Basic concepts Questions in Gujarati

(N/A) $1$. ઓપન સિસ્ટમ: એવી સિસ્ટમ જે તેની આસપાસના વાતાવરણ સાથે ઉર્જા અને દ્રવ્ય બંનેની આપ-લે કરી શકે છે. ઉદાહરણ: ખુલ્લા બીકરમાં ઉકળતું પાણી.
$2$. ક્લોઝ્ડ સિસ્ટમ: એવી સિસ્ટમ જે તેની આસપાસના વાતાવરણ સાથે માત્ર ઉર્જાની આપ-લે કરી શકે છે,પરંતુ દ્રવ્યની નહીં. ઉદાહરણ: બંધ પાત્રમાં ઉકળતું પાણી.
$3$. આઈસોલેટેડ સિસ્ટમ: એવી સિસ્ટમ જે તેની આસપાસના વાતાવરણ સાથે ઉર્જા કે દ્રવ્ય બંનેમાંથી કોઈની પણ આપ-લે કરી શકતી નથી. ઉદાહરણ: સંપૂર્ણ ઇન્સ્યુલેટેડ થર્મોસ ફ્લાસ્કમાં રાખેલું ગરમ પાણી.

(A) ખુલ્લી પ્રણાલી એવી છે જે તેની આસપાસના વાતાવરણ સાથે દ્રવ્ય અને ઉર્જા બંનેની આપ-લે કરી શકે છે.
ખુલ્લા પાત્રમાં,ગ્લુકોઝનું સંતૃપ્ત દ્રાવણ આસપાસના વાતાવરણ સાથે પાણીની વરાળ (દ્રવ્ય) અને ગરમી (ઉર્જા) બંનેની આપ-લે કરી શકે છે.
તેથી,તે એક ખુલ્લી પ્રણાલી છે.

(N/A) $1$. ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા: એવી રાસાયણિક પ્રક્રિયા જેમાં ઉર્જા આસપાસના વાતાવરણમાં મુક્ત થાય છે,સામાન્ય રીતે ગરમી અથવા પ્રકાશના સ્વરૂપમાં. આ પ્રક્રિયાઓમાં,નીપજોની કુલ ઉર્જા પ્રક્રિયકોની કુલ ઉર્જા કરતા ઓછી હોય છે. ઉદાહરણ: મિથેનનું દહન,$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + \text{Heat}$.
$2$. ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા: એવી રાસાયણિક પ્રક્રિયા જેમાં આસપાસના વાતાવરણમાંથી ઉર્જાનું શોષણ થાય છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં,નીપજોની કુલ ઉર્જા પ્રક્રિયકોની કુલ ઉર્જા કરતા વધારે હોય છે. ઉદાહરણ: પ્રકાશસંશ્લેષણ,$6CO_2 + 6H_2O + \text{Energy} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

(N/A) અચળ કદ પર ઉષ્મા ધારિતાને $C_v$ અને અચળ દબાણ પર તેને $C_p$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
અચળ કદ પર થતી પ્રક્રિયા માટે,ઉષ્મા વિનિમય $q_v = \Delta U = C_v \Delta T$ છે.
અચળ દબાણ પર થતી પ્રક્રિયા માટે,ઉષ્મા વિનિમય $q_p = \Delta H = C_p \Delta T$ છે.
$1 \text{ mole}$ આદર્શ વાયુ માટે,એન્થાલ્પી ફેરફાર $\Delta H = \Delta U + \Delta (pV)$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આદર્શ વાયુ માટે $pV = RT$ હોવાથી,$\Delta H = \Delta U + \Delta (RT)$ મળે છે.
$R$ અચળ હોવાથી,$\Delta H = \Delta U + R \Delta T$ થાય છે.
$\Delta H$ અને $\Delta U$ ની કિંમતો મૂકતા:
$C_p \Delta T = C_v \Delta T + R \Delta T$.
બંને બાજુ $\Delta T$ વડે ભાગતા,$C_p = C_v + R$ અથવા $C_p - C_v = R$ મળે છે.

(A) અચળ બાહ્ય દબાણ સામે તંત્ર દ્વારા થતા કાર્યનું સૂત્ર $w = -P_{ext} \times \Delta V$ છે.
અહીં,$P_{ext} = 10 \ bar$,$V_1 = 100 \ L$,અને $V_2 = 120 \ L$ છે.
કદમાં ફેરફાર $\Delta V = V_2 - V_1 = 120 \ L - 100 \ L = 20 \ L$.
કિંમતો મૂકતા: $w = -10 \ bar \times 20 \ L = -200 \ L \ bar$.
રૂપાંતરણ અવયવ $1 \ L \ bar = 24.21 \ cal$ આપેલ હોવાથી,કાર્યને કેલરીમાં ફેરવતા:
$w = -200 \times 24.21 \ cal = -4842 \ cal$.
ઋણ નિશાની દર્શાવે છે કે કાર્ય તંત્ર દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે.

(N/A) આપણે કેલરીમેટ્રી નામની પ્રાયોગિક તકનીક દ્વારા રાસાયણિક અથવા ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલા ઉર્જા ફેરફારોને માપી શકીએ છીએ.
કેલરીમેટ્રીમાં,પ્રક્રિયાને કેલરીમીટર નામના પાત્રમાં કરવામાં આવે છે,જે પ્રવાહીના જાણીતા કદમાં ડૂબાડવામાં આવે છે.
કેલરીમીટર જેમાં ડૂબાડવામાં આવે છે તે પ્રવાહીની ઉષ્મા ધારિતા અને કેલરીમીટરની ઉષ્મા ધારિતા જાણીને,તાપમાનમાં થતા ફેરફારોને માપીને પ્રક્રિયામાં મુક્ત થતી ઉષ્મા નક્કી કરી શકાય છે. માપન બે અલગ-અલગ પરિસ્થિતિઓમાં કરવામાં આવે છે:
$(i)$ અચળ કદ પર,$q_{v}$
$(ii)$ અચળ દબાણ પર,$q_{p}$
$(a)$ $\Delta U$ માપન:
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે,અચળ કદ પર શોષાયેલી ઉષ્મા બોમ્બ કેલરીમીટરમાં માપવામાં આવે છે. અહીં,સ્ટીલના પાત્રને પાણીના બાથમાં ડૂબાડવામાં આવે છે. આ સમગ્ર ઉપકરણને કેલરીમીટર કહેવામાં આવે છે. સ્ટીલના પાત્રને પાણીના બાથમાં ડૂબાડવામાં આવે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે આસપાસમાં કોઈ ઉષ્માનો વ્યય થતો નથી.
$(b)$ $\Delta H$ માપન:
અચળ દબાણ પર શોષાયેલી ઉષ્મા કેલરીમીટર (ઘણીવાર કોફી-કપ કેલરીમીટર) નો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. કારણ કે $\Delta H = q_{p}$,અચળ દબાણ પર માપવામાં આવેલ ઉષ્મા ફેરફાર સીધો જ પ્રતિક્રિયાનો એન્થાલ્પી ફેરફાર આપે છે.

(N/A) પ્રક્રિયાની એન્થાલ્પી તે પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે જેમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. તેથી,કેટલીક પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓ સ્પષ્ટ કરવી જરૂરી છે.
પ્રક્રિયાની પ્રમાણિત એન્થાલ્પી એટલે જ્યારે તમામ ભાગ લેતા પદાર્થો તેમની પ્રમાણિત અવસ્થામાં હોય ત્યારે થતો એન્થાલ્પી ફેરફાર.
ચોક્કસ તાપમાને પદાર્થની પ્રમાણિત અવસ્થા એટલે $1 \ bar$ દબાણે તેનું શુદ્ધ સ્વરૂપ.
ઉદાહરણ તરીકે,$298 \ K$ તાપમાને પ્રવાહી ઇથેનોલની પ્રમાણિત અવસ્થા $1 \ bar$ દબાણે શુદ્ધ પ્રવાહી ઇથેનોલ છે; $500 \ K$ તાપમાને ઘન આયર્નની પ્રમાણિત અવસ્થા $1 \ bar$ દબાણે શુદ્ધ આયર્ન છે. સામાન્ય રીતે ડેટા $298 \ K$ તાપમાને લેવામાં આવે છે.
પ્રમાણિત પરિસ્થિતિઓને $\Delta H$ સંજ્ઞા પર $\theta$ સુપરસ્ક્રિપ્ટ ઉમેરીને દર્શાવવામાં આવે છે,દા.ત.,$\Delta H^{\theta}$.

(N/A) પ્રમાણિત ગલન એન્થાલ્પી $(\Delta_{fus} H)$: પ્રમાણિત અવસ્થામાં એક મોલ ઘન પદાર્થના ગલન દરમિયાન થતા એન્થાલ્પી ફેરફારને પ્રમાણિત ગલન એન્થાલ્પી કહે છે. ગલન એ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે,તેથી $\Delta_{fus} H$ હંમેશા ધન હોય છે.
$H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}$; $\Delta_{fus} H = 6.00 \ kJ \ mol^{-1}$
પ્રમાણિત બાષ્પીભવન એન્થાલ્પી $(\Delta_{vap} H)$: અચળ તાપમાને અને પ્રમાણિત દબાણે $(1 \ bar)$ એક મોલ પ્રવાહીના બાષ્પીભવન માટે જરૂરી ઉષ્માને તેની પ્રમાણિત બાષ્પીભવન એન્થાલ્પી કહે છે.
$H_2O_{(l)} \rightarrow H_2O_{(g)}$; $\Delta_{vap} H = +40.79 \ kJ \ mol^{-1}$
પ્રમાણિત ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી $(\Delta_{sub} H)$: જ્યારે એક મોલ ઘન પદાર્થ અચળ તાપમાને અને પ્રમાણિત દબાણે $(1 \ bar)$ સીધો જ બાષ્પમાં રૂપાંતરિત થાય ત્યારે થતા એન્થાલ્પી ફેરફારને પ્રમાણિત ઉર્ધ્વપાતન એન્થાલ્પી કહે છે.
$CO_{2_{(s)}} \rightarrow CO_{2_{(g)}}$; $\Delta_{sub} H^o = 25.2 \ kJ \ mol^{-1}$
આ એન્થાલ્પી ફેરફારોનું મૂલ્ય પદાર્થમાં રહેલા આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળોની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.

મંદન એન્થાલ્પી એટલે અચળ તાપમાન અને દબાણે દ્રાવણમાં ચોક્કસ જથ્થામાં દ્રાવક ઉમેરતી વખતે જોવા મળતો એન્થાલ્પી ફેરફાર.
ઉદાહરણ તરીકે,$1 \ mol$ વાયુરૂપ હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડને $10 \ mol$ પાણીમાં ઓગાળવા માટેનો એન્થાલ્પી ફેરફાર નીચે મુજબ છે:
$HCl_{(g)} + 10 \ H_2O_{(l)} \rightarrow HCl \cdot 10 \ H_2O ; \Delta H = -69.01 \ kJ/mol$
વિવિધ જથ્થામાં પાણી માટે એન્થાલ્પી ફેરફારો ધ્યાનમાં લો:
$(S-1) \ HCl_{(g)} + 25 \ H_2O_{(l)} \rightarrow HCl \cdot 25 \ H_2O ; \Delta H = -72.03 \ kJ/mol$
$(S-2) \ HCl_{(g)} + 40 \ H_2O_{(l)} \rightarrow HCl \cdot 40 \ H_2O ; \Delta H = -72.79 \ kJ/mol$
$(S-3) \ HCl_{(g)} + \infty \ H_2O_{(l)} \rightarrow HCl \cdot \infty \ H_2O ; \Delta H = -74.85 \ kJ/mol$
જેમ વધુ દ્રાવક ઉમેરવામાં આવે છે,તેમ દ્રાવણની એન્થાલ્પી અનંત મંદન પર મર્યાદિત મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે,જે $(S-3)$ માં દર્શાવેલ છે.
બે સાંદ્રતા વચ્ચેની મંદન એન્થાલ્પી શોધવા માટે,$(S-1)$ ને $(S-2)$ માંથી બાદ કરો:
$(HCl \cdot 25 \ H_2O) + 15 \ H_2O \rightarrow HCl \cdot 40 \ H_2O ; \Delta H = [-72.79 - (-72.03)] = -0.76 \ kJ/mol$
આ મૂલ્ય,$-0.76 \ kJ/mol$,એ મંદન એન્થાલ્પી છે. તે દ્રાવણની પ્રારંભિક સાંદ્રતા અને ઉમેરવામાં આવેલા દ્રાવકના જથ્થા પર આધાર રાખે છે.

(N/A) હા,જ્યારે સિસ્ટમ અને પર્યાવરણ થર્મલ સંતુલનમાં હોય ત્યારે તેમનું તાપમાન સમાન હોય છે.
થર્મલ સંતુલન એટલે એવી સ્થિતિ કે જેમાં બે ભૌતિક સિસ્ટમો ડાયાથર્મલ દીવાલ દ્વારા સંપર્કમાં હોય છે,જે ઉષ્મા તરીકે ઉર્જાના સ્થાનાંતરણને મંજૂરી આપે છે,પરંતુ તેમની વચ્ચે ઉર્જાનું કોઈ ચોખ્ખું સ્થાનાંતરણ થતું નથી.
જ્યારે બે સિસ્ટમો થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે,ત્યારે તેમની સ્થિતિમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી,જેનો અર્થ છે કે તેમનું તાપમાન સમાન છે.
આ ખ્યાલ $Zeroth \ Law \ of \ Thermodynamics$ (થર્મોડાયનેમિક્સનો શૂન્ય નિયમ) દ્વારા સંચાલિત થાય છે.

(0) એન્થાલ્પી $(H)$ એ અવસ્થા વિધેય છે,જેનો અર્થ છે કે તેનું મૂલ્ય માત્ર સિસ્ટમની પ્રારંભિક અને અંતિમ અવસ્થાઓ પર આધાર રાખે છે.
ચક્રીય પ્રક્રિયામાં,સિસ્ટમ ચક્ર પૂર્ણ કર્યા પછી તેની પ્રારંભિક અવસ્થામાં પાછી આવે છે.
તેથી,સમગ્ર ચક્ર માટે એન્થાલ્પીમાં થતો ફેરફાર શૂન્ય છે,એટલે કે $\Delta H_{\text{cycle}} = 0$.

(N/A) સ્ટેટ ફંક્શન એવા ગુણધર્મો છે જે ફક્ત સિસ્ટમની પ્રારંભિક અને અંતિમ અવસ્થા પર આધાર રાખે છે,તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે લીધેલા માર્ગ પર નહીં. ઉદાહરણો: એન્થાલ્પી $(H)$,એન્ટ્રોપી $(S)$,તાપમાન $(T)$,અને મુક્ત ઉર્જા $(G)$.
પાથ ફંક્શન એવા ગુણધર્મો છે જે સિસ્ટમ એક અવસ્થામાંથી બીજી અવસ્થામાં બદલાય છે તે ચોક્કસ માર્ગ અથવા પ્રક્રિયા પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણો: ઉષ્મા $(q)$ અને કાર્ય $(w)$.

(C) અલગ કરેલી સિસ્ટમ માટે ઉષ્મા તરીકે ઉર્જાનું કોઈ સ્થાનાંતરણ થતું નથી,એટલે કે $q = 0$.
કાર્ય તરીકે ઉર્જાનું કોઈ સ્થાનાંતરણ થતું નથી,એટલે કે $W = 0$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ:
$\Delta U = q + W$
$\Delta U = 0 + 0 = 0$

(N/A) જે પરિસ્થિતિઓમાં ઉષ્મા પથથી સ્વતંત્ર બને છે તે બે છે:
$(i)$ જ્યારે કદ અચળ રહે છે $(q_V)$
$(ii)$ જ્યારે દબાણ અચળ રહે છે $(q_p)$
સમજૂતી:
$(i)$ અચળ કદ પર: ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + W$. કારણ કે $W = -P_{ext} \Delta V$ અને $\Delta V = 0$ હોવાથી,કાર્ય $0$ થાય છે. તેથી,$q_V = \Delta U$. આંતરિક ઉર્જા $(\Delta U)$ એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી,$q_V$ પણ અવસ્થા વિધેય છે.
$(ii)$ અચળ દબાણ પર: શોષાયેલી ઉષ્મા $q_p = \Delta U + P \Delta V$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. વ્યાખ્યા મુજબ,એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર $\Delta H = \Delta U + P \Delta V$ છે. તેથી,$q_p = \Delta H$. એન્થાલ્પી $(\Delta H)$ એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી,$q_p$ પણ અવસ્થા વિધેય છે.

(A) શૂન્યાવકાશમાં વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્યનું સૂત્ર $W = -p_{ext} \Delta V$ છે.
વિસ્તરણ શૂન્યાવકાશમાં થતું હોવાથી,બાહ્ય દબાણ $p_{ext} = 0$ છે.
તેથી,$W = -0 \times (5 \ L - 1 \ L) = 0 \ J$.
આદર્શ વાયુ માટે,આંતરિક ઉર્જા $U$ એ માત્ર તાપમાનનું વિધેય છે $(U = f(T))$.
પ્રક્રિયા સમતાપી હોવાથી,તાપમાન અચળ રહે છે $(\Delta T = 0)$,જેનો અર્થ છે કે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U = 0$ છે.

(A) આદર્શ વાયુ માટે,એન્થાલ્પી $H = U + PV$ તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે.
આદર્શ વાયુના $n$ મોલ માટે $PV = nRT$ હોવાથી,આપણી પાસે $H = U + nRT$ છે.
અચળ દબાણે તાપમાન $T$ ની સાપેક્ષમાં વિકલન કરતા,આપણને $\frac{dH}{dT} = \frac{dU}{dT} + nR$ મળે છે.
વ્યાખ્યા મુજબ,$C_p = \frac{dH}{dT}$ અને $C_v = \frac{dU}{dT}$ છે.
તેથી,$C_p - C_v = nR$.
અહીં $n = 10$ આપેલ છે,તેથી તફાવત $10R$ છે.

(N/A) કદમાં થતો ફેરફાર $\Delta V = (V_f - V_i)$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
જો $W$ એ પિસ્ટનની હિલચાલ દ્વારા તંત્ર પર થયેલું કાર્ય હોય,તો કાર્ય નીચે મુજબ વ્યાખ્યાયિત થાય છે:
$W = -p_{ext} \times \Delta V$
$\Delta V = (V_f - V_i)$ મૂકતા,આપણને મળે છે:
$W = -p_{ext} \times (V_f - V_i) = p_{ext} \times (V_i - V_f)$
આને આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ $p-V$ આલેખ પર દર્શાવી શકાય છે. થયેલું કાર્ય એ દબાણ-કદના વક્ર હેઠળના છાયાંકિત વિસ્તાર જેટલું હોય છે.
સંકોચનના કિસ્સામાં,તંત્રને પ્રારંભિક કદ $V_i$ થી અંતિમ કદ $V_f$ સુધી સંકોચવામાં આવે છે,જ્યાં $V_f < V_i$. આમ,$\Delta V$ ઋણ છે,જેનાથી થયેલું કાર્ય $W$ ધન બને છે,જે ચિહ્ન પ્રણાલી સાથે સુસંગત છે કે તંત્ર પર થયેલું કાર્ય ધન હોય છે.

જો કોઈ પ્રક્રિયા કે ફેરફાર એવી રીતે કરવામાં આવે કે જેને કોઈપણ ક્ષણે અતિ સૂક્ષ્મ ફેરફાર દ્વારા ઉલટાવી શકાય,તો તેને પ્રતિવર્તી (reversible) પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે.
જ્યારે સંકોચન દરમિયાન પ્રારંભિક કદ $V_i$ થી અંતિમ કદ $V_f$ સુધી દબાણમાં અનંત તબક્કાઓમાં ફેરફાર થાય છે (પ્રતિવર્તી સ્થિતિ),ત્યારે કાર્યની ગણતરી નીચે મુજબ કરી શકાય છે:
$w = -\int_{V_i}^{V_f} p_{ext} \, dV$
$pV$-આલેખમાં,વાયુ પર થયેલું આ કાર્ય $V_i$ અને $V_f$ ની વચ્ચેના વક્ર હેઠળના ક્ષેત્રફળ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

(N/A) આપેલ આકૃતિ $298 \ K$ તાપમાને $2.0 \ bar$ દબાણથી $1.0 \ bar$ દબાણ સુધી આદર્શ વાયુના સમતાપી પ્રતિવર્તી વિસ્તરણને દર્શાવે છે.
સમતાપી પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયા માટે,થયેલ કાર્ય $W$ નું સૂત્ર નીચે મુજબ છે:
$W = -2.303 \ nRT \log_{10} \left( \frac{P_1}{P_2} \right)$
આપેલ છે:
$n = 1.0 \ mol$
$R = 8.314 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$
$T = 298 \ K$
$P_1 = 2.0 \ bar$
$P_2 = 1.0 \ bar$
કિંમતો મૂકતા:
$W = -2.303 \times 1.0 \times 8.314 \times 298 \times \log_{10} \left( \frac{2.0}{1.0} \right)$
$W = -2.303 \times 8.314 \times 298 \times 0.3010$
$W \approx -1717.46 \ J \approx -1.717 \ kJ$

(N/A) પ્રથમ કિસ્સામાં,વિસ્તરણ અચળ બાહ્ય દબાણ વિરુદ્ધ હોવાથી,
$W = -p_{ext} \times (V_2 - V_1) = -2 \ bar \times (50 - 10) \ L = -80 \ L \ bar$
કારણ કે $1 \ L \ bar = 100 \ J$,
$W = -80 \times 100 \ J = -8000 \ J = -8 \ kJ$
જો આપેલ વિસ્તરણ પ્રતિવર્તી રીતે કરવામાં આવે,તો વાયુનું આંતરિક દબાણ દરેક તબક્કે બાહ્ય દબાણ કરતા સહેજ વધારે હશે,જેના પરિણામે મહત્તમ કાર્ય થશે. તેથી,થયેલ કાર્ય અપરિવર્તનીય કિસ્સા કરતા વધારે હશે.

(N/A) વિસ્તૃત ગુણધર્મો: જે ગુણધર્મોનું મૂલ્ય સિસ્ટમમાં હાજર દ્રવ્યના જથ્થા કે કદ પર આધાર રાખે છે તેને વિસ્તૃત ગુણધર્મો કહેવાય છે.
ઉદાહરણો: $\text{દળ}$,$\text{આંતરિક }\ \text{ઉર્જા}$,$\text{ઉષ્મા }\ \text{ધારિતા}$.
તીવ્ર ગુણધર્મો: જે ગુણધર્મો દ્રવ્યના જથ્થા કે કદ પર આધાર રાખતા નથી તેને તીવ્ર ગુણધર્મો કહેવાય છે.
ઉદાહરણો: $\text{દબાણ}$,$\text{મોલર }\ \text{ઉષ્મા }\ \text{ધારિતા}$,$\text{ઘનતા}$,$\text{મોલ }\ \text{અંશ}$,$\text{વિશિષ્ટ }\ \text{ઉષ્મા}$,$\text{તાપમાન}$ અને $\text{મોલારિટી}$.
નોંધ: બે વિસ્તૃત ગુણધર્મોનો ગુણોત્તર હંમેશા તીવ્ર ગુણધર્મ હોય છે.
$\frac{\text{Extensive}}{\text{Extensive}} = \text{Intensive}$
ઉદાહરણ તરીકે,$\text{મોલ }\ \text{અંશ }= \frac{\text{ઘટકના \ મોલ}}{\text{કુલ \ મોલ}} = \frac{\text{Extensive}}{\text{Extensive}}$ અને $\text{મોલારિટી }= \frac{\text{મોલ}}{\text{કદ}} = \frac{\text{Extensive}}{\text{Extensive}}$. તેથી,તે તીવ્ર ગુણધર્મો છે.

(N/A) $(i)$ જ્યારે આદર્શ વાયુની અવસ્થા $(P_i, V_i)$ થી $(P_f, V_f)$ સુધી પ્રતિવર્તી અને સમતાપી રીતે બદલાય ત્યારે વિસ્તરણમાં થયેલ કુલ કાર્ય $V_i$ અને $V_f$ વચ્ચેના વક્રની નીચેના ક્ષેત્રફળ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
$(ii)$ અચળ બાહ્ય દબાણ $P_f$ ની વિરુદ્ધ કરવામાં આવેલ કાર્ય $V_i$ અને $V_f$ વચ્ચે $P_f$ રેખાની નીચેના લંબચોરસ ક્ષેત્રફળ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
$(iii)$ બંનેની સરખામણી કરતા,પ્રતિવર્તી વક્રની નીચેનું ક્ષેત્રફળ અચળ દબાણ રેખાની નીચેના ક્ષેત્રફળ કરતા વધારે છે,તેથી,પ્રતિવર્તી કાર્ય એ અચળ બાહ્ય દબાણ $P_f$ ની વિરુદ્ધ કરવામાં આવેલા કાર્ય કરતા વધારે છે.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,$System$ (તંત્ર) ને બ્રહ્માંડના તે ભાગ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે તપાસ હેઠળ છે અથવા અભ્યાસ માટે પસંદ કરવામાં આવ્યો છે.
તંત્ર સિવાય બ્રહ્માંડમાં બાકીની દરેક વસ્તુને $Surroundings$ (પર્યાવરણ) કહેવામાં આવે છે.
તંત્ર અને પર્યાવરણ મળીને $Universe$ (બ્રહ્માંડ) બનાવે છે.

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
જ્યારે શોષાયેલી ઉષ્મા $(q)$ સંપૂર્ણપણે કાર્ય $(-w)$ માં રૂપાંતરિત થાય,ત્યારે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ શૂન્ય હોવો જોઈએ.
આ સ્થિતિ,$\Delta U = 0$,આદર્શ વાયુ માટે સમતાપી પ્રક્રિયાની લાક્ષણિકતા છે.

(B) મુક્ત વિસ્તરણ એટલે વાયુનું શૂન્યાવકાશમાં થતું વિસ્તરણ.
બાહ્ય દબાણ $(P_{ext})$ $0$ હોવાથી,તંત્ર દ્વારા થતું કાર્ય $(w)$ $w = -P_{ext} \Delta V$ સૂત્ર દ્વારા ગણવામાં આવે છે.
$P_{ext} = 0$ હોવાથી,કાર્ય $w = 0$ થાય છે.
તેથી,મુક્ત વિસ્તરણ એટલે શૂન્યાવકાશ વિરુદ્ધ થતું વિસ્તરણ.

(A) વિસ્તૃત ગુણધર્મો એવા ગુણધર્મો છે જેમના મૂલ્યો સિસ્ટમમાં હાજર પદાર્થના જથ્થા અથવા કદ પર આધાર રાખે છે.
ઉદાહરણોમાં દળ,કદ,આંતરિક ઉર્જા,એન્થાલ્પી અને એન્ટ્રોપીનો સમાવેશ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,તીવ્ર ગુણધર્મો (Intensive properties) પદાર્થના જથ્થાથી સ્વતંત્ર હોય છે.

(B) કેલરીમિતી એ રાસાયણિક અને ભૌતિક પ્રક્રમો સાથે સંકળાયેલ ઊર્જાના ફેરફારોને માપવા માટેની પ્રાયોગિક તકનીક છે.

(B) એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{(g)}RT$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$\Delta H = \Delta U$ થવા માટે,$\Delta n_{(g)}RT$ પદ $0$ હોવું જોઈએ.
અહીં $R$ (વાયુ અચળાંક) અને $T$ (તાપમાન) શૂન્ય નથી,તેથી $\Delta n_{(g)} = 0$ થાય.

(C) કોઈપણ પદાર્થની પ્રમાણિત અવસ્થા એટલે ચોક્કસ તાપમાને તેનું $1 \, \text{bar}$ દબાણે રહેલું શુદ્ધ સ્વરૂપ.
પરંપરાગત રીતે,થર્મોડાયનેમિક ગણતરીઓ માટે $298 \, K$ ને પ્રમાણિત તાપમાન તરીકે લેવામાં આવે છે.
તેથી,પ્રમાણિત અવસ્થા $1 \, \text{bar}$ દબાણ અને $298 \, K$ તાપમાન દર્શાવે છે.

(N/A) મોલર બાષ્પાયન એન્થાલ્પી,જેને પ્રમાણિત બાષ્પાયન એન્થાલ્પી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે અચળ તાપમાને અને અચળ દબાણ હેઠળ એક મોલ પ્રવાહીને બાષ્પમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ઉષ્માનો જથ્થો છે.

(N/A) દ્રાવકના ઉત્કલન બિંદુ $(T_b)$ અને બાષ્પીભવનની એન્થાલ્પી $(\Delta_{vap}H)$ વચ્ચેનો સંબંધ ટ્રોટનના નિયમ (Trouton's rule) દ્વારા સમજાવી શકાય છે. ઘણા પ્રવાહીઓ માટે,ઉત્કલન બિંદુએ બાષ્પીભવનની એન્ટ્રોપી $(\Delta_{vap}S)$ આશરે અચળ રહે છે. આ સંબંધ નીચે મુજબ છે: $\Delta_{vap}S = \frac{\Delta_{vap}H}{T_b} \approx 88 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}$.

(N/A) માત્રાત્મક ગુણધર્મો એટલે એવા ગુણધર્મો કે જેનું મૂલ્ય પ્રણાલીમાં રહેલા દ્રવ્યનો જથ્થો અથવા કદ પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે: દળ,કદ,આંતરિક ઉર્જા અને એન્થાલ્પી.

(N/A) કેલરીમિતી એ રાસાયણિક અને ભૌતિક પ્રક્રમો સાથે સંકળાયેલ ઊર્જાના ફેરફારોને માપવા માટેની પ્રાયોગિક તકનીક છે.

(B) એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબના સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{(g)}RT$.
$\Delta H = \Delta U$ થવા માટે,$\Delta n_{(g)}RT$ પદ $0$ હોવું જોઈએ.
અહીં $R$ (વાયુ અચળાંક) અને $T$ (તાપમાન) શૂન્ય ન હોવાથી,તેનો અર્થ એ થાય કે $\Delta n_{(g)} = 0$.

(N/A) $1 \, \text{bar}$ (અથવા $1 \, \text{atm}$) દબાણ અને $298 \, K$ તાપમાનને પ્રમાણિત સ્થિતિ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

(N/A) અચળ તાપમાને અને અચળ દબાણ હેઠળ $1 \ mol$ પ્રવાહીને બાષ્પમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ઉષ્માને મોલર બાષ્પાયન એન્થાલ્પી કહે છે.

(C) મંદન એન્થાલ્પી એ દ્રાવણને મંદ કરવાની પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલ ઉષ્માનો ફેરફાર છે.
તે દ્રાવણની પ્રારંભિક સાંદ્રતા અને તેમાં ઉમેરવામાં આવેલા દ્રાવકના જથ્થા પર આધાર રાખે છે.

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો $\text{શૂન્ય }\ \text{નિયમ}$ $(Zeroth \ law)$ જણાવે છે કે જો બે પ્રણાલીઓ ત્રીજી પ્રણાલી સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે. આ નિયમ તાપમાનના માપન માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે અને તેથી તેને તાપમાનની વ્યાખ્યા માનવામાં આવે છે.

(C) તીવ્ર ગુણધર્મો એવા ગુણધર્મો છે જે સિસ્ટમમાં હાજર પદાર્થના જથ્થા પર આધાર રાખતા નથી.
ઉદાહરણોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
$1$. ગલનબિંદુ
$2$. ઉત્કલનબિંદુ
$3$. ઘનતા
$4$. વક્રીભવનાંક
$5$. મોલર ઉષ્માક્ષમતા
$6$. દબાણ
$7$. તાપમાન

(A) $(i)$ $\text{બંધ પ્રણાલી}$
$(ii)$ $\text{ઍન્થાલ્પી}$
$(iii)$ $\text{ઍન્થાલ્પી ફેરફાર}$

(A) $(i)$ શૂન્યમો નિયમ.
$(ii)$ ઊર્જા સંરક્ષણનો નિયમ (પ્રથમ નિયમ).
$(iii)$ શૂન્યમો નિયમ.

(N/A) $(i)$ $1 \ \text{કેલરી} = 4.184 \ \text{જૂલ}$
$(ii)$ પ્રણાલી દ્વારા થયેલ કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V$ સમીકરણ દ્વારા શોધી શકાય.

(N/A) $(i)$ આંતરિક ઊર્જાનો ફેરફાર (અથવા $\Delta U$)
$(ii)$ સમોષ્મી (Adiabatic)
$(iii)$ ગીબ્સ-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ

(N/A) પદાર્થમાં રહેલા પરમાણુઓ અથવા અણુઓની ગતિને કારણે ઉદ્ભવતી ઉર્જાને $thermal \ energy$ (ઉષ્મીય ઉર્જા) કહેવામાં આવે છે. તે કણોની સરેરાશ ગતિજ ઉર્જાનું માપ છે,જે તાપમાન વધવાની સાથે વધે છે.

(N/A) દ્રાવણની મંદન એન્થાલ્પી દ્રાવણની પ્રારંભિક સાંદ્રતા અને તેમાં ઉમેરવામાં આવેલા દ્રાવકના જથ્થા પર આધાર રાખે છે.

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો $Zeroth$ $Law$ (શૂન્ય નિયમ) તાપમાનની વ્યાખ્યા આપે છે. તે જણાવે છે કે જો બે તંત્રો એક ત્રીજા તંત્ર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.

(A) $(i)$ $\text{બંધ પ્રણાલી}$
$(ii)$ $\text{એન્થાલ્પી}$
$(iii)$ $\text{એન્થાલ્પી ફેરફાર}$
$(iv)$ $\text{શૂન્ય (Zeroth)}$

(N/A) $(i)$ ઉષ્માશોષક (અથવા પ્રમાણિત સ્થિતિમાં અસ્વયંભૂ)
$(ii)$ $4.184 \ J$
$(iii)$ $W = -P_{ext} \Delta V$
$(iv)$ આંતરિક ઊર્જાનો ફેરફાર $(\Delta U)$

(N/A) $(i)$ સમોષ્મી (Adiabatic) પ્રક્રમ
$(ii)$ ગીબ્સ-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ

(A) થર્મલ પાવર પ્લાન્ટ ઉર્જા રૂપાંતરણના સિદ્ધાંત પર કામ કરે છે:
$1$. બળતણ (કોલસો,તેલ અથવા ગેસ) ને બોઈલરમાં બાળીને ગરમી ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે.
$2$. આ ગરમીનો ઉપયોગ પાણીને ઉચ્ચ દબાણવાળી વરાળમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે થાય છે.
$3$. વરાળને ટર્બાઇનના બ્લેડ પર છોડવામાં આવે છે,જેનાથી તે ફરે છે (ગતિજ ઉર્જા).
$4$. ફરતું ટર્બાઇન જનરેટર સાથે જોડાયેલું હોય છે,જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શન દ્વારા યાંત્રિક ઉર્જાને વિદ્યુત ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.