ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ#

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਰੂਪਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਾਂ ਨਾਲ ਵਿਚਾਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਗਰਮੀ ਕਿਵੇਂ ਤਬਦੀਲ ਅਤੇ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਇਹ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਸਥੂਲ ਗੁਣਾਂ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਚਾਰ ਨਿਯਮ ਇਨ੍ਹਾਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਇੱਕ ਢਾਂਚਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।

ਪਹਿਲਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਊਰਜਾ ਨਾ ਤਾਂ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾ ਹੀ ਨਸ਼ਟ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਸਿਰਫ ਤਬਦੀਲ ਜਾਂ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਹਮੇਸ਼ਾ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਤੀਜਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਬਿਲਕੁਲ ਜ਼ੀਰੋ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਜ਼ੀਰੋ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਚੌਥਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ ਬਿਲਕੁਲ ਜ਼ੀਰੋ ਦੇ ਨੇੜੇ ਪਹੁੰਚਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਮੁੱਲ ਵੱਲ ਪਹੁੰਚਦੀ ਹੈ।

ਇਹ ਨਿਯਮ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਦੀ ਸਾਡੀ ਸਮਝ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਨਤੀਜੇ ਰੱਖਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਣ ਲਈ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ ਸਾਨੂੰ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਲਗਾਤਾਰ ਵਧੇਰੇ ਬੇਤਰਤੀਬ ਹੋ ਰਿਹਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਆਖ਼ਰਕਾਰ ਸਾਰੇ ਤਾਰੇ ਬੁੱਝ ਜਾਣਗੇ ਅਤੇ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਅਧਿਕਤਮ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਤੱਕ ਪਹੁੰਚ ਜਾਵੇਗਾ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਕੀ ਹੈ?#

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਕੀ ਹੈ?

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਰੂਪਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਾਂ ਨਾਲ ਵਿਚਾਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇੱਕ ਮੂਲ ਭੂਤ ਵਿਗਿਆਨ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ, ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ, ਜੀਵ ਵਿਗਿਆਨ, ਅਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿਗਿਆਨ ਵਰਗੇ ਕਈ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕਾਰਜ ਹਨ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਿਧਾਂਤ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਨਿਯਮਾਂ ‘ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਹਨ, ਜੋ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਭੌਤਿਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਕਿਵੇਂ ਵਿਵਹਾਰ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਚਾਰ ਨਿਯਮ ਹਨ:

• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਜ਼ੀਰੋਵਾਂ ਨਿਯਮ: ਜੇ ਦੋ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਇੱਕ ਤੀਜੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹਨ, ਤਾਂ ਉਹ ਇੱਕ-ਦੂਜੇ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹਨ।
• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਨਿਯਮ: ਊਰਜਾ ਨਾ ਤਾਂ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾ ਹੀ ਨਸ਼ਟ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਇਸਨੂੰ ਇੱਕ ਰੂਪ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ: ਇੱਕ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਹਮੇਸ਼ਾ ਵਧਦੀ ਹੈ।
• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਤੀਜਾ ਨਿਯਮ: ਬਿਲਕੁਲ ਜ਼ੀਰੋ ਤਾਪਮਾਨ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਜ਼ੀਰੋ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਇਹ ਨਿਯਮ ਇਹ ਸਮਝਣ ਲਈ ਇੱਕ ਢਾਂਚਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਭੌਤਿਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਕਿਵੇਂ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਈ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦੇ ਵਿਵਹਾਰ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗਰਮੀ ਇੰਜਣਾਂ ਦਾ ਕੰਮ, ਰਫ੍ਰਿਜਰੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦਾ ਡਿਜ਼ਾਈਨ, ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ

ਇੱਥੇ ਕੁਝ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਹਨ ਕਿ ਕਿਵੇਂ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

• ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ: ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਗਰਮੀ ਇੰਜਣਾਂ, ਰਫ੍ਰਿਜਰੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ, ਅਤੇ ਹੋਰ ਉਪਕਰਣਾਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਆਪਟੀਮਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਕੰਮ ਵਿੱਚ ਜਾਂ ਕੰਮ ਨੂੰ ਗਰਮੀ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ।
• ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ: ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦੀ ਸੰਤੁਲਨ ਰਚਨਾ ਦੀ ਭਵਿੱਖਬਾਣੀ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
• ਜੀਵ ਵਿਗਿਆਨ: ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੋਸ਼ਿਕਾਵਾਂ ਅਤੇ ਜੀਵਾਂ ਦੇ ਊਰਜਾ ਚਯਾਪਚਯ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ, ਅਤੇ ਇਹ ਸਮਝਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਕਿ ਜੀਵਤ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਹੋਮਿਓਸਟੇਸਿਸ ਕਿਵੇਂ ਬਣਾਈ ਰੱਖਦੀਆਂ ਹਨ।
• ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿਗਿਆਨ: ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਦੇ ਤਬਾਦਲੇ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕਰਨ, ਅਤੇ ਮਨੁੱਖੀ ਗਤੀਵਿਧੀਆਂ ਦੇ ਜਲਵਾਯੂ ‘ਤੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਇੱਕ ਸ਼ਕਤੀਸ਼ਾਲੀ ਉਪਕਰਣ ਹੈ ਜਿਸਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੁਦਰਤੀ ਸੰਸਾਰ ਵਿੱਚ ਵਿਭਿੰਨ ਘਟਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇੱਕ ਮੂਲ ਭੂਤ ਵਿਗਿਆਨ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਕਈ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕਾਰਜ ਹਨ, ਅਤੇ ਇਹ ਖੋਜ ਦਾ ਇੱਕ ਸਰਗਰਮ ਖੇਤਰ ਬਣਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ।

JEE Main ਲਈ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਤੇਜ਼ ਰਿਵੀਜ਼ਨ

ਸੰਖੇਪ ਨੋਟਸ

• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਰੂਪਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਾਂ ਨਾਲ ਵਿਚਾਰਦੀ ਹੈ।
• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਊਰਜਾ ਨਾ ਤਾਂ ਪੈਦਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾ ਹੀ ਨਸ਼ਟ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਸਿਰਫ ਤਬਦੀਲ ਜਾਂ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
• ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਬੰਦ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਹਮੇਸ਼ਾ ਵਧਦੀ ਹੈ।
• ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਬੇਤਰਤੀਬੀ ਦਾ ਇੱਕ ਮਾਪ ਹੈ।
• ਗਰਮੀ ਇੱਕ ਵਸਤੂ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਵਸਤੂ ਵਿੱਚ ਥਰਮਲ ਊਰਜਾ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੈ।
• ਕੰਮ ਬਲ ਦੁਆਰਾ ਇੱਕ ਵਸਤੂ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਵਸਤੂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੈ।
• ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ ਗਤਿਜ ਅਤੇ ਸਥਿਤਿਜ ਊਰਜਾ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ।
• ਐਂਥੈਲਪੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਦੇ ਗੁਣਨਫਲ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ।
• ਗਿਬਜ਼ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਸਥਿਰ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਣ ਵਾਲਾ ਕੰਮ ਦੀ ਅਧਿਕਤਮ ਮਾਤਰਾ ਹੈ।

ਪਿਛਲੇ ਸਾਲਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਸ਼ਨ (PYQs)

1. ਇੱਕ ਗੈਸ ਨੂੰ 10 L ਦੇ ਆਇਤਨ ਤੋਂ 5 L ਦੇ ਆਇਤਨ ਵਿੱਚ ਸੰਕੁਚਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗੈਸ ਦਾ ਦਬਾਅ 1 atm ਤੋਂ ਵਧ ਕੇ 2 atm ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗੈਸ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਕੀ ਹੈ?

2. 0°C ‘ਤੇ 100 g ਬਰਫ਼ ਦੇ ਇੱਕ ਬਲਾਕ ਨੂੰ 20°C ‘ਤੇ 100 g ਪਾਣੀ ਵਾਲੇ ਕੈਲੋਰੀਮੀਟਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ ਕੀ ਹੈ?

3. ਇੱਕ ਗਰਮੀ ਇੰਜਣ 100°C ‘ਤੇ ਗਰਮ ਰਿਜ਼ਰਵਾਰ ਅਤੇ 20°C ‘ਤੇ ਠੰਡੇ ਰਿਜ਼ਰਵਾਰ ਵਿਚਕਾਰ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇੰਜਣ ਪ੍ਰਤੀ ਚੱਕਰ 100 J ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇੰਜਣ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਕੀ ਹੈ?

ਹੱਲ

1. ਗੈਸ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ:

$$W = -P\Delta V$$

ਜਿੱਥੇ:

• W ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)
• P ਦਬਾਅ ਹੈ (ਪਾਸਕਲ ਵਿੱਚ)
• ΔV ਆਇਤਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ (ਘਣ ਮੀਟਰ ਵਿੱਚ)

ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, P = 1 atm = 101,325 Pa, ΔV = -5 L = -0.005 m3, ਇਸਲਈ:

$$W = -(101,325 Pa)(-0.005 m3) = 506.625 J$$

ਇਸਲਈ, ਗੈਸ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ 506.625 J ਹੈ।

2. ਬਰਫ਼ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$Q = mc\Delta T$$

ਜਿੱਥੇ:

• Q ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)
• m ਬਰਫ਼ ਦਾ ਪੁੰਜ ਹੈ (ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ)
• c ਬਰਫ਼ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗਰਮੀ ਸਮਰੱਥਾ ਹੈ (ਜੂਲ ਪ੍ਰਤੀ ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ-ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)
• ΔT ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ (ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)

ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, m = 0.1 kg, c = 2090 J/kg-K, ਅਤੇ ΔT = 20°C = 20 K, ਇਸਲਈ:

$$Q = (0.1 kg)(2090 J/kg-K)(20 K) = 4180 J$$

ਇਸਲਈ, ਬਰਫ਼ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ 4180 J ਹੈ।

ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$Q = mc\Delta T$$

ਜਿੱਥੇ:

• Q ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)
• m ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ ਹੈ (ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ)
• c ਪਾਣੀ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗਰਮੀ ਸਮਰੱਥਾ ਹੈ (ਜੂਲ ਪ੍ਰਤੀ ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ-ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)
• ΔT ਤਾਪਮਾਨ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ (ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)

ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, m = 0.1 kg, c = 4180 J/kg-K, ਅਤੇ ΔT = -20°C = -20 K, ਇਸਲਈ:

$$Q = (0.1 kg)(4180 J/kg-K)(-20 K) = -8360 J$$

ਇਸਲਈ, ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ -8360 J ਹੈ।

ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਕੁੱਲ ਗਰਮੀ ਹੈ:

$$Q = Q_{ice} + Q_{water} = 4180 J - 8360 J = -4180 J$$

ਇਸਲਈ, ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ:

$$T_f = T_i + \frac{Q}{mc}$$

ਜਿੱਥੇ:

• Tf ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ (ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)
• Ti ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ ਹੈ (ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)
• Q ਕੁੱਲ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)
• m ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਕੁੱਲ ਪੁੰਜ ਹੈ (ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ)
• c ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗਰਮੀ ਸਮਰੱਥਾ ਹੈ (ਜੂਲ ਪ੍ਰਤੀ ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ-ਕੈਲਵਿਨ ਵਿੱਚ)

ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, Ti = 20°C = 293 K, Q = -4180 J, m = 0.2 kg, ਅਤੇ c = 4180 J/kg-K, ਇਸਲਈ:

$$T_f = 293 K + \frac{-4180 J}{(0.2 kg)(4180 J/kg-K)} = 273 K$$

ਇਸਲਈ, ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ 273 K, ਜਾਂ 0°C ਹੈ।

3. ਗਰਮੀ ਇੰਜਣ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੁਆਰਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ:

$$\eta = \frac{W}{Q_h}$$

ਜਿੱਥੇ:

• η ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਹੈ
• W ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)
• Qh ਗਰਮ ਰਿਜ਼ਰਵਾਰ ਤੋਂ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਹੈ (ਜੂਲ ਵਿੱਚ)

ਇਸ ਕੇਸ ਵਿੱਚ, W = 100 J ਅਤੇ Qh = 100°C - 20°C = 80°C = 353 K, ਇਸਲਈ:

$$\eta = \frac{100 J}{353 K} = 0.283$$

ਇਸਲਈ, ਇੰਜਣ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 0.283, ਜਾਂ 28.3% ਹੈ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀਆਂ ਬੁਨਿਆਦੀ ਧਾਰਨਾਵਾਂ – ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸ਼ਬਦ#

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀਆਂ ਬੁਨਿਆਦੀ ਧਾਰਨਾਵਾਂ – ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸ਼ਬਦ

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਦੀ ਉਹ ਸ਼ਾਖਾ ਹੈ ਜੋ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਰੂਪਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਾਂ ਨਾਲ ਵਿਚਾਰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਇੱਕ ਮੂਲ ਭੂਤ ਵਿਗਿਆਨ ਹੈ ਜਿਸਦੇ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ, ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨ, ਅਤੇ ਜੀਵ ਵਿਗਿਆਨ ਵਰਗੇ ਕਈ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਕਾਰਜ ਹਨ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸ਼ਬਦ

• ਪ੍ਰਣਾਲੀ: ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਉਹ ਖੇਤਰ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਜਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਕੁਝ ਵੀ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਇੱਕ ਅਣੂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਪੂਰੇ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਤੱਕ।
• ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ: ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਦੀ ਹਰ ਚੀਜ਼ ਹੈ। ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਨਾਲ ਗੱਲਬਾਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਉਹ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦਾ ਹਿੱਸਾ ਨਹੀਂ ਹਨ।
• ਸੀਮਾ: ਸੀਮਾ ਉਹ ਸਤਹ ਹੈ ਜੋ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਨੂੰ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਤੋਂ ਵੱਖ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਸੀਮਾ ਅਸਲ ਜਾਂ ਕਲਪਿਤ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ।
• ਅਵਸਥਾ: ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੇ ਗੁਣਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਪੂਰਾ ਵਰਣਨ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਨੂੰ ਕਈ ਚਲਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ, ਅਤੇ ਆਇਤਨ।
• ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ: ਇੱਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਾਂ ਇਹ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਆਪਣੇ ਆਪ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਕਾਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ।
• ਗਰਮੀ: ਗਰਮੀ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਥਰਮਲ ਊਰਜਾ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੈ। ਗਰਮੀ ਹਮੇਸ਼ਾ ਗਰਮ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਠੰਡੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵੱਲ ਵਹਿੰਦੀ ਹੈ।
• ਕੰਮ: ਕੰਮ ਬਲ ਦੁਆਰਾ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਹੈ। ਕੰਮ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ‘ਤੇ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਇਹ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
• ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ: ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ ਗਤਿਜ ਅਤੇ ਸਥਿਤਿਜ ਊਰਜਾ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਜੋੜ ਕੇ ਵਧਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ‘ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਕੇ ਘਟਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
• ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ: ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਬੇਤਰਤੀਬੀ ਦਾ ਇੱਕ ਮਾਪ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਜੋੜ ਕੇ ਵਧਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ‘ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਕੇ ਘਟਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।

ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸ਼ਬਦਾਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ

• ਗਰਮ ਕੌਫੀ ਦਾ ਕੱਪ: ਗਰਮ ਕੌਫੀ ਦਾ ਕੱਪ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਹੈ। ਕਮਰੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਹਵਾ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਹੈ। ਸੀਮਾ ਕੌਫੀ ਦੇ ਕੱਪ ਦੀ ਸਤਹ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਕੌਫੀ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ, ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕੌਫੀ ਪੀਣ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ। ਕੌਫੀ ਤੋਂ ਵਿਅਕਤੀ ਦੇ ਮੂੰਹ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋਈ ਗਰਮੀ ਗਰਮੀ ਹੈ। ਕੌਫੀ ਪੀਣ ਲਈ ਵਿਅਕਤੀ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਕੰਮ ਹੈ। ਕੌਫੀ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਕੌਫੀ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ ਗਤਿਜ ਅਤੇ ਸਥਿਤਿਜ ਊਰਜਾ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ। ਕੌਫੀ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਕੌਫੀ ਦੀ ਬੇਤਰਤੀਬੀ ਦਾ ਇੱਕ ਮਾਪ ਹੈ।
• ਕਾਰ ਇੰਜਣ: ਕਾਰ ਇੰਜਣ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਹੈ। ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦਾ ਮਿਸ਼ਰਣ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਹੈ। ਸੀਮਾ ਇੰਜਣ ਦੀ ਸਤਹ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ, ਅਤੇ ਆਇਤਨ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਦਹਿਨ ਦੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੀ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲੀ ਹੈ। ਦਹਿਨ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਗਰਮੀ ਹੈ। ਇੰਜਣ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਕੰਮ ਕੰਮ ਹੈ। ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਅੰਦਰੂਨੀ ਊਰਜਾ ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਵਿੱਚ ਕਣਾਂ ਦੀ ਗਤਿਜ ਅਤੇ ਸਥਿਤਿਜ ਊਰਜਾ ਦਾ ਜੋੜ ਹੈ। ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਐਂਟ੍ਰੌਪੀ ਹਵਾ ਅਤੇ ਈਂਧਣ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਬੇਤਰਤ