिस्सा बनकर खुशी हो रही है और मैं अपनी कुछ विशेषज्ञता पाठकों के साथ सरल तरीके से प्रस्तुत करना चाहता हूं।
शिक्षाविदों और शोध के अलावा, मुझे प्रकृति में घूमना, प्रकृति को कैद करना और लोगों के बीच प्रकृति के बारे में जागरूकता पैदा करना पसंद है।
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