ऊष्मागतिकीय (Thermodynamic) प्रक्रियाएँ क्या हैं?

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(N/A) ऊष्मागतिकीय प्रक्रियाएँ निम्नलिखित रूप में परिभाषित की जाती हैं:
$(1)$ समतापीय प्रक्रिया (Isothermal process): वह प्रक्रिया जिसके दौरान निकाय का तापमान स्थिर रहता है,उसे समतापीय प्रक्रिया कहा जाता है।
$(2)$ समदाबी प्रक्रिया (Isobaric process): वह प्रक्रिया जिसके दौरान निकाय का दबाव स्थिर रहता है,उसे समदाबी प्रक्रिया कहा जाता है।
$(3)$ समआयतनिक प्रक्रिया (Isochoric process): वह प्रक्रिया जिसके दौरान निकाय का आयतन स्थिर रहता है,उसे समआयतनिक प्रक्रिया कहा जाता है।
$(4)$ रुद्धोष्म प्रक्रिया (Adiabatic process): वह प्रक्रिया जिसमें निकाय में भौतिक परिवर्तन इस प्रकार होते हैं कि निकाय और उसके परिवेश के बीच ऊष्मा का कोई आदान-प्रदान नहीं होता है $(\Delta Q = 0)$।
$(5)$ चक्रीय प्रक्रिया (Cyclic process): वह प्रक्रिया जिसमें निकाय परिवर्तनों की एक श्रृंखला से गुजरता है और अंत में अपनी प्रारंभिक अवस्था में वापस आ जाता है।
कुछ विशेष ऊष्मागतिकीय प्रक्रियाएँ नीचे दी गई तालिका में दी गई हैं:
प्रक्रिया का प्रकारविशेषता
समतापीयतापमान स्थिर
समदाबीदबाव स्थिर
समआयतनिकआयतन स्थिर
रुद्धोष्मऊष्मा का प्रवाह नहीं $(\Delta Q = 0)$

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एक ऊष्मागतिकीय निकाय चार चरणों के माध्यम से एक चक्रीय प्रक्रिया से गुजरता है। इस प्रक्रिया के दौरान शामिल ऊर्जा मान $Q_1 = 600 \ J, Q_2 = -400 \ J, Q_3 = -300 \ J$ और $Q_4 = 200 \ J$ हैं। कार्य के मान $W_1 = 300 \ J, W_2 = -200 \ J, W_3 = -150 \ J$ और $W_4$ हैं। $W_4$ का मान $J$ में ज्ञात कीजिए।

एक गैस को एक चल घर्षणरहित पिस्टन वाले सिलेंडर में बंद किया गया है। इसकी प्रारंभिक ऊष्मागतिक अवस्था $P_i = 10^5 \text{ Pa}$ और आयतन $V_i = 10^{-3} \text{ m}^3$ से बदलकर अंतिम अवस्था $P_f = (1/32) \times 10^5 \text{ Pa}$ और $V_f = 8 \times 10^{-3} \text{ m}^3$ हो जाती है, जो एक रुद्धोष्म (adiabatic) अर्ध-स्थैतिक प्रक्रिया है, जहाँ $P^3 V^5 = \text{constant}$ है। एक अन्य ऊष्मागतिक प्रक्रिया पर विचार करें जो सिस्टम को समान प्रारंभिक अवस्था से समान अंतिम अवस्था में दो चरणों में लाती है: $P_i$ पर एक समदाबीय (isobaric) विस्तार, उसके बाद $V_f$ आयतन पर एक समआयतनिक (isochoric) प्रक्रिया। दो-चरणीय प्रक्रिया में सिस्टम को दी गई ऊष्मा लगभग है: ($\text{ J}$ में)

$3$ मोल एक आदर्श एकपरमाणुक गैस नीचे दिए गए चित्र के अनुसार $ABCDA$ चक्रीय प्रक्रिया करती है। गैस का तापमान $T_A=400 \, K$, $T_B=800 \, K$, $T_C=2400 \, K$ और $T_D=1200 \, K$ है। गैस द्वारा किया गया कार्य (लगभग) है $(R=8.314 \, J/mol \cdot K)$। ($ \, kJ$ में)

मान लीजिए कि एक आदर्श गैस ($n$ मोल) एक विस्तार प्रक्रिया $P = f(V)$ से गुजरती है जो बिंदु $(V_0, P_0)$ से होकर गुजरती है। यदि वक्र $P = f(V)$ का ढाल $(V_0, P_0)$ से गुजरने वाले रुद्धोष्म (adiabatic) वक्र के ढाल से अधिक है,तो सिद्ध कीजिए कि गैस $(V_0, P_0)$ पर ऊष्मा अवशोषित करती है।

एक ऊष्मागतिक चक्र उच्च तापमान पर ऊष्मीय ऊर्जा लेता है और निम्न तापमान पर ऊर्जा को अस्वीकार करता है। यदि निम्न तापमान पर अस्वीकार की गई ऊर्जा की मात्रा चक्र द्वारा किए गए कार्य की मात्रा का $3$ गुना है,तो चक्र की दक्षता है

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