Gujarati

First law of thermodynamics Questions in Gujarati

Class 11 Chemistry · Thermodynamics · First law of thermodynamics

281+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 50 of 281 questions in Gujarati

51
MediumMCQ
$250\,^oC$ તાપમાને સુક્રોઝ $(C_{12}H_{22}O_{11})$ ના દહન માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
$\Delta H > \Delta U$
B
$\Delta H < \Delta U$
C
$\Delta H = \Delta U$
D
એકપણ નહીં

Solution

(C) સુક્રોઝની દહન પ્રક્રિયા: $C_{12}H_{22}O_{11}(s) + 12O_2(g) \rightarrow 12CO_2(g) + 11H_2O(l)$.
વાયુરૂપ મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_g = n_p(g) - n_r(g)$ ગણો.
અહીં,$n_p(g) = 12$ ($12CO_2$ માંથી) અને $n_r(g) = 12$ ($12O_2$ માંથી).
તેથી,$\Delta n_g = 12 - 12 = 0$.
એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ છે.
$\Delta n_g = 0$ હોવાથી,$\Delta H = \Delta U + 0 \times RT$ મળે,જેનો અર્થ છે કે $\Delta H = \Delta U$.
52
EasyMCQ
અચળ તાપમાને પ્રક્રિયા $C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(l)$ માટે,$\Delta H - \Delta U$ નું મૂલ્ય કેટલું થશે?
A
$+RT$
B
$-3RT$
C
$+3RT$
D
$-RT$

Solution

(B) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ છે.
તેથી,$\Delta H - \Delta U = \Delta n_g RT$.
આપેલ પ્રક્રિયા માટે: $C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(l)$.
વાયુરૂપ નીપજોના મોલની સંખ્યા $3$ $(CO_2)$ છે.
વાયુરૂપ પ્રક્રિયકોના મોલની સંખ્યા $1 + 5 = 6$ ($C_3H_8$ અને $O_2$) છે.
$\Delta n_g = (\text{વાયુરૂપ નીપજોના મોલ}) - (\text{વાયુરૂપ પ્રક્રિયકોના મોલ}) = 3 - 6 = -3$.
$\Delta n_g$ નું મૂલ્ય સમીકરણમાં મૂકતા: $\Delta H - \Delta U = -3RT$.
53
MediumMCQ
પ્રણાલી દ્વારા થતું કાર્ય $8 \, J$ છે. જ્યારે પ્રણાલીને $40 \, J$ ઉષ્મા આપવામાં આવે,ત્યારે પ્રક્રિયા દરમિયાન પ્રણાલીની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ...... $J$ છે.
A
$32$
B
$40$
C
$48$
D
$-32$

Solution

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અહીં,કાર્ય પ્રણાલી દ્વારા થાય છે,તેથી $w = -8 \, J$.
ઉષ્મા પ્રણાલીને આપવામાં આવે છે,તેથી $q = +40 \, J$.
તેથી,$\Delta U = 40 \, J + (-8 \, J) = 32 \, J$.
54
MediumMCQ
$q = -w$ સંબંધ નીચેનામાંથી કઈ પ્રક્રિયા માટે સાચો નથી?
A
સમતાપી પ્રક્રિયા
B
સમોષ્મી પ્રક્રિયા
C
ચક્રીય પ્રક્રિયા
D
$1$ અને $3$ બંને

Solution

(B) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
આદર્શ વાયુની સમતાપી પ્રક્રિયા માટે,$\Delta U = 0$,તેથી $q = -w$.
ચક્રીય પ્રક્રિયા માટે,આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $\Delta U = 0$,તેથી $q = -w$.
સમોષ્મી પ્રક્રિયા માટે,$q = 0$,તેથી $\Delta U = w$.
આમ,$q = -w$ સંબંધ સમોષ્મી પ્રક્રિયા માટે સાચો નથી.
55
MediumMCQ
એક સિલિન્ડરમાં,$1 \, \text{atm}$ ના અચળ દબાણે $1.2 \, \text{L}$ $O_2$ વાયુમાં $1.0 \, \text{kcal}$ ઉષ્મા ઉમેરવામાં આવે છે. કદ બદલાઈને $1.5 \, \text{L}$ થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ ગણો. ($, \text{kcal}$ માં)
A
$0.99274$
B
$0.79274$
C
$1.09274$
D
$0.89274$

Solution

(A) આપેલ છે: $q = +1.0 \, \text{kcal} = 1000 \, \text{cal}$ (સિસ્ટમમાં ઉમેરાતી ઉષ્મા).
દબાણ $P = 1 \, \text{atm}$.
કદમાં ફેરફાર $\Delta V = V_f - V_i = 1.5 \, \text{L} - 1.2 \, \text{L} = 0.3 \, \text{L}$.
થયેલ કાર્ય $W = -P \Delta V = -1 \, \text{atm} \times 0.3 \, \text{L} = -0.3 \, \text{L} \cdot \text{atm}$.
રૂપાંતરણ અવયવ: $1 \, \text{L} \cdot \text{atm} = 24.22 \, \text{cal}$.
તેથી,$W = -0.3 \times 24.22 \, \text{cal} = -7.266 \, \text{cal} = -0.007266 \, \text{kcal}$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનો ઉપયોગ કરતા: $\Delta U = q + W$.
$\Delta U = 1.0 \, \text{kcal} - 0.007266 \, \text{kcal} = 0.992734 \, \text{kcal} \approx 0.99274 \, \text{kcal}$.
56
EasyMCQ
અચળ કદ પર થતી પ્રક્રિયામાં આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ માટે નીચેનામાંથી કયો સંબંધ સાચો છે?
A
$\Delta U = q_{(P)}$
B
$\Delta U = q_{(P)} - q_{(V)}$
C
$\Delta U = q_{(V)}$
D
$\Delta U = q_{(V)} - q_{(P)}$

Solution

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અચળ કદ પર થતી પ્રક્રિયા માટે,કાર્ય $(w)$ $w = -P \Delta V$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
કદ અચળ હોવાથી,$\Delta V = 0$,જેનો અર્થ છે કે $w = 0$.
તેથી,સમીકરણ $\Delta U = q_{(V)}$ માં સરળ બને છે,જ્યાં $q_{(V)}$ એ અચળ કદ પર વિનિમય થયેલી ઉષ્મા છે.
57
EasyMCQ
સમતાપી પ્રક્રમ દરમિયાન નીચેનામાંથી શું સાચું છે?
A
$q = 0, \Delta U = 0$
B
$q \neq 0, \Delta U = 0$
C
$q = 0, \Delta U \neq 0$
D
$q \neq 0, \Delta U \neq 0$

Solution

(B) સમતાપી પ્રક્રમ એવો પ્રક્રમ છે જેમાં તાપમાન અચળ રહે છે,એટલે કે $\Delta T = 0$.
આદર્શ વાયુ માટે,આંતરિક ઉર્જા $\Delta U$ એ માત્ર તાપમાનનું વિધેય છે,તેથી $\Delta U = nC_v\Delta T$.
કારણ કે $\Delta T = 0$,તેથી $\Delta U = 0$ થાય.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
કારણ કે $\Delta U = 0$,તેથી $q = -w$ મળે.
આમ,સમતાપી પ્રક્રમમાં $q \neq 0$ (જો $w \neq 0$ હોય તો) અને $\Delta U = 0$ થાય છે.
58
MediumMCQ
જો કોઈ પ્રણાલીની પ્રારંભિક આંતરિક ઉર્જા $U_1$ હોય,અને તે બહારથી $450 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે અને $600 \ J$ કાર્ય કરે છે,તો પ્રણાલીની અંતિમ આંતરિક ઉર્જા કેટલી હશે?
A
$(U_1 + 150) \ J$
B
$(U_1 + 1050) \ J$
C
$(U_1 - 150) \ J$
D
એકપણ નહિ

Solution

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ નીચે મુજબ છે: $\Delta U = q + w$.
અહીં,પ્રણાલી ઉષ્માનું શોષણ કરે છે,તેથી $q = +450 \ J$.
પ્રણાલી કાર્ય કરે છે,તેથી $w = -600 \ J$.
તેથી,$\Delta U = 450 \ J - 600 \ J = -150 \ J$.
કારણ કે $\Delta U = U_2 - U_1$,તેથી $U_2 - U_1 = -150 \ J$.
આમ,અંતિમ આંતરિક ઉર્જા $U_2 = U_1 - 150 \ J$ થશે.
59
EasyMCQ
જ્યારે કોઈ વાયુ સમોષ્મી વિસ્તરણ (adiabatic expansion) અનુભવે છે ત્યારે તે ઠંડો થાય છે કારણ કે:
A
તે ગતિ ઊર્જા ગુમાવે છે.
B
તેનું તાપમાન ઘટે છે.
C
તેના વેગમાં ઘટાડો થાય છે.
D
તેની આંતરિક ઊર્જા કાર્ય કરવામાં વપરાય છે.

Solution

(D) સમોષ્મી પ્રક્રિયામાં,આસપાસ સાથે કોઈ ઉષ્માનો વિનિમય થતો નથી,તેથી $q = 0$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
$q = 0$ હોવાથી,$\Delta U = w$ થાય છે.
વિસ્તરણ દરમિયાન,વાયુ આસપાસ પર કાર્ય કરે છે,તેથી $w < 0$ થાય છે.
પરિણામે,આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફાર $\Delta U$ ઋણ હોય છે,જેનો અર્થ છે કે વાયુની આંતરિક ઊર્જા ઘટે છે.
આદર્શ વાયુની આંતરિક ઊર્જા માત્ર તાપમાન પર આધારિત હોવાથી $(U \propto T)$,આંતરિક ઊર્જામાં ઘટાડો થવાથી તાપમાન ઘટે છે,જેના કારણે વાયુ ઠંડો થાય છે.
60
MediumMCQ
એક વાયુરૂપ નમૂનો $750 \, torr$ ના અચળ બાહ્ય દબાણ વિરુદ્ધ $200 \, cm^3$ થી $500 \, cm^3$ સુધી વિસ્તરણ પામે છે,જ્યારે તે $1.5 \, J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. પ્રણાલીની આંતરિક ઊર્જામાં થતો ફેરફાર $J$ માં કેટલો હશે? $(1 \, atm \cdot L = 101.3 \, J)$
A
$-19.2$
B
$-20.1$
C
$-30.7$
D
$-28.1$

Solution

(D) આપેલ છે: શોષાયેલ ઉષ્મા $q = +1.5 \, J$.
કદમાં ફેરફાર $\Delta V = 500 \, cm^3 - 200 \, cm^3 = 300 \, cm^3 = 0.3 \, L$.
બાહ્ય દબાણ $P = \frac{750}{760} \, atm \approx 0.9868 \, atm$.
થયેલ કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V = -0.9868 \, atm \times 0.3 \, L = -0.29604 \, atm \cdot L$.
કાર્યને જૂલમાં ફેરવતા: $W = -0.29604 \times 101.3 \, J \approx -29.99 \, J$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ: $\Delta U = q + W$.
$\Delta U = 1.5 \, J - 29.6 \, J = -28.1 \, J$.
61
MediumMCQ
$298 \ K$ તાપમાને જ્યારે $1 \ mol$ કાર્બન મોનોક્સાઇડ વાયુ તેનાં તત્વોની પ્રમાણિત સ્થિતિમાંથી બને,ત્યારે $\Delta H - \Delta E$ નું મૂલ્ય $J \ mol^{-1}$ માં કેટલું હશે? $[R = 8.314 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1}]$
A
$-1238.78$
B
$1238.78$
C
$-2477.57$
D
$2477.57$

Solution

(B) રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $C_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow CO_{(g)}$
વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_g = 1 - 0.5 = 0.5 \ mol$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta H = \Delta E + \Delta n_g RT$.
તેથી,$\Delta H - \Delta E = \Delta n_g RT$.
કિંમતો મૂકતા: $\Delta H - \Delta E = 0.5 \times 8.314 \times 298 = 1238.78 \ J \ mol^{-1}$.
62
MediumMCQ
બોમ્બ કેલેરીમીટરમાં $1 \ mol$ $Zn$ રજ સાથે $1 \ mol$ $H_2SO_4$ ની ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે $\Delta U$ અને $w$ નો સંબંધ .....
A
$\Delta U < 0, w = 0$
B
$\Delta U < 0, w < 0$
C
$\Delta U > 0, w = 0$
D
$\Delta U > 0, w > 0$

Solution

(A) બોમ્બ કેલેરીમીટરમાં કદ અચળ રહે છે.
$\Delta V = 0$ હોવાથી,કાર્ય $w = -P \Delta V = 0$ થાય છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અહીં $w = 0$ હોવાથી,$\Delta U = q$ થાય.
ઉષ્માક્ષેપક પ્રક્રિયા માટે મુક્ત થતી ઉષ્મા $q$ ઋણ હોય છે $(q < 0)$.
તેથી,$\Delta U < 0$ અને $w = 0$ મળે છે.
63
MediumMCQ
$C_2H_5OH_{(l)} + 3O_{2(g)} \rightarrow 2CO_{2(g)} + 3H_2O_{(l)}$ પ્રક્રિયા માટે $27\,^oC$ તાપમાને એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ નું મૂલ્ય $-1366.5 \,kJ\,mol^{-1}$ છે. તો તે જ તાપમાને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ નું મૂલ્ય $kJ\,mol^{-1}$ માં કેટલું થશે?
A
$-1371.5$
B
$-1369.0$
C
$-1364.0$
D
$-1361.5$

Solution

(C) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$.
અહીં,$\Delta n_g$ એ વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં થતો ફેરફાર છે: $\Delta n_g = (n_{g, products}) - (n_{g, reactants}) = 2 - 3 = -1$.
તાપમાન $T = 27\,^oC = 300 \,K$.
વાયુ અચળાંક $R = 8.314 \times 10^{-3} \,kJ\,K^{-1} \,mol^{-1}$.
કિંમતો મૂકતા: $-1366.5 = \Delta U + (-1) \times (8.314 \times 10^{-3}) \times 300$.
$-1366.5 = \Delta U - 2.4942$.
$\Delta U = -1366.5 + 2.4942 = -1364.0058 \,kJ\,mol^{-1} \approx -1364 \,kJ\,mol^{-1}$.
64
MediumMCQ
જ્યારે પ્રણાલીનું સમોષ્મી (adiabatic) પરિસ્થિતિમાં વિસ્તરણ થાય છે,ત્યારે તેની આંતરિક ઉર્જામાં શું ફેરફાર થાય છે?
A
તાપમાન વધે છે.
B
આંતરિક ઉર્જા ઘટે છે.
C
આંતરિક ઉર્જા વધે છે.
D
એકપણ નહીં.

Solution

(B) સમોષ્મી પ્રક્રિયા માટે,$q = 0$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અહીં $q = 0$ હોવાથી,$\Delta U = w$ થાય.
વિસ્તરણ દરમિયાન,પ્રણાલી દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે છે,તેથી $w$ ઋણ $(w < 0)$ હોય છે.
આથી,$\Delta U$ ઋણ મળે છે,જેનો અર્થ છે કે પ્રણાલીની આંતરિક ઉર્જા ઘટે છે.
65
MediumMCQ
$1 \ atm$ અચળ બાહ્ય દબાણ હેઠળ એક વાયુ $4 \ L$ થી $14 \ L$ કદ સુધી વિસ્તરણ પામે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન,વાયુ વાતાવરણમાંથી $800 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. આંતરિક ઊર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta E$ ($J$ માં) ગણો. ($.7$ માં)
A
$-213$
B
$-210$
C
$-217$
D
$-242$
66
EasyMCQ
એક એન્જિન $T_1$ તાપમાને $Q_1$ ઉષ્મા અને $T_2$ તાપમાને $Q_2$ ઉષ્મા ગ્રહણ કરે છે. એન્જિન દ્વારા થતું કાર્ય $W = Q_1 + Q_2$ તરીકે આપવામાં આવે છે. નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનો ભંગ થતો નથી.
B
જો $Q_1$ ઋણ હોય,તો ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનો ભંગ થાય છે.
C
જો $Q_2$ ઋણ હોય,તો ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનો ભંગ થાય છે.
D
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમનો ભંગ થાય છે.

Solution

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U = q + w$ છે. ચક્રીય પ્રક્રિયા માટે,$\Delta U = 0$,જેનો અર્થ છે કે $q = -w$ અથવા $w = -q$. અહીં,કુલ શોષાયેલી ઉષ્મા $q_{total} = Q_1 + Q_2$ છે. તેથી,એન્જિન દ્વારા થતું કાર્ય $W = -(Q_1 + Q_2)$ હોવું જોઈએ. આપેલ સમીકરણ $W = Q_1 + Q_2$ એ $W = -q_{total}$ સૂચવે છે,જે ચક્રીય પ્રક્રિયા માટે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ સાથે સુસંગત છે. આમ,પ્રથમ નિયમનો ભંગ થતો નથી.
67
EasyMCQ
જ્યારે પ્રણાલીને $100 \ cal$ ઉષ્મા આપવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રણાલી દ્વારા થતું કાર્ય $300 \ J$ છે. પ્રણાલીની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ..... $J$ છે.
A
$-200$
B
$400$
C
$720$
D
$120$

Solution

(D) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અહીં,$q = +100 \ cal = 100 \times 4.184 \ J \approx 418.4 \ J$ (પ્રણાલીને આપેલી ઉષ્મા ધન લેવાય છે).
પ્રણાલી દ્વારા થતું કાર્ય $w = -300 \ J$ (પ્રણાલી દ્વારા થતું કાર્ય ઋણ લેવાય છે).
તેથી,$\Delta U = 418.4 - 300 = 118.4 \ J$.
વિકલ્પો મુજબ નજીકની કિંમત લેતા,$\Delta U = 120 \ J$.
68
EasyMCQ
પ્રક્રિયા $C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(l)$ માટે $\Delta H - \Delta U$ નું મૂલ્ય શું છે?
A
$RT$
B
$-3RT$
C
$3RT$
D
$-RT$

Solution

(B) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ આ મુજબ છે: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$,જેનો અર્થ છે કે $\Delta H - \Delta U = \Delta n_g RT$.
પ્રક્રિયા $C_3H_8(g) + 5O_2(g) \rightarrow 3CO_2(g) + 4H_2O(l)$ માટે:
વાયુરૂપ નીપજોના મોલની સંખ્યા $(n_p)$ = $3$ ($CO_2$ માટે).
વાયુરૂપ પ્રક્રિયકોના મોલની સંખ્યા $(n_r)$ = $1 + 5 = 6$ ($C_3H_8$ અને $O_2$ માટે).
$\Delta n_g = n_p - n_r = 3 - 6 = -3$.
તેથી,$\Delta H - \Delta U = -3RT$.
69
MediumMCQ
જ્યારે એક મોલ $NH_3$ વાયુ અને એક મોલ $HCl$ વાયુને બંધ પાત્રમાં મિશ્ર કરીને એમોનિયમ ક્લોરાઈડ વાયુ બનાવવામાં આવે,ત્યારે નીચેનામાંથી શું સાચું છે?
A
$\Delta H < \Delta U$
B
$\Delta H > \Delta U$
C
$\Delta H = \Delta U$
D
$\Delta H$ અને $\Delta U$ વચ્ચે કોઈ સંબંધ નથી.

Solution

(A) રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$NH_3(g) + HCl(g) \rightarrow NH_4Cl(g)$
વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં થતો ફેરફાર:
$\Delta n_g = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 1 - (1 + 1) = 1 - 2 = -1$
થર્મોડાયનેમિક સંબંધનો ઉપયોગ કરતા:
$\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$
$\Delta n_g = -1$ મૂકતા:
$\Delta H = \Delta U - RT$
આમ,$\Delta H < \Delta U$ થાય છે.
70
EasyMCQ
$Ag_2O_{(s)} \rightarrow 2Ag_{(s)} + \frac{1}{2}O_{2(g)}$ પ્રક્રિયા માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
$\Delta H = \Delta U$
B
$\Delta H = \frac{1}{2} \Delta U$
C
$\Delta H < \Delta U$
D
$\Delta H > \Delta U$

Solution

(D) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$.
આપેલ પ્રક્રિયા માટે: $Ag_2O_{(s)} \rightarrow 2Ag_{(s)} + \frac{1}{2}O_{2(g)}$.
વાયુરૂપ નીપજોના મોલની સંખ્યા $n_p = \frac{1}{2}$ અને વાયુરૂપ પ્રક્રિયકોના મોલની સંખ્યા $n_r = 0$ છે.
તેથી,$\Delta n_g = n_p - n_r = \frac{1}{2} - 0 = 0.5$.
અહીં $\Delta n_g > 0$ હોવાથી,$\Delta n_g RT$ પદ ધન છે.
આમ,$\Delta H = \Delta U + (0.5)RT$,જે દર્શાવે છે કે $\Delta H > \Delta U$.
71
MediumMCQ
એક વાયુ $S.T.P.$ પર $2 \ L$ જગ્યા રોકે છે. તેને $300 \ J$ ઉષ્મા આપવામાં આવે છે,જેના કારણે તેનું કદ $1 \ atm$ ના બાહ્ય દબાણ વિરુદ્ધ $2.5 \ L$ સુધી વિસ્તરે છે. આંતરિક ઊર્જામાં થતો ફેરફાર $J$ માં કેટલો હશે?
A
$410.12$
B
$370.34$
C
$249.35$
D
$300.67$

Solution

(C) આપેલ છે: $V_1 = 2 \ L$,$V_2 = 2.5 \ L$,$q = +300 \ J$,$P_{ext} = 1 \ atm$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ: $\Delta U = q + W$.
થયેલ કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V = -P_{ext}(V_2 - V_1) = -1 \ atm \times (2.5 \ L - 2 \ L) = -0.5 \ L \cdot atm$.
રૂપાંતરણ: $1 \ L \cdot atm = 101.3 \ J$.
તેથી,$W = -0.5 \times 101.3 \ J = -50.65 \ J$.
આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફાર: $\Delta U = 300 \ J + (-50.65 \ J) = 249.35 \ J$.
72
MediumMCQ
આદર્શ વાયુના મુક્ત પ્રસરણ (free expansion) દરમિયાન તેની.......
A
આંતરિક ઉર્જામાં વધારો થાય છે.
B
એન્થાલ્પી ઘટે છે.
C
એન્થાલ્પીમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
D
એન્થાલ્પી ઘટીને શૂન્ય થાય છે.

Solution

(C) આદર્શ વાયુના શૂન્યાવકાશમાં મુક્ત પ્રસરણ માટે,બાહ્ય દબાણ $P_{ext} = 0$ હોય છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$q = 0$ (એડિબેટિક) અને $w = -P_{ext} \Delta V = 0$.
તેથી,આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $\Delta U = q + w = 0$.
આદર્શ વાયુની આંતરિક ઉર્જા માત્ર તાપમાન પર આધારિત હોવાથી,$\Delta U = 0$ નો અર્થ છે કે $\Delta T = 0$.
એન્થાલ્પીની વ્યાખ્યા $H = U + PV$ છે. આદર્શ વાયુ માટે,$H = U + nRT$.
$\Delta U = 0$ અને $\Delta T = 0$ હોવાથી,એન્થાલ્પીમાં ફેરફાર $\Delta H = \Delta U + nR\Delta T = 0 + 0 = 0$.
આમ,એન્થાલ્પીમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
73
MediumMCQ
$298 \ K$ તાપમાને $N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightarrow 2NH_{3(g)}$ પ્રક્રિયા માટે એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ $-92.38 \ kJ$ છે. તો $298 \ K$ તાપમાને આંતરિક ઉર્જાનો ફેરફાર $(\Delta U)$ કેટલા $kJ$ હશે?
A
$-92.38$
B
$-87.42$
C
$-97.34$
D
$-89.9$

Solution

(B) આપેલ પ્રક્રિયા $N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \rightarrow 2NH_{3(g)}$ છે.
વાયુમય મોલનો ફેરફાર $\Delta n_g = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 2 - (1 + 3) = 2 - 4 = -2$.
એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જાના ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ છે.
અહીં $\Delta H = -92.38 \ kJ$,$R = 8.314 \times 10^{-3} \ kJ \ K^{-1} \ mol^{-1}$ અને $T = 298 \ K$ છે.
કિંમતો મૂકતા: $-92.38 = \Delta U + (-2) \times (8.314 \times 10^{-3}) \times 298$.
$-92.38 = \Delta U - 4.959$.
$\Delta U = -92.38 + 4.959 = -87.421 \ kJ \approx -87.42 \ kJ$.
74
MediumMCQ
એક વાયુ $S.T.P.$ પર $2 \ L$ કદ ધરાવે છે. તે $300 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. જો દબાણ $1 \ atm$ હોય,તો તેનું કદ $2.5 \ L$ થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $(\Delta U)$ $Joule$ માં કેટલો થશે?
A
$350.3$
B
$249.5$
C
$150.35$
D
એકપણ નહિ

Solution

(B) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
આપેલ છે: $q = +300 \ J$ (શોષાયેલી ઉષ્મા).
કાર્ય $w = -P_{ext} \Delta V$.
$P_{ext} = 1 \ atm = 1.01325 \times 10^5 \ Pa$.
$\Delta V = V_f - V_i = 2.5 \ L - 2.0 \ L = 0.5 \ L = 0.5 \times 10^{-3} \ m^3$.
$w = -(1.01325 \times 10^5 \ Pa) \times (0.5 \times 10^{-3} \ m^3) = -50.66 \ J$.
$\Delta U = 300 \ J - 50.66 \ J = 249.34 \ J$.
આપેલા વિકલ્પો મુજબ નજીકનું મૂલ્ય આશરે $249.5 \ J$ છે.
75
EasyMCQ
$q$ અને $w$ બંને ....... વિધેય છે અને $q + w$ એ ....... વિધેય છે.
A
અવસ્થા,અવસ્થા
B
અવસ્થા,પથ
C
પથ,અવસ્થા
D
પથ,પથ

Solution

(C) $q$ (ઉષ્મા) અને $w$ (કાર્ય) બંને પથ વિધેય (path functions) છે કારણ કે તેમના મૂલ્યો પ્રક્રિયાના પથ પર આધાર રાખે છે.
જોકે,ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી,$q + w$ નો સરવાળો પણ એક અવસ્થા વિધેય છે.
76
EasyMCQ
પ્રક્રિયા $C_{(s)} + O_{2_{(g)}} \rightarrow CO_{2_{(g)}}$ માટે નીચેનામાંથી શું સાચું છે?
A
$\Delta H > \Delta U$
B
$\Delta H < \Delta U$
C
$\Delta H = \Delta U$
D
નક્કી કરી શકાતું નથી.

Solution

(C) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{(g)}RT$.
પ્રક્રિયા $C_{(s)} + O_{2_{(g)}} \rightarrow CO_{2_{(g)}}$ માટે,વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_{(g)} = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 1 - 1 = 0$ છે.
તેથી,$\Delta n_{(g)} = 0$ હોવાથી,સમીકરણ $\Delta H = \Delta U + (0)RT$ બને છે,જેનું સાદું રૂપ $\Delta H = \Delta U$ થાય છે.
77
EasyMCQ
પ્રક્રિયા $3O_{2(g)} \rightarrow 2O_{3(g)}$ માટે,$\Delta U - \Delta H$ નું મૂલ્ય ..... છે.
A
$-RT$
B
$-2RT$
C
$RT$
D
$2RT$

Solution

(C) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે:
$\Delta H = \Delta U + \Delta n_{(g)}RT$.
પ્રક્રિયા $3O_{2(g)} \rightarrow 2O_{3(g)}$ માટે,વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $(\Delta n_{(g)})$ નીચે મુજબ છે:
$\Delta n_{(g)} = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 2 - 3 = -1$.
આ કિંમત સમીકરણમાં મૂકતા:
$\Delta H = \Delta U + (-1)RT$
$\Delta H = \Delta U - RT$.
$\Delta U - \Delta H$ શોધવા માટે પદોને ગોઠવતા:
$\Delta U - \Delta H = RT$.
78
EasyMCQ
અચળ તાપમાન અને દબાણે પ્રક્રિયા $CO_{(g)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow CO_{2(g)}$ માટે નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
$\Delta H = \Delta U$
B
$\Delta H < \Delta U$
C
$\Delta H > \Delta U$
D
એકપણ નહીં

Solution

(B) વાયુરૂપ મોલની સંખ્યામાં થતો ફેરફાર $\Delta n_g = n_p - n_r = 1 - (1 + 0.5) = -0.5$ છે.
એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ છે.
$\Delta n_g$ ની કિંમત મૂકતા,$\Delta H = \Delta U - 0.5 RT$ મળે છે.
$\Delta n_g$ ઋણ હોવાથી,$\Delta H < \Delta U$ થાય છે.
79
EasyMCQ
જો સિસ્ટમ પર $5 \ kJ$ કાર્ય કરવામાં આવે અને સિસ્ટમ દ્વારા $1 \ kJ$ ઉષ્મા મુક્ત કરવામાં આવે,તો આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $kJ$ માં શોધો.
A
$2$
B
$3$
C
$4$
D
$5$

Solution

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ માટેની સંજ્ઞા પદ્ધતિ મુજબ:
સિસ્ટમ પર થયેલ કાર્ય $(w) = +5 \ kJ$
સિસ્ટમ દ્વારા મુક્ત થયેલ ઉષ્મા $(q) = -1 \ kJ$
આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ નીચે મુજબ મળે છે:
$\Delta U = q + w$
$\Delta U = -1 \ kJ + 5 \ kJ = 4 \ kJ$
80
MediumMCQ
સાચો સંબંધ કયો છે?
A
$\Delta H + P\Delta V = \Delta V$
B
$\Delta H - \Delta nRT = \Delta E$
C
$\Delta E + \Delta nRT = \Delta P$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) રાસાયણિક પ્રક્રિયા માટે એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta E)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચેના સમીકરણ દ્વારા આપવામાં આવે છે:
$\Delta H = \Delta E + \Delta n_{g}RT$
આ સમીકરણને ફરીથી ગોઠવતા,આપણને મળે છે:
$\Delta H - \Delta n_{g}RT = \Delta E$
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.
81
MediumMCQ
દળ અને ઉર્જાનું સંરક્ષણ શેના દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે?
A
$1^{st}$ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો નિયમ
B
ઉર્જા સંરક્ષણનો નિયમ
C
દળ સંરક્ષણનો નિયમ
D
$1^{st}$ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમનું સુધારેલું સ્વરૂપ

Solution

(D) દળ અને ઉર્જાનું સંરક્ષણ $1^{st}$ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમના સુધારેલા સ્વરૂપ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,જે આઈન્સ્ટાઈનના સમીકરણ $E = mc^2$ મુજબ દળ અને ઉર્જાની સમાનતાને ધ્યાનમાં લે છે.
82
MediumMCQ
એક વાયુને સારી રીતે ઇન્સ્યુલેટેડ પાત્રમાં $2.5 \ atm$ ના અચળ બાહ્ય દબાણ સામે $2.50 \ L$ ના પ્રારંભિક કદથી $4.50 \ L$ ના અંતિમ કદ સુધી વિસ્તરણ કરવા દેવામાં આવે છે. વાયુની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U$ જૂલમાં .............. $J$ હશે.
A
$-500$
B
$-505$
C
$+505$
D
$1136.25$

Solution

(B) અપ્રતિવર્તી વિસ્તરણ પ્રક્રિયા માટે,કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલ છે $P_{ext} = 2.5 \ atm$,$V_i = 2.50 \ L$,અને $V_f = 4.50 \ L$.
$W = -2.5 \ atm \times (4.50 \ L - 2.50 \ L) = -2.5 \times 2.0 = -5.0 \ L \ atm$.
$1 \ L \ atm = 101.3 \ J$ હોવાથી,$W = -5.0 \times 101.3 \ J = -505 \ J$.
પાત્ર સારી રીતે ઇન્સ્યુલેટેડ હોવાથી,પ્રક્રિયા એડિયાબેટિક છે,તેથી $q = 0$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + W$.
તેથી,$\Delta U = 0 + (-505 \ J) = -505 \ J$.
83
EasyMCQ
$100\ ^oC$ તાપમાને પાણી માટે બાષ્પીભવનની પ્રમાણિત એન્થાલ્પી $\Delta_{vap}H^o$ નું મૂલ્ય $40.66\ kJ\ mol^{-1}$ છે. $100\ ^oC$ તાપમાને પાણીના બાષ્પીભવન માટે આંતરિક ઉર્જાનો ફેરફાર ($kJ\ mol^{-1}$ માં) કેટલો થશે? (ધારો કે પાણીની વરાળ આદર્શ વાયુ તરીકે વર્તે છે)
A
$+ 37.56$
B
$-43.76$
C
$+43.76$
D
$+ 40.66$

Solution

(A) પ્રક્રિયા: $H_2O_{(l)} \longrightarrow H_2O_{(g)}$.
એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ: $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$.
અહીં,$\Delta H = 40.66\ kJ\ mol^{-1}$,$T = 373\ K$,અને $\Delta n_g = 1$.
$R = 8.314 \times 10^{-3}\ kJ\ K^{-1}\ mol^{-1}$ લેતા:
$40.66 = \Delta U + (1 \times 8.314 \times 10^{-3} \times 373)$.
$40.66 = \Delta U + 3.101$.
$\Delta U = 40.66 - 3.101 = 37.559\ kJ\ mol^{-1} \approx 37.56\ kJ\ mol^{-1}$.
84
MediumMCQ
એડિયાબેટિક (adiabatic) સ્થિતિમાં આદર્શ વાયુના મુક્ત વિસ્તરણ (free expansion) માટે નીચેનામાંથી કયો વિકલ્પ સાચો છે?
A
$q = 0, \Delta T \neq 0, W = 0$
B
$q \neq 0, \Delta T = 0, W = 0$
C
$q = 0, \Delta T = 0, W = 0$
D
$q = 0, \Delta T < 0, W \neq 0$

Solution

(C) આદર્શ વાયુના મુક્ત વિસ્તરણ માટે,પ્રક્રિયા એડિયાબેટિક છે,તેથી $q = 0$.
વિસ્તરણ શૂન્ય બાહ્ય દબાણ $(P_{ext} = 0)$ ની વિરુદ્ધ થાય છે,તેથી કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V = 0$ થાય છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + W$. $q = 0$ અને $W = 0$ હોવાથી,$\Delta U = 0$ થાય છે.
આદર્શ વાયુ માટે,આંતરિક ઉર્જા $U$ માત્ર તાપમાનનું વિધેય છે,તેથી $\Delta U = 0$ નો અર્થ છે કે $\Delta T = 0$.
85
MediumMCQ
$298 \ K$ તાપમાને તેના તત્વોમાંથી કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$ ના નિર્માણ માટે $(\Delta H - \Delta U)$ નું મૂલ્ય ............. $J \ mol^{-1}$ છે. $(R = 8.314 \ J \ K^{-1} \ mol^{-1})$
A
$- 2477.57$
B
$2477.57$
C
$-1238.78$
D
$1238.78$

Solution

(D) $CO$ ના નિર્માણ માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ:
$C_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow CO_{(g)}$
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$.
સમીકરણને ગોઠવતા,$\Delta H - \Delta U = \Delta n_g RT$.
અહીં,$\Delta n_g$ એ વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં થતો ફેરફાર છે:
$\Delta n_g = n_{p(g)} - n_{r(g)} = 1 - \frac{1}{2} = \frac{1}{2}$.
કિંમતો મૂકતા:
$\Delta H - \Delta U = \frac{1}{2} \times 8.314 \times 298 = 1238.78 \ J \ mol^{-1}$.
86
MediumMCQ
ધારો કે પાણીની વરાળ એક આદર્શ વાયુ છે,તો $1\, bar$ દબાણ અને $100\, ^{\circ}C$ તાપમાને $1\, mol$ પાણીનું બાષ્પીભવન થાય ત્યારે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ કેટલો હશે? (આપેલ છે: $1\, bar$ અને $373\, K$ તાપમાને પાણીની બાષ્પીભવનની મોલર એન્થાલ્પી $= 41\, kJ\, mol^{-1}$ અને $R = 8.3\, J\, mol^{-1}\, K^{-1}$) .............. $kJ\, mol^{-1}$
A
$41$
B
$4.100$
C
$3.7904$
D
$37.904$

Solution

(D) પ્રક્રિયા છે: $H_2O(l) \rightarrow H_2O(g)$.
વાયુના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_g = 1 - 0 = 1$ છે.
આપેલ છે: $\Delta H = 41\, kJ\, mol^{-1} = 41000\, J\, mol^{-1}$,$T = 373\, K$,અને $R = 8.3\, J\, mol^{-1}\, K^{-1}$.
સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ નો ઉપયોગ કરતા,$\Delta U = \Delta H - \Delta n_g RT$ મળે.
$\Delta U = 41000\, J\, mol^{-1} - (1 \times 8.3\, J\, mol^{-1}\, K^{-1} \times 373\, K)$.
$\Delta U = 41000 - 3095.9 = 37904.1\, J\, mol^{-1}$.
$kJ\, mol^{-1}$ માં ફેરવતા,$\Delta U = 37.9041\, kJ\, mol^{-1}$ મળે.
87
MediumMCQ
$0.04 \ mol$ આદર્શ વાયુ ધરાવતું પિસ્ટન $37.0 \ ^oC$ ના અચળ તાપમાને $50.0 \ mL$ થી $375 \ mL$ સુધી પ્રતિવર્તી રીતે વિસ્તરણ પામે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન તે $208 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. આ પ્રક્રિયા માટે $q$ અને $w$ ના મૂલ્યો કેટલા હશે?
$(R = 8.314 \ J/mol \ K) \ (\ln 7.5 = 2.01)$
A
$q = +208 \ J, \ w = -208 \ J$
B
$q = -208 \ J, \ w = -208 \ J$
C
$q = -208 \ J, \ w = +208 \ J$
D
$q = +208 \ J, \ w = +208 \ J$

Solution

(A) આદર્શ વાયુના સમતાપી પ્રતિવર્તી વિસ્તરણ માટે,આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $\Delta U = 0$ થાય છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
$\Delta U = 0$ હોવાથી,$q = -w$ થાય.
તંત્ર $208 \ J$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે,તેથી $q = +208 \ J$.
તેથી,$w = -q = -208 \ J$.
આમ,$q$ અને $w$ ના મૂલ્યો અનુક્રમે $+208 \ J$ અને $-208 \ J$ થશે.
88
EasyMCQ
$\Delta U$ એ કોના બરાબર છે?
A
સમકદ કાર્ય (Isochoric work)
B
સમદાબી કાર્ય (Isobaric work)
C
એડિયાબેટિક કાર્ય (Adiabatic work)
D
સમતાપી કાર્ય (Isothermal work)

Solution

(C) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = Q + W$.
એડિયાબેટિક પ્રક્રિયામાં,તંત્ર અને પર્યાવરણ વચ્ચે ઉષ્માની કોઈ આપ-લે થતી નથી,તેથી $Q = 0$.
તેથી,$\Delta U = W_{\text{adiabatic}}$.
89
MediumMCQ
$298 \ K$ તાપમાને અને અચળ દબાણે નીચેની પ્રક્રિયા માટે ઉષ્મા ફેરફાર $+7.3 \ kcal$ છે: $A_2B_{(s)} \to 2A_{(s)} + 1/2B_{2(g)}$,$\Delta H = +7.3 \ kcal$. અચળ કદે ઉષ્મા ફેરફાર કેટલો હશે?
A
$7.3 \ kcal$
B
$7.3 \ kcal$ થી વધુ
C
$7.3 \ kcal$ થી ઓછો
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(C) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta E)$ વચ્ચેનો સંબંધ: $\Delta H = \Delta E + \Delta n_g RT$,જ્યાં $\Delta n_g$ એ વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં થતો ફેરફાર છે.
પ્રક્રિયા માટે: $A_2B_{(s)} \to 2A_{(s)} + 1/2B_{2(g)}$,$\Delta n_g = (1/2) - 0 = 0.5 \ mol$.
આપેલ છે: $\Delta H = +7.3 \ kcal$,$T = 298 \ K$,અને $R \approx 0.002 \ kcal \ K^{-1} \ mol^{-1}$.
કિંમતો મૂકતા: $\Delta E = \Delta H - \Delta n_g RT = 7.3 - (0.5 \times 0.002 \times 298) = 7.3 - 0.298 = 7.002 \ kcal$.
આમ,$7.002 \ kcal < 7.3 \ kcal$,તેથી અચળ કદે ઉષ્મા ફેરફાર $(\Delta E)$ એ $7.3 \ kcal$ થી ઓછો છે.
90
MediumMCQ
આદર્શ એકપરમાણ્વીય વાયુના બે મોલને $300 \ K$ થી $200 \ K$ સુધી એડિબેટિકલી (ઉષ્મા અવાહક રીતે) અને પ્રતિવર્તી રીતે વિસ્તરણ કરવા દેવામાં આવે છે. સિસ્ટમમાં થયેલ કાર્ય $... \ kJ$ છે $(C_V = 12.5 \ J/K/mol)$.
A
$-12.5$
B
$-2.5$
C
$-6.25$
D
$500$

Solution

(B) એડિબેટિક પ્રક્રિયા માટે, થયેલ કાર્ય $(w)$ એ આંતરિક ઉર્જામાં થતા ફેરફાર $(\Delta U)$ જેટલું હોય છે.
$w = \Delta U = n C_V \Delta T$
આપેલ છે:
$n = 2 \ mol$
$C_V = 12.5 \ J/K/mol$
$\Delta T = T_f - T_i = 200 \ K - 300 \ K = -100 \ K$
$w = 2 \ mol \times 12.5 \ J/K/mol \times (-100 \ K)$
$w = -2500 \ J$
$kJ$ માં રૂપાંતરિત કરતા:
$w = -2500 / 1000 = -2.5 \ kJ$.
91
MediumMCQ
એક વાયુ $S.T.P.$ પર $1.5 \ L$ કદ ધરાવે છે. તેને $300 \ J$ ઉષ્મા આપવામાં આવે છે જેથી તેનું કદ $1 \ atm$ દબાણે $2 \ L$ થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે $\Delta U$ નું મૂલ્ય ..... જૂલ છે.
A
$249.5$
B
$160.8$
C
$236.8$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
અહીં,$q = +300 \ J$ (તંત્રને ઉષ્મા આપવામાં આવે છે).
કાર્ય $w = -P_{ext} \Delta V$.
આપેલ છે કે $P_{ext} = 1 \ atm = 101.3 \ kPa$ અને $\Delta V = (2 - 1.5) \ L = 0.5 \ L$.
$w = -1 \ atm \times 0.5 \ L = -0.5 \ L \cdot atm$.
કારણ કે $1 \ L \cdot atm = 101.3 \ J$,તેથી $w = -0.5 \times 101.3 \ J = -50.65 \ J$.
તેથી,$\Delta U = 300 \ J - 50.65 \ J = 249.35 \ J$.
આપેલા વિકલ્પો મુજબ નજીકનું મૂલ્ય $249.5 \ J$ છે.
92
DifficultMCQ
એક આદર્શ વાયુ ચાર થર્મોડાયનેમિક અવસ્થાઓ ધરાવતી ચક્રીય પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. આ દરેક પ્રક્રિયામાં સામેલ ઉષ્મા $(Q)$ અને કાર્ય $(W)$ ના મૂલ્યો નીચે મુજબ છે:
$Q_1 = 6000 \, J, Q_2 = -5500 \, J, Q_3 = -3000 \, J, Q_4 = 3500 \, J$
$W_1 = 2500 \, J, W_2 = -1000 \, J, W_3 = -1200 \, J, W_4 = x \, J$
વાયુ દ્વારા થયેલ કુલ કાર્ય અને વાયુ દ્વારા શોષાયેલ કુલ ઉષ્માનો ગુણોત્તર $\eta$ છે. $|x|$ અને $\eta$ ના મૂલ્યો અનુક્રમે કેટલા થશે?
A
$500; 7.5\%$
B
$1300; 10.5\%$
C
$1000; 21\%$
D
કોઈ નહીં

Solution

(B) ચક્રીય પ્રક્રિયા માટે,આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $\Delta U = 0$ થાય છે.
થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = Q_{net} + W_{net} = 0$,જેનો અર્થ છે કે $Q_{net} = -W_{net}$.
$Q_{net} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 = 6000 - 5500 - 3000 + 3500 = 1000 \, J$.
$W_{net} = W_1 + W_2 + W_3 + W_4 = 2500 - 1000 - 1200 + x = 300 + x$.
$Q_{net} = -W_{net}$ હોવાથી,$1000 = -(300 + x)$,જે આપણને $x = -1300 \, J$ આપે છે. તેથી,$|x| = 1300 \, J$.
વાયુ દ્વારા શોષાયેલ કુલ ઉષ્મા એ ધન ઉષ્મા મૂલ્યોનો સરવાળો છે: $Q_{abs} = Q_1 + Q_4 = 6000 + 3500 = 9500 \, J$.
થયેલ કુલ કાર્ય $W_{net} = 300 + (-1300) = -1000 \, J$ છે. કાર્યનું મૂલ્ય $|W_{net}| = 1000 \, J$ છે.
$\eta = \frac{|W_{net}|}{Q_{abs}} = \frac{1000}{9500} \approx 0.10526 = 10.53\%$.
93
DifficultMCQ
વાયુ અવસ્થાની પ્રક્રિયા $A_{2(g)} + B_{2(g)} \rightarrow 2AB_{(g)}$ માટે જે અચળ દબાણ અને તાપમાને થાય છે અને જ્યાં બધા વાયુઓ આદર્શ રીતે વર્તે છે,તો નીચેનામાંથી કયું સાચું હોવું જોઈએ?
A
$\Delta H = 0$
B
$\Delta H \neq \Delta U$
C
$\Delta G = 0$
D
$\left[ \frac{\partial (\Delta_r H)}{\partial T} \right]_P = 0$

Solution

(B) આદર્શ વાયુ પ્રક્રિયા માટે,એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U)$ વચ્ચેનો સંબંધ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_g RT$ છે.
પ્રક્રિયા $A_{2(g)} + B_{2(g)} \rightarrow 2AB_{(g)}$ માં,વાયુમય ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $\Delta n_g = 2 - (1 + 1) = 0$ છે.
તેથી,$\Delta H = \Delta U$ થાય છે.
94
DifficultMCQ
$2 \ L$ થી $5 \ L$ ના કદ સુધીના એડિબેટિક મુક્ત વિસ્તરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન એક મોલ આદર્શ વાયુના આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ગણો.
A
$0.6 \ J$
B
$80.79 \ J$
C
$60.79 \ J$
D
શૂન્ય

Solution

(D) એડિબેટિક પ્રક્રિયા માટે,ઉષ્મા વિનિમય $q = 0$ છે.
મુક્ત વિસ્તરણ પ્રક્રિયામાં,વાયુ શૂન્ય બાહ્ય દબાણ સામે વિસ્તરણ પામે છે,તેથી થયેલ કાર્ય $w = 0$ છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
કારણ કે $q = 0$ અને $w = 0$ બંને છે,તેથી આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U = 0 + 0 = 0$ થાય છે.
તેથી,એડિબેટિક મુક્ત વિસ્તરણ દરમિયાન આદર્શ વાયુ માટે આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર શૂન્ય છે.
95
MediumMCQ
$350 \ K$ અને $2 \ atm$ પર વરાળની એન્થાલ્પી પ્રવાહી કરતા $10 \ kcal/mole$ વધારે છે. આપેલી પરિસ્થિતિઓમાં,વરાળ અને પ્રવાહીની આંતરિક ઉર્જાનો તફાવત $...... \ cal$ હશે.
A
$10700$
B
$-9300$
C
$9300$
D
$-10700$

Solution

(C) એન્થાલ્પી ફેરફાર અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર વચ્ચેનો સંબંધ સમીકરણ $\Delta H = \Delta U + \Delta n_{g}RT$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
આપેલ છે:
$\Delta H = 10 \ kcal/mole = 10000 \ cal/mole$.
$T = 350 \ K$.
પ્રવાહી થી વરાળના તબક્કાના ફેરફાર માટે,$\Delta n_{g} = 1$.
કિંમતો મૂકતા:
$10000 = \Delta U + (1 \times 2 \times 350)$.
$10000 = \Delta U + 700$.
$\Delta U = 10000 - 700 = 9300 \ cal$.
96
EasyMCQ
આદર્શ વાયુની આંતરિક ઉર્જા શેમાં વધે છે?
A
એડિયાબેટિક (સમઉષ્મીય) સંકોચન
B
સમતાપી વિસ્તરણ
C
સમદાબ સંકોચન
D
એડિયાબેટિક (સમઉષ્મીય) વિસ્તરણ

Solution

(A) આદર્શ વાયુ માટે,આંતરિક ઉર્જા $U$ એ માત્ર તાપમાન $T$ નું વિધેય છે.
એડિયાબેટિક પ્રક્રિયામાં,ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો પ્રથમ નિયમ $\Delta U = q + w$ છે. $q = 0$ હોવાથી,$\Delta U = w$ થાય.
સંકોચન દરમિયાન,તંત્ર પર કાર્ય થાય છે,તેથી $w > 0$.
તેથી,$\Delta U > 0$,જેનો અર્થ છે કે એડિયાબેટિક સંકોચન દરમિયાન આંતરિક ઉર્જામાં વધારો થાય છે.
97
EasyMCQ
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ $(1^{st})$ નિયમ માટે,સાચો વિકલ્પ પસંદ કરો.
A
બંધ તંત્રની ઉર્જા અચળ હોય છે.
B
$1^{st}$ નિયમ સામાન્ય રીતે ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમ તરીકે ઓળખાય છે,એટલે કે ઉર્જાનું સર્જન કે વિનાશ શક્ય નથી.
C
તે ફક્ત પ્રતિવર્તી પ્રક્રિયાઓ માટે જ લાગુ પડે છે.
D
બંને $(A)$ અને $(B)$.

Solution

(D) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો પ્રથમ $(1^{st})$ નિયમ એ ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમનું વિધાન છે.
તે જણાવે છે કે ઉર્જાનું સર્જન કે વિનાશ કરી શકાતો નથી,જોકે તેને એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.
અલગ કરેલા (isolated) તંત્ર માટે,કુલ ઉર્જા અચળ રહે છે.
બંધ તંત્ર માટે,આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U = q + w$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જે ઉર્જા સંરક્ષણના સિદ્ધાંત સાથે સુસંગત છે.
તેથી,ઉર્જા સંરક્ષણના નિયમ વિશેનું વિધાન અને બંધ તંત્રમાં ઉર્જાનો ખ્યાલ બંને આ નિયમના મૂળભૂત પાસાઓ છે.
98
MediumMCQ
તાપીય રીતે અલગ કરેલા પાત્ર (કેલરીમીટર) માં રહેલા પ્રવાહીના નમૂનાને આસપાસના મોટર સાથે જોડાયેલા યાંત્રિક જોડાણ દ્વારા $2 \ hr$ સુધી હલાવવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા માટે:
A
$w < 0; q = 0; \Delta U = 0$
B
$w > 0; q > 0; \Delta U > 0$
C
$w < 0; q > 0; \Delta U = 0$
D
$w > 0; q = 0; \Delta U > 0$

Solution

(D) પાત્ર તાપીય રીતે અલગ કરેલું છે,તેથી આસપાસ સાથે કોઈ ઉષ્માનો વિનિમય થતો નથી,એટલે કે $q = 0$.
યાંત્રિક સ્ટરર દ્વારા સિસ્ટમ પર કાર્ય કરવામાં આવે છે,તેથી સંજ્ઞા પ્રણાલી મુજબ,$w > 0$.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = q + w$.
કારણ કે $q = 0$ અને $w > 0$,તેથી $\Delta U = w > 0$ થાય છે.
આમ,સિસ્ટમની આંતરિક ઉર્જામાં વધારો થાય છે.
99
MediumMCQ
$298 \ K$ તાપમાને પ્રક્રિયા ધ્યાનમાં લો:
$H_{2(g)} + Cl_{2(g)} \to 2HCl_{(g)}, \Delta H^o = -185 \ kJ$
આ પ્રક્રિયા માટે $\Delta U^o$ શું છે? .....$kJ$
A
$0$
B
$-185$
C
$370$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) એન્થાલ્પી ફેરફાર $(\Delta H^o)$ અને આંતરિક ઉર્જા ફેરફાર $(\Delta U^o)$ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે મુજબ છે: $\Delta H^o = \Delta U^o + \Delta n_g RT$.
પ્રથમ,વાયુરૂપ ઘટકોના મોલની સંખ્યામાં ફેરફાર $(\Delta n_g)$ ગણો:
$\Delta n_g = \sum n_{g, \text{products}} - \sum n_{g, \text{reactants}}$
$\Delta n_g = 2 - (1 + 1) = 2 - 2 = 0$.
$\Delta n_g = 0$ હોવાથી,સમીકરણ આ મુજબ બનશે:
$\Delta H^o = \Delta U^o + (0)RT$
$\Delta H^o = \Delta U^o$.
આપેલ છે કે $\Delta H^o = -185 \ kJ$,તેથી $\Delta U^o = -185 \ kJ$.
100
MediumMCQ
એક આદર્શ વાયુનું ચોક્કસ દળ $80 \ kJ$ ઉષ્માનું શોષણ કરે છે અને વાયુનું $25 \ bar$ ના અચળ દબાણે $2 \ L$ થી $10 \ L$ સુધી વિસ્તરણ થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન વાયુ માટે $\Delta U$ નું મૂલ્ય $kJ$ માં કેટલું હશે? $(1 \ bar-L = 100 \ J)$
A
$280$
B
$-120$
C
$60$
D
$100$

Solution

(C) તંત્ર દ્વારા શોષાયેલી ઉષ્મા $Q = +80 \ kJ$ છે.
વિસ્તરણ દરમિયાન વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્ય $W = -P_{ext} \Delta V$ સૂત્ર દ્વારા મળે છે.
અહીં $P = 25 \ bar$ અને $\Delta V = (10 \ L - 2 \ L) = 8 \ L$ છે.
$W = -25 \ bar \times 8 \ L = -200 \ bar-L$.
$1 \ bar-L = 100 \ J = 0.1 \ kJ$ હોવાથી,$W = -200 \times 0.1 \ kJ = -20 \ kJ$ થાય.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના પ્રથમ નિયમ મુજબ,$\Delta U = Q + W$.
$\Delta U = 80 \ kJ + (-20 \ kJ) = 60 \ kJ$.

Thermodynamics — First law of thermodynamics · Frequently Asked Questions

1Are these Thermodynamics questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a Thermodynamics Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.