थर्मोडायनामिक्स नोट्स

ऊष्मप्रवैगिकी: भौतिकी और विज्ञान की वह शाखा जो ऊष्मा और ऊर्जा के अन्य रूपों के बीच संबंध से संबंधित है जिसे एक रूप और स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जा सकता है, इसे ऊष्मागतिकी के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। थर्मोडायनामिक्स की जांच करते समय जानने के लिए कुछ शर्तों को निम्नलिखित शब्द से बेहतर ढंग से समझा जा सकता है।

गर्मी

Heat is a form of energy, the transfer of energy from one body to other happens due to temperature difference and heat-energy flows from a hot body to a cold body, to make it thermal equilibrium and plays a very critical role in the principle of thermodynamics.

काम

विस्थापन की दिशा में लागू एक बाहरी बल जो वस्तु को एक विशेष दूरी पर ले जाने में सक्षम बनाता है एक निश्चित ऊर्जा हस्तांतरण से गुजरता है जिसे भौतिकी या विज्ञान की पुस्तकों में काम के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। गणितीय शब्दों में, काम को कवर की गई दूरी से गुणा किए गए बल के रूप में वर्णित किया जा सकता है। यदि विस्थापन एक कोण पर शामिल होता है ex जब बल लगाया जाता है, तो समीकरण हो सकता है:

डब्ल्यू = एफएस

W = fscos =

कहा पे,

 f = बल लागू किया गया

s = दूरी तय की

Ment = विस्थापन कोण

Thermodynamics is a very vital aspect of our daily life. They follow a set of laws to abide by when applied in terms of physics.

ऊष्मागतिकी के नियम

ब्रह्मांड, हालांकि यह कई कानूनों द्वारा परिभाषित किया गया है, केवल बहुत कम ही शक्तिशाली हैं। एक अनुशासन के रूप में ऊष्मप्रवैगिकी के कानूनों को तैयार किया गया था और रेफ्रिजरेटर से बदलती कई अन्य घटनाओं के लिए खोला गया था, रसायन विज्ञान और जीवन प्रक्रियाओं से परे रास्ते में।

चार बुनियादी ऊष्मप्रवैगिकी के नियम अनुभवजन्य तथ्यों पर विचार करते हैं और तापमान, ऊष्मा, ऊष्मागतिक कार्य और एन्ट्रापी जैसी भौतिक मात्राओं का निर्माण करते हैं, जो थर्मोडायनामिक संतुलन में थर्मोडायनामिक संचालन और प्रणालियों को परिभाषित करते हैं। वे इन मात्राओं के बीच संबंधों की व्याख्या करते हैं। ऊष्मप्रवैगिकी में उनके आवेदन के अलावा, विज्ञान की अन्य शाखाओं में कानूनों के एकीकृत अनुप्रयोग हैं। ऊष्मप्रवैगिकी में, एक 'सिस्टम' एक धातु ब्लॉक या पानी के साथ एक कंटेनर, या यहां तक ​​कि हमारा मानव शरीर भी हो सकता है, और बाकी सब कुछ 'परिवेश' कहा जाता है।

RSI शून्य^th ऊष्मप्रवैगिकी का नियम बुनियादी गणित के सकर्मक गुण का पालन करता है कि यदि कोई दो प्रणालियाँ हैं थर्मल संतुलन 3 के साथ^rd प्रणाली, तो ये एक दूसरे के साथ भी थर्मल संतुलन की स्थिति में हैं।

थर्मोडायनामिक्स के नियमों को समझने के लिए जिन मूल अवधारणाओं को शामिल किया जाना चाहिए, वे हैं प्रणाली और परिवेश।

प्रणाली और परिवेश

वस्तुओं के एक विशेष सेट का संग्रह जिसे हम परिभाषित करते हैं या शामिल करते हैं (एक परमाणु जितना छोटा और सौर मंडल जितना बड़ा) एक प्रणाली कहा जा सकता है, जबकि जो कुछ भी सिस्टम के अंतर्गत नहीं आता है उसे परिवेश के रूप में माना जा सकता है और ये दो अवधारणाओं को एक सीमा से अलग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, फ्लास्क में कॉफी को एक सीमा के साथ एक प्रणाली और परिवेश के रूप में माना जाता है।

अनिवार्य रूप से, एक प्रणाली में तीन प्रकार होते हैं, अर्थात्, खोला, बंद और पृथक।

ऊष्मागतिकी समीकरण

ऊष्मा गतिकी में बनने वाले समीकरण, भूमध्यरेखीय अभिव्यक्तियों के रूप में यांत्रिक कार्यों के अधीन आने वाले ऊष्मागतिकीय सिद्धांत का गणितीय प्रतिनिधित्व करते हैं।

थर्मोडायनामिक कानूनों और कार्यों में बनने वाले विभिन्न समीकरण निम्नानुसार हैं:

● ●U = q + w (टीडी का पहला कानून)

● ●U = Uf - उई (आंतरिक ऊर्जा)

● q = m Cs (T (ताप / छ)

● w = -Pext wV (काम)

● एच = यू + पीवी

H = U + PΔV

ΔU = --H - PΔV

ΔU = --H - ΔnRT (आंतरिक ऊर्जा के लिए घातक)

● S = k ln Ω (बोल्ट्जमैन सूत्र में दूसरा कानून)

● SSrxn ° = ΔnS ° (उत्पाद) - ΔnS ° (अभिकारक) (तीसरा नियम)

● (G = --H - TΔS (मुक्त ऊर्जा)

थर्मोडायनामिक्स का पहला कानून

1^st ऊष्मप्रवैगिकी का नियम विस्तृत करता है कि जब ऊर्जा (कार्य, ऊष्मा, या पदार्थ के रूप में) एक प्रणाली के अंदर या बाहर होती है, तो सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार बदल जाएगी (जिसका अर्थ है कि ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है और केवल एक रूप से दूसरे रूप में स्थानांतरित या परिवर्तित किया जा सकता है), यानी, 1 . की सतत गति मशीन^st प्रकार (एक मशीन जो वास्तव में ऊर्जा i/p के बिना काम करती है) अप्राप्य हैं।

उदाहरण के लिए, एक बल्ब को जलाना विद्युत ऊर्जा का प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित होने का एक नियम है जो वास्तव में प्रकाशित होता है और कुछ हिस्सा गर्मी ऊर्जा के रूप में खो जाएगा।

 +U = q + w

• ΔU  is the total internal energy change of a system.
• क्यू एक प्रणाली और उसके परिवेश के बीच गर्मी हस्तांतरण है।
• w सिस्टम द्वारा किया गया कार्य है।

थर्मोडायनामिक्स का दूसरा नियम

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम एन्ट्रापी नामक प्रणाली की एक महत्वपूर्ण संपत्ति को परिभाषित करता है। ब्रह्मांड की एन्ट्रापी हमेशा बढ़ती रहती है और गणितीय रूप से Suniv > 0 के रूप में निरूपित की जाती है जहां Suniv ब्रह्मांड की एन्ट्रापी में परिवर्तन है।

एन्ट्रापी

एन्ट्रापी प्रणाली की यादृच्छिकता का माप है या यह एक पृथक प्रणाली में ऊर्जा या अराजकता का माप है, इसे एक मात्रात्मक सूचकांक के रूप में माना जा सकता है जो ऊर्जा के वर्गीकरण का वर्णन करता है।

दूसरा कानून सिस्टम की दक्षता की ऊपरी सीमा और प्रक्रिया की दिशा भी देता है। यह एक बुनियादी अवधारणा है कि गर्मी कम तापमान की वस्तु से अधिक तापमान की वस्तु से नहीं बहती है। ऐसा होने के लिए, और बाहरी कार्य इनपुट सिस्टम को आपूर्ति की जानी है। यह ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून के मूल सिद्धांतों में से एक के लिए एक स्पष्टीकरण है जिसे "दूसरे कानून का क्लॉउसियस स्टेटमेंट" कहा जाता है। यह बताता है कि "बाहरी स्रोत से काम किए बिना कम तापमान से उच्च तापमान तक चक्रीय प्रक्रिया में गर्मी को स्थानांतरित करना असंभव है"।

 इस कथन का वास्तविक जीवन उदाहरण रेफ्रिजरेटर है और गर्मी पंपों. यह भी ज्ञात है कि एक मशीन जो किसी सिस्टम को आपूर्ति की गई सभी ऊर्जा को परिवर्तित नहीं कर सकती, उसे 100 प्रतिशत दक्षता के साथ कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। यह तब हमें निम्नलिखित कथन की ओर ले जाता है जिसे "केल्विन-प्लैंक स्टेटमेंट ऑफ़ सेकेंड लॉ" कहा जाता है। कथन इस प्रकार है "एक चक्र में संचालित एक उपकरण (इंजन) का निर्माण करना असंभव है जो एक ही जलाशय से गर्मी निकालने के अलावा कोई प्रभाव नहीं पैदा करेगा और इसे काम में बदल देगा"।

गणितीय रूप से, केल्विन-प्लैंक कथन के रूप में लिखा जा सकता है: Wcycle Kel 0 (एकल जलाशय के लिए) एक मशीन जो एक एकल ताप जलाशय से गर्मी लेकर लगातार काम का उत्पादन कर सकती है और इसे सभी को कार्य में परिवर्तित करने के लिए एक सतत गति मशीन कहा जाता है। दूसरी तरह का। यह मशीन सीधे केल्विन-प्लैंक कथन का उल्लंघन करती है। इसलिए, इसे सरल शब्दों में कहें, तो एक प्रणाली का उत्पादन करने के लिए एक चक्र में काम करने के लिए इसे विभिन्न तापमानों पर दो थर्मल जलाशयों के साथ बातचीत करनी होती है।

इस प्रकार, आम आदमी के कार्यकाल में ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम विस्तृत होता है, जब ऊर्जा रूपांतरण एक से दूसरे राज्य में होता है, तो एन्ट्रापी कम नहीं होगी बल्कि हमेशा एक बंद प्रणाली के भीतर बढ़ जाती है।

ऊष्मागतिकी का तीसरा नियम

आम आदमी के शब्दों में, तीसरा कानून कहता है कि किसी वस्तु की एन्ट्रापी शून्य के करीब पहुंचती है क्योंकि पूर्ण तापमान शून्य (0K) तक पहुंच जाता है। यह कानून एन्ट्रापी प्राप्त करने के लिए एक पूर्ण क्रेडेंशियल बिंदु खोजने में सहायता करता है। 3^rd ऊष्मप्रवैगिकी के नियम की 2 महत्वपूर्ण विशेषताएं इस प्रकार हैं।

0K से ऊपर के किसी भी तापमान पर किसी विशेष पदार्थ की एन्ट्रापी के संकेत को सकारात्मक संकेत के रूप में पहचाना जाता है, और यह किसी भी तापमान पर किसी भी विशिष्ट पदार्थ की निरपेक्ष-एन्ट्रॉपी की पहचान करने के लिए एक निश्चित संदर्भ-बिंदु देता है।

ऊर्जा के विभिन्न उपाय

ऊर्जा

ऊर्जा को कार्य करने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया गया है। यह एक अदिश राशि है। इसे एसजे इकाइयों में केजे में और केकेएस में केकेएल में मापा जाता है। ऊर्जा के कई रूप हो सकते हैं।

ऊर्जा के फार्म:

 ऊर्जा कई रूपों में मौजूद हो सकती है जैसे कि

• 1. आंतरिक ऊर्जा
• 2. ऊष्मीय ऊर्जा
• 3. विद्युत ऊर्जा
• 4. यांत्रिक ऊर्जा
• 5. काइनेटिक ऊर्जा
• 6. संभावित ऊर्जा
• 7. पवन ऊर्जा और
• 8. नाभिकीय ऊर्जा

इसे आगे categorized में वर्गीकृत किया गया है

(ए) संग्रहीत ऊर्जा और (बी) पारगमन ऊर्जा।

संग्रहित ऊर्जा

ऊर्जा का संग्रहित रूप निम्नलिखित दो प्रकारों में से एक हो सकता है।

• ऊर्जा के स्थूल रूप: संभावित ऊर्जा और गतिज ऊर्जा.
• ऊर्जा के सूक्ष्म रूप: आंतरिक ऊर्जा.

पारगमन ऊर्जा

पारगमन ऊर्जा का अर्थ है संक्रमण में ऊर्जा, मूल रूप से उस प्रणाली के पास मौजूद ऊर्जा द्वारा दर्शाया गया है जो सीमाओं को पार करने में सक्षम है

गर्मी:

 यह ऊर्जा का एक स्थानांतरण रूप है जो दो प्रणालियों के बीच तापमान अंतर के बीच बहती है।

(ए) कैलोरी (कैल) यह H1O के १ ग्राम को १ डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है

(b) ब्रिटिश थर्मल यूनिट (BTU) यह H1O के १ पौंड को १ डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा है

काम:

एक प्रक्रिया के दौरान एक प्रणाली और उसके परिवेश के बीच एक ऊर्जा अंतःक्रिया को कार्य हस्तांतरण के रूप में माना जा सकता है।

तापीय धारिता:

तापीय धारिता (H) defined as the summation of the system’s internal energies and the product of it’s pressure and volume and enthalpy is a state function used in the field of, physical, mechanical, and chemical systems at a constant pressure, represented in Joules (J) in SI units.

ऊर्जा की माप की इकाइयों के बीच संबंध (जूल, जे के संबंध में)

तालिका: संबंध तालिका 

मैक्सवेल के संबंध

चार सबसे पारंपरिक मैक्सवेल संबंध चार थर्मोडायनामिक दृष्टिकोणों में से हर एक के दूसरे व्युत्पन्न की समानताएं हैं, जैसे कि उनके यांत्रिक चर जैसे दबाव (पी) और वॉल्यूम (वी) और उनके थर्मल चर जैसे तापमान (टी) और एन्ट्रॉपी ( एस)।

समीकरण: आम मैक्सवेल के संबंध

निष्कर्ष

थर्मोडायनामिक्स पर यह लेख आपको मौलिक कानूनों, परिभाषाओं, समीकरण संबंधों और इसके कुछ अनुप्रयोगों की एक झलक देता है, हालांकि सामग्री कम है, इसका उपयोग कई अज्ञात को मापने के लिए किया जा सकता है। ऊष्मप्रवैगिकी का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में होता है क्योंकि कुछ मात्राएँ दूसरों की तुलना में मापना आसान होती हैं, हालाँकि यह विषय अपने आप में गहरा है, ऊष्मप्रवैगिकी मौलिक है, और इसकी आकर्षक घटनाएं हमें इस ब्रह्मांड में ऊर्जा की भूमिका की गहरी समझ देती हैं

थर्मोडायनामिक्स के क्षेत्र से संबंधित कुछ प्रश्न

इंजीनियरिंग में ऊष्मप्रवैगिकी के अनुप्रयोग क्या हैं?

हमारे दैनिक जीवन के साथ-साथ इंजीनियरिंग के क्षेत्र में भी थर्मोडायनामिक्स के कई अनुप्रयोग हैं। थर्मोडायनामिक्स के नियमों का आंतरिक रूप से ऑटोमोबाइल और इंजीनियरिंग के वैमानिकी क्षेत्र में उपयोग किया जाता है जैसे कि आईसी इंजन और संबंधित विभागों में गैस टर्बाइन। यह ऊष्मा इंजन के सिद्धांतों के बाद हीट इंजन, हीट पंप, रेफ्रीजिरेटर, पॉवर प्लांट, एयर कंडीशनिंग, और अधिक में भी लागू किया जाता है।

थर्मोडायनामिक्स क्यों महत्वपूर्ण है?

हमारे दैनिक जीवन के साथ-साथ इंजीनियरिंग क्षेत्र में ऊष्मप्रवैगिकी के विभिन्न योगदान हैं। हमारे दैनिक जीवन में स्वाभाविक रूप से होने वाली प्रक्रियाएं थर्मोडायनामिक कानूनों के मार्गदर्शन में आती हैं। की अवधारणाएं गर्मी का हस्तांतरण और पर्यावरण में थर्मल सिस्टम को थर्मोडायनामिक मौलिक द्वारा समझाया गया है, यही कारण है कि विषय हमारे लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

32 ?F के तापमान पर इसे जमने में पानी की एक बोतल को कितना समय लगता है?

 दिए गए प्रश्न के एक वैचारिक समाधान के संदर्भ में, 32F के तापमान पर पानी की बोतल को फ्रीज करने में लगने वाले समय की मात्रा पानी के न्यूक्लिएशन बिंदु पर निर्भर करती है, जिसे उस बिंदु के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जहां तरल में अणु होते हैं ठोस के एक क्रिस्टल संरचना में बदलने के लिए इकट्ठा होते हैं, जहां -39C पर शुद्ध पानी जम जाएगा।

विचार में अन्य कारक पानी के संलयन की अव्यक्त गर्मी है जो अपने राज्य को बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है, अनिवार्य रूप से तरल से ठोस या ठोस से तरल। संलयन के लिए 0C पर पानी की अव्यक्त गर्मी 334 जूल प्रति ग्राम है।

कट-ऑफ अनुपात क्या है और यह डीजल इंजन की थर्मल दक्षता को कैसे प्रभावित करता है?

कट ऑफ अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होता है डीजल चक्र चूंकि कट-ऑफ अनुपात की दक्षता में वृद्धि होती है, डीजल इंजन की दक्षता में कमी या कमी होती है। कट-ऑफ अनुपात इसके समीकरण पर आधारित होता है जहां दहन से पहले और बाद में सिलेंडर की मात्रा का पत्राचार एक दूसरे के अनुपात में होता है।

यह इस प्रकार है:

	समीकरण 1: कट-ऑफ अनुपात

ऊष्मागतिकी में एक स्थिर-अवस्था क्या है?

एक प्रणाली की वर्तमान स्थिति जिसमें समय के साथ एक प्रवाह होता है और उस विशेष प्रक्रिया के चर स्थिर रहते हैं, फिर उस स्थिति को उष्मागतिकी के विषय में एक स्थिर-राज्य प्रणाली के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

ऊष्मप्रवैगिकी के मामले में निश्चित सीमा और जंगम सीमा के उदाहरण क्या हैं?

एक जंगम सीमा या अन्य शब्दों में, नियंत्रण द्रव्यमान प्रणाली का एक निश्चित वर्ग है, जहां मामला सिस्टम की सीमा के पार नहीं जा सकता है, जबकि सीमा स्वयं एक लचीले चरित्र के रूप में कार्य करती है जो किसी भी द्रव्यमान को अंदर या बाहर जाने की अनुमति दिए बिना विस्तार या अनुबंध कर सकती है। यह। बेसिक थर्मोडायनामिक्स में एक जंगम सीमा प्रणाली का एक सरल उदाहरण एक आईसी इंजन में पिस्टन होगा जहां पिस्टन के रूप में सीमा का विस्तार होता है, जबकि सिलेंडर में गैस का द्रव्यमान लगातार काम करने की अनुमति देता है।

जबकि एक निश्चित सीमा के मामले में, कोई कार्य नहीं होने दिया जाता क्योंकि वे वॉल्यूम को स्थिर रखते हैं जबकि द्रव्यमान को सिस्टम में स्वतंत्र रूप से अंदर और बाहर प्रवाह करने की अनुमति होती है। इसे एक नियंत्रण मात्रा प्रक्रिया भी कहा जा सकता है। उदाहरण: एक घरेलू स्टोव से गैस बहना, जबकि वॉल्यूम ठीक हो जाता है।

 ऊष्मागतिकी में ऊष्मा और काम की समानताएँ और असमानताएँ क्या हैं?

समानता:

• ● इन दोनों ऊर्जाओं को पथ कार्य या प्रक्रिया मात्रा माना जाता है।
• ● वे भी अक्षम अंतर हैं।
• ● दोनों प्रकार की ऊर्जाओं को संचित नहीं किया जाता है और क्षणिक घटना के बाद सिस्टम से अंदर और बाहर स्थानांतरित किया जा सकता है।

विसंगतियां:

• ● सिस्टम में हीट फ्लो हमेशा एन्ट्रापी फंक्शन से जुड़ा होता है जबकि वर्क सिस्टम के साथ एन्ट्रापी ट्रांसफर नहीं होता है।
• ● गर्मी को काम में एक सौ प्रतिशत नहीं बदला जा सकता है, जबकि काम को 100% गर्मी में परिवर्तित किया जा सकता है।
• ● ऊष्मा को निम्न-श्रेणी के ऊर्जा अर्थ के रूप में माना जाता है, काम को उच्च-श्रेणी की ऊर्जा के रूप में गर्मी को अन्य रूपों में परिवर्तित करना आसान है।

टेकीसाइंस कोर एसएमई

टेकीसाइंस कोर एसएमई टीम भौतिकी, रसायन विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, ऑटोमोटिव, मैकेनिकल इंजीनियरिंग सहित विभिन्न वैज्ञानिक और तकनीकी क्षेत्रों के अनुभवी विषय विशेषज्ञों का एक समूह है। हमारी टीम TechieScience.com वेबसाइट के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी विषयों की एक विस्तृत श्रृंखला पर उच्च-गुणवत्ता, अच्छी तरह से शोधित लेख बनाने के लिए सहयोग करती है।

हमारे सभी वरिष्ठ एसएमई के पास संबंधित क्षेत्रों में 7 वर्षों से अधिक का अनुभव है। वे या तो कामकाजी उद्योग पेशेवर हैं या विभिन्न विश्वविद्यालयों से जुड़े हैं। संदर्भ देना हमारे लेखक हमारे मुख्य एसएमई के बारे में जानने के लिए पेज।