வெப்ப இயக்கவியல்

வெப்ப இயக்கவியல்#

வெப்ப இயக்கவியல் என்பது வெப்பம் மற்றும் அதன் மற்ற வடிவங்களுடனான உறவைக் கையாளும் இயற்பியலின் கிளை ஆகும். ஆற்றல் எவ்வாறு மாற்றப்படுகிறது மற்றும் உருமாற்றம் செய்யப்படுகிறது, மேலும் அது பொருளின் மேக்ரோஸ்கோபிக் பண்புகளை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை இது விவரிக்கிறது. வெப்ப இயக்கவியலின் நான்கு விதிகள் இந்த செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு கட்டமைப்பை வழங்குகின்றன.

முதல் விதி, ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, ஆனால் அதை ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றலாம் என்று கூறுகிறது. இரண்டாவது விதி, ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் என்ட்ரோபி காலப்போக்கில் எப்போதும் அதிகரிக்கிறது என்று கூறுகிறது. மூன்றாவது விதி, ஒரு சரியான படிகத்தின் என்ட்ரோபி முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் பூஜ்ஜியமாகும் என்று கூறுகிறது. நான்காவது விதி, வெப்பநிலை முழுமையான பூஜ்ஜியத்தை நெருங்கும்போது ஒரு அமைப்பின் என்ட்ரோபி ஒரு நிலையான மதிப்பை நெருங்குகிறது என்று கூறுகிறது.

இந்த விதிகள் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலுக்கு முக்கியமான தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி, பிரபஞ்சம் தொடர்ந்து மிகவும் குழப்பமடைந்து வருகிறது என்றும், இறுதியில் அனைத்து நட்சத்திரங்களும் எரிந்து பிரபஞ்சம் அதிகபட்ச என்ட்ரோபி நிலையை அடையும் என்றும் நமக்குச் சொல்கிறது.

வெப்ப இயக்கவியல் என்றால் என்ன?#

வெப்ப இயக்கவியல் என்றால் என்ன?

வெப்ப இயக்கவியல் என்பது வெப்பம் மற்றும் அதன் மற்ற வடிவங்களுடனான உறவைக் கையாளும் இயற்பியலின் கிளை ஆகும். இது ஒரு அடிப்படை அறிவியலாகும், இது பொறியியல், வேதியியல், உயிரியல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் போன்ற பல துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கொள்கைகள் வெப்ப இயக்கவியல் விதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை, அவை வெப்பம் மற்றும் ஆற்றல் இயற்பியல் அமைப்புகளில் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை விவரிக்கின்றன. வெப்ப இயக்கவியலின் நான்கு விதிகள்:

• வெப்ப இயக்கவியலின் பூஜ்ஜிய விதி: இரண்டு அமைப்புகள் மூன்றாவது அமைப்புடன் வெப்ப சமநிலையில் இருந்தால், அவை ஒன்றுக்கொன்று வெப்ப சமநிலையில் இருக்கும்.
• வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி: ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, ஆனால் அதை ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றலாம்.
• வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி: ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் என்ட்ரோபி காலப்போக்கில் எப்போதும் அதிகரிக்கிறது.
• வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி: முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் ஒரு சரியான படிகத்தின் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியமாகும்.

இந்த விதிகள் இயற்பியல் அமைப்புகளில் வெப்பம் மற்றும் ஆற்றல் எவ்வாறு பாய்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு கட்டமைப்பை வழங்குகின்றன. வெப்ப இயந்திரங்களின் செயல்பாடு, குளிர்சாதன பெட்டிகள் வடிவமைத்தல் மற்றும் வேதியியல் வினைகளைப் படிப்பது போன்ற பல்வேறு சூழ்நிலைகளில் அமைப்புகளின் நடத்தையை கணிக்க அவை பயன்படுத்தப்படலாம்.

வெப்ப இயக்கவியலின் எடுத்துக்காட்டுகள்

வெப்ப இயக்கவியல் வெவ்வேறு துறைகளில் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதற்கான சில எடுத்துக்காட்டுகள் இங்கே:

• பொறியியல்: வெப்பத்தை வேலையாகவோ அல்லது வேலையை வெப்பமாகவோ மாற்றும் வெப்ப இயந்திரங்கள், குளிர்சாதன அமைப்புகள் மற்றும் பிற சாதனங்களை வடிவமைக்க மற்றும் மேம்படுத்த வெப்ப இயக்கவியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• வேதியியல்: வேதியியல் வினைகளைப் படிக்கவும், வேதியியல் அமைப்புகளின் சமநிலை கலவையை கணிக்கவும் வெப்ப இயக்கவியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• உயிரியல்: செல்கள் மற்றும் உயிரினங்களின் ஆற்றல் வளர்சிதை மாற்றத்தைப் படிக்கவும், உயிரினங்கள் ஹோமியோஸ்டேசிஸை எவ்வாறு பராமரிக்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ளவும் வெப்ப இயக்கவியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• சுற்றுச்சூழல் அறிவியல்: சுற்றுச்சூழலில் வெப்பம் மற்றும் ஆற்றலின் பரிமாற்றத்தைப் படிக்கவும், காலநிலையில் மனித நடவடிக்கைகளின் தாக்கத்தைப் புரிந்துகொள்ளவும் வெப்ப இயக்கவியல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

வெப்ப இயக்கவியல் என்பது இயற்கை உலகில் உள்ள பல்வேறு நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்ளப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாகும். இது பல துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு அடிப்படை அறிவியலாகும், மேலும் இது தொடர்ந்து ஆராய்ச்சியின் செயலில் உள்ள பகுதியாக உள்ளது.

JEE முதன்மைக்கான வெப்ப இயக்கவியலின் விரைவான மறுபார்வை

குறுகிய குறிப்புகள்

• வெப்ப இயக்கவியல் என்பது வெப்பம் மற்றும் அதன் மற்ற வடிவங்களுடனான உறவைக் கையாளும் இயற்பியலின் கிளை ஆகும்.
• வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, மாற்றலாம் அல்லது உருமாற்றம் செய்யலாம் என்று கூறுகிறது.
• வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி ஒரு மூடிய அமைப்பின் என்ட்ரோபி காலப்போக்கில் எப்போதும் அதிகரிக்கிறது என்று கூறுகிறது.
• என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• வெப்பம் என்பது ஒரு பொருளிலிருந்து மற்றொரு பொருளுக்கு வெப்ப ஆற்றலின் பரிமாற்றம் ஆகும்.
• வேலை என்பது ஒரு பொருளிலிருந்து மற்றொரு பொருளுக்கு ஒரு விசையின் மூலம் ஆற்றலை மாற்றுவது ஆகும்.
• உள் ஆற்றல் என்பது ஒரு அமைப்பில் உள்ள துகள்களின் இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை ஆகும்.
• என்தால்பி என்பது ஒரு அமைப்பின் உள் ஆற்றல் மற்றும் அதன் அழுத்தம் மற்றும் கன அளவின் பெருக்கத்தின் கூட்டுத்தொகை ஆகும்.
• கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் என்பது நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் ஒரு அமைப்பால் செய்யக்கூடிய அதிகபட்ச வேலையின் அளவு ஆகும்.

முந்தைய ஆண்டு கேள்விகள் (PYQs)

1. ஒரு வாயு 10 லிட்டர் கன அளவிலிருந்து 5 லிட்டர் கன அளவிற்கு அழுத்தப்படுகிறது. வாயுவின் அழுத்தம் 1 atm இலிருந்து 2 atm ஆக அதிகரிக்கிறது. வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை என்ன?

2. 0°C வெப்பநிலையில் 100 கிராம் பனிக்கட்டி 20°C வெப்பநிலையில் 100 கிராம் நீர் உள்ள ஒரு கலோரிமீட்டரில் வைக்கப்படுகிறது. கலவையின் இறுதி வெப்பநிலை என்ன?

3. ஒரு வெப்ப இயந்திரம் 100°C வெப்பநிலையில் ஒரு சூடான நீர்த்தேக்கத்திற்கும் 20°C வெப்பநிலையில் ஒரு குளிர்ந்த நீர்த்தேக்கத்திற்கும் இடையே செயல்படுகிறது. இயந்திரம் ஒரு சுழற்சிக்கு 100 J வேலை செய்கிறது. இயந்திரத்தின் செயல்திறன் என்ன?

தீர்வுகள்

1. வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை சூத்திரத்தால் வழங்கப்படுகிறது:

$$W = -P\Delta V$$

இங்கு:

• W என்பது செய்யப்பட்ட வேலை (ஜூல்களில்)
• P என்பது அழுத்தம் (பாஸ்கல்களில்)
• ΔV என்பது கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றம் (கன மீட்டர்களில்)

இந்த வழக்கில், P = 1 atm = 101,325 Pa, ΔV = -5 L = -0.005 m3, எனவே:

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

எனவே, வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை 506.625 J ஆகும்.

2. பனிக்கட்டியால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் சூத்திரத்தால் வழங்கப்படுகிறது:

$$Q = mc\Delta T$$

இங்கு:

• Q என்பது உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (ஜூல்களில்)
• m என்பது பனிக்கட்டியின் நிறை (கிலோகிராம்களில்)
• c என்பது பனிக்கட்டியின் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் (ஜூல்/கிலோ-கெல்வினில்)
• ΔT என்பது வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் (கெல்வின்களில்)

இந்த வழக்கில், m = 0.1 kg, c = 2090 J/kg-K, மற்றும் ΔT = 20°C = 20 K, எனவே:

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

எனவே, பனிக்கட்டியால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் 4180 J ஆகும்.

நீரால் வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் சூத்திரத்தால் வழங்கப்படுகிறது:

$$Q = mc\Delta T$$

இங்கு:

• Q என்பது வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் (ஜூல்களில்)
• m என்பது நீரின் நிறை (கிலோகிராம்களில்)
• c என்பது நீரின் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் (ஜூல்/கிலோ-கெல்வினில்)
• ΔT என்பது வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் (கெல்வின்களில்)

இந்த வழக்கில், m = 0.1 kg, c = 4180 J/kg-K, மற்றும் ΔT = -20°C = -20 K, எனவே:

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

எனவே, நீரால் வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் -8360 J ஆகும்.

கலவையால் உறிஞ்சப்பட்ட மொத்த வெப்பம்:

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

எனவே, கலவையின் இறுதி வெப்பநிலை:

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

இங்கு:

• Tf என்பது இறுதி வெப்பநிலை (கெல்வின்களில்)
• Ti என்பது ஆரம்ப வெப்பநிலை (கெல்வின்களில்)
• Q என்பது மொத்த உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (ஜூல்களில்)
• m என்பது கலவையின் மொத்த நிறை (கிலோகிராம்களில்)
• c என்பது கலவையின் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன் (ஜூல்/கிலோ-கெல்வினில்)

இந்த வழக்கில், Ti = 20°C = 293 K, Q = -4180 J, m = 0.2 kg, மற்றும் c = 4180 J/kg-K, எனவே:

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

எனவே, கலவையின் இறுதி வெப்பநிலை 273 K, அல்லது 0°C ஆகும்.

3. ஒரு வெப்ப இயந்திரத்தின் செயல்திறன் சூத்திரத்தால் வழங்கப்படுகிறது:

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

இங்கு:

• η என்பது செயல்திறன்
• W என்பது செய்யப்பட்ட வேலை (ஜூல்களில்)
• Qh என்பது சூடான நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம் (ஜூல்களில்)

இந்த வழக்கில், W = 100 J மற்றும் Qh = 100°C - 20°C = 80°C = 353 K, எனவே:

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

எனவே, இயந்திரத்தின் செயல்திறன் 0.283, அல்லது 28.3% ஆகும்.

வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள் – வெப்ப இயக்கவியல் சொற்கள்#

வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள் – வெப்ப இயக்கவியல் சொற்கள்

வெப்ப இயக்கவியல் என்பது வெப்பம் மற்றும் அதன் மற்ற வடிவங்களுடனான உறவைக் கையாளும் இயற்பியலின் கிளை ஆகும். இது பொறியியல், வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் போன்ற பல துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு அடிப்படை அறிவியலாகும்.

வெப்ப இயக்கவியல் சொற்கள்

• அமைப்பு: ஒரு அமைப்பு என்பது ஆய்வு செய்யப்படும் இடத்தின் ஒரு பகுதியாகும். அமைப்பு ஒரு ஒற்றை அணுவிலிருந்து முழு பிரபஞ்சம் வரை எதுவும் இருக்கலாம்.
• சூழல்: சூழல் என்பது அமைப்புக்கு வெளியே உள்ள அனைத்தும் ஆகும். சூழல் அமைப்புடன் தொடர்பு கொள்ளலாம், ஆனால் அவை அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக இல்லை.
• எல்லை: எல்லை என்பது அமைப்பை சூழலிலிருந்து பிரிக்கும் மேற்பரப்பு ஆகும். எல்லை உண்மையானதாகவோ அல்லது கற்பனையாகவோ இருக்கலாம்.
• நிலை: ஒரு அமைப்பின் நிலை என்பது அமைப்பின் பண்புகளின் முழுமையான விளக்கமாகும். ஒரு அமைப்பின் நிலையை வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் கன அளவு போன்ற பல மாறிகளால் குறிப்பிடலாம்.
• செயல்முறை: ஒரு செயல்முறை என்பது ஒரு அமைப்பின் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றமாகும். ஒரு செயல்முறை அமைப்பின் சூழலில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஏற்படலாம், அல்லது அது அமைப்பிலேயே ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஏற்படலாம்.
• வெப்பம்: வெப்பம் என்பது ஒரு அமைப்பிலிருந்து மற்றொரு அமைப்புக்கு வெப்ப ஆற்றலின் பரிமாற்றம் ஆகும். வெப்பம் எப்போதும் ஒரு வெப்பமான அமைப்பிலிருந்து குளிர்ந்த அமைப்புக்கு பாய்கிறது.
• வேலை: வேலை என்பது ஒரு விசையின் மூலம் ஒரு அமைப்பிலிருந்து மற்றொரு அமைப்புக்கு ஆற்றலை மாற்றுவது ஆகும். ஒரு அமைப்பில் வேலை செய்யப்படலாம், அல்லது ஒரு அமைப்பால் வேலை செய்யப்படலாம்.
• உள் ஆற்றல்: ஒரு அமைப்பின் உள் ஆற்றல் என்பது அமைப்பில் உள்ள துகள்களின் இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை ஆகும். ஒரு அமைப்பின் உள் ஆற்றலை அமைப்பில் வெப்பத்தைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அதிகரிக்கலாம், அல்லது அமைப்பில் வேலை செய்வதன் மூலம் குறைக்கலாம்.
• என்ட்ரோபி: என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும். ஒரு அமைப்பின் என்ட்ரோபியை அமைப்பில் வெப்பத்தைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அதிகரிக்கலாம், அல்லது அமைப்பில் வேலை செய்வதன் மூலம் குறைக்கலாம்.

வெப்ப இயக்கவியல் சொற்களின் எடுத்துக்காட்டுகள்

• ஒரு கப் சூடான காபி: சூடான காபியின் கப் அமைப்பு ஆகும். அறை வெப்பநிலை காற்று சூழல் ஆகும். எல்லை காபி கப்பின் மேற்பரப்பு ஆகும். அமைப்பின் நிலை காபியின் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் கன அளவு ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படுகிறது. காபியைக் குடிப்பது என்பது அமைப்பின் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றமாகும். காபியிலிருந்து நபரின் வாயுக்கு மாற்றப்படும் வெப்பம் வெப்பம் ஆகும். காபியைக் குடிக்க நபர் செய்யும் வேலை வேலை ஆகும். காபியின் உள் ஆற்றல் என்பது காபியில் உள்ள துகள்களின் இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை ஆகும். காபியின் என்ட்ரோபி என்பது காபியின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• ஒரு கார் இயந்திரம்: கார் இயந்திரம் அமைப்பு ஆகும். காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவை சூழல் ஆகும். எல்லை என்பது இயந்திரத்தின் மேற்பரப்பு ஆகும். அமைப்பின் நிலை காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவையின் வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் கன அளவு ஆகியவற்றால் குறிப்பிடப்படுகிறது. எரிதல் செயல்முறை அமைப்பின் நிலையில் ஏற்படும் மாற்றமாகும். எரிதலால் வெளியிடப்படும் வெப்பம் வெப்பம் ஆகும். இயந்திரத்தால் செய்யப்படும் வேலை வேலை ஆகும். காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவையின் உள் ஆற்றல் என்பது காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவையில் உள்ள துகள்களின் இயக்க மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூட்டுத்தொகை ஆகும். காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவையின் என்ட்ரோபி என்பது காற்று மற்றும் எரிபொருள் கலவையின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.

வெப்ப இயக்கவியல் ஒரு சிக்கலான பாடமாகும், ஆனால் இது மிகவும் முக்கியமானதும் கூட. வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள் வாயுக்களின் நடத்தையிலிருந்து வெப்ப இயந்திரங்களின் செயல்பாடு வரை பல்வேறு நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்ளப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்#

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் என்பது ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பின் நிலையை விவரிக்கும் இயற்பியல் பண்புகள் ஆகும். ஒரு அமைப்பு நிலை மாற்றத்திற்கு உட்படும் போது ஆற்றல், என்ட்ரோபி மற்றும் பிற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கணக்கிட அவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மிகவும் பொதுவான வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்:

• வெப்பநிலை என்பது ஒரு அமைப்பில் உள்ள துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றலின் அளவீடு ஆகும்.
• அழுத்தம் என்பது ஒரு அமைப்பு அதன் சூழலில் செலுத்தும் விசையின் அளவீடு ஆகும்.
• கன அளவு என்பது ஒரு அமைப்பால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட இடத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• நிறை என்பது ஒரு அமைப்பில் உள்ள பொருளின் அளவீடு ஆகும்.
• ஆற்றல் என்பது ஒரு அமைப்பால் செய்யக்கூடிய மொத்த வேலையின் அளவீடு ஆகும்.
• என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.

இந்த பண்புகள் ஒன்றுக்கொன்று பல வெப்ப இயக்கவியல் சமன்பாடுகளால் தொடர்புடையவை, எடுத்துக்காட்டாக, உன்னத வாயு விதி:

$$PV = nRT$$

இங்கு:

• P என்பது வாயுவின் அழுத்தம்
• V என்பது வாயுவின் கன அளவு
• n என்பது வாயுவின் மோல்களின் எண்ணிக்கை
• R என்பது உன்னத வாயு மாறிலி
• T என்பது வாயுவின் வெப்பநிலை

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் பல்வேறு பிற வெப்ப இயக்கவியல் அளவுகளைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படலாம், எடுத்துக்காட்டாக:

• வெப்ப திறன் என்பது ஒரு அமைப்பின் வெப்பநிலையை ஒரு டிகிரி செல்சியஸ் உயர்த்துவதற்கு உறிஞ்ச வேண்டிய வெப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• என்ட்ரோபி மாற்றம் என்பது ஒரு அமைப்பு நிலை மாற்றத்திற்கு உட்படும் போது அதன் குழப்பத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் என்பது நிலையான வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் ஒரு அமைப்பால் செய்யக்கூடிய அதிகபட்ச வேலையின் அளவீடு ஆகும்.

வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்புகளின் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வதற்கு வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் அவசியம். அவை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக:

• பொறியியல்
• வேதியியல்
• உயிரியல்
• பொருள் அறிவியல்
• சுற்றுச்சூழல் அறிவியல்

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளின் எடுத்துக்காட்டுகள்

பின்வருவன வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளின் சில எடுத்துக்காட்டுகள்:

• ஒரு அறையின் வெப்பநிலை என்பது அறையில் உள்ள காற்றில் உள்ள துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றலின் அளவீடு ஆகும்.
• ஒரு டயரின் அழுத்தம் என்பது டயரின் உள்ளே உள்ள காற்று டயரின் சுவர்களில் செலுத்தும் விசையின் அளவீடு ஆகும்.
• ஒரு பலூனின் கன அளவு என்பது பலூனால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட இடத்தின் அளவீடு ஆகும்.
• ஒரு நபரின் நிறை என்பது நபரின் உடலில் உள்ள பொருளின் அளவீடு ஆகும்.
• ஒரு உணவின் ஆற்றல் உள்ளடக்கம் என்பது உணவால் செய்யக்கூடிய மொத்த வேலையின் அளவீடு ஆகும்.
• சீட்டுக்கட்டின் என்ட்ரோபி என்பது சீட்டுக்கட்டின் குழப்பத்தின் அளவீடு ஆகும்.

இவை உள்ள பல வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளில் சில எடுத்துக்காட்டுகள் மட்டுமே. வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்புகளின் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்துவதற்கும் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் அவசியம்.

வெப்ப இயக்கவியல் தீர்க்கப்பட்ட சிக்கல்கள்#

எடுத்துக்காட்டு 1: உள் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுதல்

ஒரு வாயு 10 லிட்டர் கன அளவிலிருந்து 20 லிட்டர் கன அளவிற்கு 1 வளிமண்டலம் என்ற நிலையான அழுத்தத்தில் விரிவடைகிறது. வாயுவின் ஆரம்ப வெப்பநிலை 25°C, மற்றும் இறுதி வெப்பநிலை 50°C ஆகும். வாயுவின் உள் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

ஒரு வாயுவின் உள் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

ΔU = Q - W

இங்கு:

• ΔU என்பது உள் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம்
• Q என்பது வாயுவில் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பம்
• W என்பது வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலை

இந்த வழக்கில், வாயுவில் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பத்தை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

Q = mcΔT

இங்கு:

• m என்பது வாயுவின் நிறை
• c என்பது வாயுவின் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன்
• ΔT என்பது வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம்

வாயுவால் செய்யப்பட்ட வேலையை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

W = -PΔV

இங்கு:

• P என்பது வாயுவின் அழுத்தம்
• ΔV என்பது கன அளவில் ஏற்படும் மாற்றம்

கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளை இந்த சூத்திரங்களில் மாற்றினால், நாம் பெறுவது:

Q = (1 mole)(20.79 J/mol-K)(50°C - 25°C) = 519.75 J
W = -(1 atm)(20 L - 10 L) = -101.325 J
ΔU = 519.75 J - (-101.325 J) = 621.075 J

எனவே, வாயுவின் உள் ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் 621.075 J ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டு 2: ஒரு திடப்பொருளின் வெப்ப திறனைக் கணக்கிடுதல்

100 கிராம் எடையுள்ள தாமிர மாதிரி 25°C இலிருந்து 100°C வரை சூடாக்கப்படுகிறது. தாமிரத்தில் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பம் 3.96 kJ ஆகும். தாமிரத்தின் வெப்ப திறனைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

ஒரு திடப்பொருளின் வெப்ப திறனை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

c = Q/mΔT

இங்கு:

• c என்பது வெப்ப திறன்
• Q என்பது திடப்பொருளில் சேர்க்கப்பட்ட வெப்பம்
• m என்பது திடப்பொருளின் நிறை
• ΔT என்பது வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம்

கொடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளை இந்த சூத்திரத்தில் மாற்றினால், நாம் பெ