Basic of Thermodynamics and Zeroth Law Questions in Gujarati

(D) થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયામાં થયેલ કાર્ય $W = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV$ સંકલન દ્વારા આપવામાં આવે છે.
થર્મોડાયનેમિક્સમાં,કાર્ય એ પથ વિધેય (path function) છે,અવસ્થા વિધેય (state function) નથી.
આનો અર્થ એ છે કે થયેલ કાર્યનું મૂલ્ય માત્ર પ્રારંભિક અવસ્થા $(P_1, V_1, T_1)$ અને અંતિમ અવસ્થા $(P_2, V_2, T_2)$ પર જ નહીં,પરંતુ આ બે અવસ્થાઓ વચ્ચે જવા માટે અનુસરવામાં આવેલા ચોક્કસ પથ અથવા પ્રક્રિયા પર પણ આધાર રાખે છે.
તેથી,સાચો જવાબ પ્રારંભિક અવસ્થા,અંતિમ અવસ્થા અને પથ છે.

(D) થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્થિતિ તેના સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આદર્શ વાયુ જેવી સરળ સિસ્ટમ માટે,અવસ્થાનું સમીકરણ $PV = nRT$ છે.
સ્ટેટ પોસ્ટ્યુલેટ મુજબ,સરળ સંકુચિત સિસ્ટમની સ્થિતિ નક્કી કરવા માટે આપણે ઓછામાં ઓછા બે સ્વતંત્ર તીવ્ર ગુણધર્મોની જરૂર છે.
તેથી,એક જ ચલ ($P$,$V$,અથવા $T$) સિસ્ટમની સ્થિતિને અનન્ય રીતે નક્કી કરવા માટે અપૂરતું છે.
આમ,વિકલ્પ $(D)$ સાચો જવાબ છે.

(D) થર્મોડાયનેમિક કોઓર્ડિનેટ્સ એ એવા ચલ છે જે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્થિતિને વ્યાખ્યાયિત કરે છે,જેમ કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,અને તાપમાન $(T)$.
$R$ એ સાર્વત્રિક વાયુ અચળાંક છે,જે એક મૂળભૂત ભૌતિક અચળાંક છે અને તે સિસ્ટમની સ્થિતિનો ચલ કોઓર્ડિનેટ નથી.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.

(D) સિસ્ટમની થર્મોડાયનેમિક સ્થિતિ સ્ટેટ ફંક્શન્સ (State Functions) દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે,જેમ કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,તાપમાન $(T)$,અને આંતરિક ઉર્જા $(U)$. આ પરિમાણો માત્ર સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે,તે સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે અપનાવેલા માર્ગ પર નહીં.
કાર્ય $(W)$ એ પાથ ફંક્શન (Path Function) છે,સ્ટેટ ફંક્શન નથી. તે પ્રક્રિયા દરમિયાન સિસ્ટમ અને તેની આસપાસના વાતાવરણ વચ્ચે સ્થાનાંતરિત થતી ઉર્જાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે,અને તેનું મૂલ્ય થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયા દરમિયાન અપનાવેલા ચોક્કસ માર્ગ પર આધાર રાખે છે. તેથી,કાર્ય એ દ્રવ્યની થર્મોડાયનેમિક સ્થિતિને લાક્ષણિકતા આપતું નથી.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,જે રાશિઓ માત્ર સિસ્ટમની અવસ્થા પર આધાર રાખે છે અને તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે લીધેલા પથ પર આધાર રાખતી નથી,તેને સ્ટેટ ફંક્શન (અવસ્થા વિધેય) કહેવામાં આવે છે.
તાપમાન $(T)$ અને આંતરિક ઉર્જા $(U)$ એ સ્ટેટ ફંક્શન છે.
કાર્ય $(W)$ અને ઉષ્મા $(Q)$ એ પથ વિધેય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ પ્રક્રિયા અથવા લીધેલા પથ પર આધાર રાખે છે.
આમ,તાપમાન અને ઉર્જા બંને સ્ટેટ ફંક્શન હોવાથી,તેઓ પથ પર આધાર રાખતા નથી.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સનો $Zeroth$ (શૂન્યમો) નિયમ જણાવે છે કે જો બે તંત્રો એક ત્રીજા તંત્ર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.
આ નિયમ તાપમાનના ખ્યાલ માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે.
જ્યારે થર્મોમીટર કોઈ પદાર્થ સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,ત્યારે તે તે પદાર્થનું તાપમાન દર્શાવે છે.
તેથી,પદાર્થની ગરમી કે ઠંડીના અંશ તરીકે તાપમાનનું માપન મૂળભૂત રીતે થર્મોડાયનેમિક્સના $Zeroth$ નિયમ પર આધારિત છે.

(C) થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની અવસ્થા પૂરતી સંખ્યામાં સ્ટેટ વેરિયેબલ્સને મૂલ્યો આપીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
થર્મોડાયનેમિક્સમાં,સિસ્ટમની આંતરિક અવસ્થા દબાણ $p$,કદ $V$ અને તાપમાન $T$ જેવી માપી શકાય તેવી રાશિઓ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.
આ ચલો એક અવસ્થાના સમીકરણ (equation of state) દ્વારા સંબંધિત છે.
તેથી,સંતુલનમાં રહેલી સિસ્ટમની અવસ્થા તેના દબાણ,કદ અને તાપમાનને સ્પષ્ટ કરીને સંપૂર્ણ રીતે દર્શાવી શકાય છે.

(C) ચક્રીય પ્રક્રિયામાં, તંત્ર પ્રક્રિયાઓની શ્રેણી પૂર્ણ કર્યા પછી તેની પ્રારંભિક અવસ્થામાં પાછું આવે છે.
આંતરિક ઉર્જા $(U)$ એ અવસ્થા વિધેય હોવાથી, તે માત્ર તંત્રની અવસ્થા પર આધાર રાખે છે, ન કે લીધેલા માર્ગ પર.
ચક્રીય પ્રક્રિયામાં પ્રારંભિક અવસ્થા અને અંતિમ અવસ્થા સમાન હોવાથી, આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $(\Delta U)$ $0$ થાય છે.
તેથી, સમગ્ર ચક્ર દરમિયાન વાયુની આંતરિક ઉર્જા અચળ રહે છે.

(D) થર્મોડાયનેમિક્સના $Zeroth$ નિયમ અને ઉષ્મા પ્રસરણના સિદ્ધાંતો અનુસાર,ઉષ્મા હંમેશા ઊંચા તાપમાનવાળા પદાર્થમાંથી નીચા તાપમાનવાળા પદાર્થ તરફ વહે છે.
જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક હીટરનું એલિમેન્ટ ઠંડું પડીને તેના આસપાસના વાતાવરણના તાપમાન જેટલું થઈ જાય છે,ત્યારે એલિમેન્ટ અને આસપાસના વાતાવરણ વચ્ચેનો તાપમાનનો તફાવત શૂન્ય થઈ જાય છે.
ઉષ્મા પ્રસરણનો દર તાપમાનના તફાવત પર આધારિત હોવાથી,જ્યારે બંનેના તાપમાન સમાન હોય ત્યારે ઉષ્માનો કોઈ ચોખ્ખો પ્રવાહ વહેતો નથી.
તેથી,એલિમેન્ટ વધુ ઠંડું પડતું અટકી જાય છે અને તે આસપાસના વાતાવરણના તાપમાને સ્થિર રહે છે.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સની આધુનિક સમજ પહેલાં,ઉષ્માને $caloric$ નામના એક સૂક્ષ્મ,અદ્રશ્ય અને વજનહીન પ્રવાહી તરીકે ગણવામાં આવતી હતી.
એવું માનવામાં આવતું હતું કે આ $caloric$ પ્રવાહી પદાર્થના છિદ્રોમાં ભરાયેલું હોય છે.
આ સિદ્ધાંત મુજબ,જ્યારે ગરમ પદાર્થ અને ઠંડા પદાર્થને સંપર્કમાં લાવવામાં આવે,ત્યારે $caloric$ પ્રવાહી ગરમ પદાર્થમાંથી ઠંડા પદાર્થમાં વહેતું હતું,જ્યાં સુધી તેમના $caloric$ સ્તરો (જેને આપણે હવે તાપમાન કહીએ છીએ) સમાન ન થાય.

(N/A) આધુનિક ખ્યાલમાં,ઉષ્માને પ્રવાહી માનવાની થિયરી (કેલોરિક થિયરી) ને નકારી કાઢવામાં આવી હતી.
આ સંદર્ભમાં એક મહત્વપૂર્ણ પ્રયોગ બેન્જામિન થોમસન (કાઉન્ટ રમફોર્ડ) દ્વારા $1798$ માં કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે પિત્તળની તોપમાં કાણું પાડતી વખતે (boring) પુષ્કળ પ્રમાણમાં ઉષ્મા ઉત્પન્ન થાય છે.
વધુ મહત્વની વાત એ છે કે,ઉત્પન્ન થયેલી ઉષ્માનું પ્રમાણ ડ્રિલની ધાર પર નહીં,પરંતુ કરવામાં આવેલા યાંત્રિક કાર્ય પર આધારિત હતું.
કેલોરિક થિયરી મુજબ,વધુ ધારદાર ડ્રિલ ધાતુના છિદ્રોમાંથી વધુ 'કેલોરિક' પ્રવાહી બહાર કાઢશે તેવી અપેક્ષા હતી,પરંતુ આવું જોવા મળ્યું ન હતું.
આ અવલોકનોની સમજૂતી એ છે કે ઉષ્મા એ ઉર્જાનું એક સ્વરૂપ છે,અને આ પ્રયોગે ઉર્જાનું એક સ્વરૂપમાંથી બીજા સ્વરૂપમાં,ખાસ કરીને યાંત્રિક કાર્યમાંથી ઉષ્મામાં રૂપાંતર દર્શાવ્યું હતું.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક્સ એ ભૌતિકવિજ્ઞાનની એક શાખા છે જે ઉષ્મા,તાપમાન અને ઉષ્મા તથા ઉર્જાના અન્ય સ્વરૂપો વચ્ચેના આંતર-રૂપાંતરણના ખ્યાલો સાથે સંબંધિત છે.
થર્મોડાયનેમિક્સ એ એક મેક્રોસ્કોપિક (સ્થૂળ) વિજ્ઞાન છે જે જથ્થાબંધ તંત્રો સાથે કામ કરે છે અને તે દ્રવ્યના આણ્વિક બંધારણ સાથે સંબંધિત નથી.
થર્મોડાયનેમિક વર્ણનમાં તંત્રના પ્રમાણમાં ઓછા મેક્રોસ્કોપિક ચલોનો સમાવેશ થાય છે,જે સામાન્ય રીતે સીધા માપી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,વાયુના માઇક્રોસ્કોપિક વર્ણનમાં વાયુના તમામ અણુઓના યામ અને વેગનો ઉલ્લેખ કરવો પડે.
થર્મોડાયનેમિક્સ દ્વારા,વાયુના મેક્રોસ્કોપિક જથ્થાઓ જેવા કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,તાપમાન $(T)$,દળ $(m)$ અને સંઘટન માપી શકાય છે.

(D) પિત્તળની તોપમાં કાણું પાડવાનો પ્રયોગ બેન્જામિન થોમ્પસન (કાઉન્ટ રમફોર્ડ) દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે અવલોકન કર્યું કે જ્યાં સુધી ઘોડાઓ દ્વારા બોરિંગ ટૂલ ફેરવવા માટે યાંત્રિક કાર્ય કરવામાં આવતું હતું,ત્યાં સુધી પિત્તળની તોપમાં સતત ઉષ્મા ઉત્પન્ન થતી હતી.
આ પ્રયોગે 'કેલોરિક સિદ્ધાંત' (જે સૂચવે છે કે ઉષ્મા એક પ્રવાહી છે) ને ખોટો સાબિત કર્યો અને દર્શાવ્યું કે યાંત્રિક કાર્યનું ઉષ્મામાં રૂપાંતર થઈ શકે છે.
આમ,તે એવા નિષ્કર્ષ પર દોરી જાય છે કે ઉષ્મા એ ઉર્જાનું એક સ્વરૂપ છે અને યાંત્રિક કાર્ય ઉષ્માને સમતુલ્ય છે.

(N/A) મિકેનિક્સમાં સંતુલનનો અર્થ એ છે કે સિસ્ટમ પર લાગતું કુલ બાહ્ય બળ અને કુલ બાહ્ય ટોર્ક શૂન્ય છે.
થર્મોડાયનેમિક્સમાં સંતુલનનો અર્થ એ છે કે સિસ્ટમને લાક્ષણિકતા આપતા મેક્રોસ્કોપિક ચલો (જેમ કે દબાણ,કદ,તાપમાન અને રચના) સમય સાથે બદલાતા નથી.
કોઈ સિસ્ટમ સંતુલન અવસ્થામાં છે કે નહીં તે આસપાસના વાતાવરણ અને સિસ્ટમને આસપાસના વાતાવરણથી અલગ કરતી દીવાલની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે.
ઉદાહરણ તરીકે,એક બંધ સખત પાત્રમાં રહેલો વાયુ,જે તેની આસપાસના વાતાવરણથી સંપૂર્ણપણે અલગ (insulated) હોય અને જેના દબાણ,કદ,તાપમાન,દળ અને રચનાના મૂલ્યો સમય સાથે બદલાતા ન હોય,તે થર્મોડાયનેમિક સંતુલન અવસ્થામાં છે.

(N/A) ધારો કે બે વાયુઓ $A$ અને $B$ બે અલગ-અલગ પાત્રોમાં છે. આપેલ દળના વાયુ માટે દબાણ અને કદને તેના બે સ્વતંત્ર ચલ તરીકે પસંદ કરી શકાય છે.
ધારો કે વાયુ $A$ અને $B$ ના દબાણ અને કદ અનુક્રમે $(P_{A}, V_{A})$ અને $(P_{B}, V_{B})$ છે.
પ્રથમ,બંને સિસ્ટમને નજીક રાખવામાં આવે છે પરંતુ એક એડિબેટિક (ઉષ્મા અવાહક) દીવાલ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે,જે એકમાંથી બીજામાં ઉષ્મા ઉર્જાના પ્રવાહને મંજૂરી આપતી નથી. આ આકૃતિ $(a)$ માં દર્શાવેલ છે.
હવે,ધારો કે વાયુ $A$ અને $B$ ને અલગ કરતી એડિબેટિક દીવાલને ડાયાથર્મિક (ઉષ્મા વાહક) દીવાલ દ્વારા બદલવામાં આવે છે,જે ઉષ્મા ઉર્જાને એક વાયુમાંથી બીજા વાયુમાં વહેવા દે છે. આ આકૃતિ $(b)$ માં દર્શાવેલ છે.
તે જોવા મળે છે કે સિસ્ટમ $A$ અને $B$ ના મેક્રોસ્કોપિક ચલો આપમેળે બદલાય છે જ્યાં સુધી બંને સિસ્ટમ સંતુલન સ્થિતિ પ્રાપ્ત ન કરે. ત્યારબાદ તેમની સ્થિતિમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી.
બંને વાયુઓના દબાણ અને કદના ચલો બદલાઈને $(P_{A}^{\prime}, V_{A}^{\prime})$ અને $(P_{B}^{\prime}, V_{B}^{\prime})$ થાય છે,જેથી $A$ અને $B$ ની નવી સ્થિતિઓ એકબીજા સાથે સંતુલનમાં હોય છે. હવે એકમાંથી બીજામાં કોઈ ચોખ્ખો ઉર્જા પ્રવાહ થતો નથી. આ સ્થિતિને ઉષ્મીય સંતુલન કહેવામાં આવે છે.
ઉષ્મીય સંતુલનમાં,બંને સિસ્ટમનું તાપમાન સમાન હોય છે.

(A) જો કોઈ તંત્રના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો (જેમ કે દબાણ $P$,કદ $V$,અને તાપમાન $T$) સમય સાથે બદલાતા ન હોય,તો તે તંત્ર સંતુલન અવસ્થામાં છે તેમ કહેવાય.
આ ગુણધર્મોને અવસ્થા ચલ (state variables) અથવા અવસ્થા વિધેયો કહેવામાં આવે છે.
તેથી,તંત્ર સંતુલન અવસ્થામાં છે કે નહીં તેનો આધાર તેના અવસ્થા ચલ પર રહેલો છે.

(B) જ્યારે બે તંત્રોના તાપમાન સમાન હોય અને સમય સાથે બદલાતા ન હોય,ત્યારે તેઓ ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે તેમ કહેવાય.
$1$. જ્યારે તેઓ ઉષ્મીય સંપર્કમાં હોય ત્યારે બંને તંત્રો વચ્ચે ઉષ્માનો કોઈ ચોખ્ખો પ્રવાહ વહેતો નથી.
$2$. તંત્રોના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો,જેમ કે દબાણ અને કદ,સમય સાથે અચળ રહે છે.
$3$. ઉષ્મીય સંતુલન એ એક સંક્રામક ગુણધર્મ છે,જે થર્મોડાયનેમિક્સના શૂન્ય ક્રમના નિયમનો આધાર બનાવે છે.

(B) ના,સિસ્ટમને સંતુલનમાં લાવવા માટે કદ અને દબાણમાં ફેરફાર કરવો જરૂરી નથી.
હકીકતમાં,થર્મોડાયનેમિક સંતુલનની વ્યાખ્યા એ છે કે સિસ્ટમના મેક્રોસ્કોપિક સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ,જેમ કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,અને તાપમાન $(T)$,સમય સાથે બદલાતા નથી.
જો કોઈ સિસ્ટમ પહેલેથી જ સંતુલનમાં હોય,તો તેનું દબાણ અને કદ અચળ હોય છે.
જો કોઈ સિસ્ટમ સંતુલનમાં ન હોય,તો તે કુદરતી રીતે સમય જતાં વિકસિત થશે જ્યાં સુધી તેના ગુણધર્મો (જેમ કે $P$ અને $V$) અચળ ન થઈ જાય,જે બિંદુએ તે સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે.
તેથી,સંતુલન એ આ ચલોની અચળતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે,તેમને બદલવાની ક્રિયા દ્વારા નહીં.

(N/A) કોઈ તંત્ર તેના પરિસર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે કે નહીં તે જાણવા માટે ત્રીજા તંત્ર (પદાર્થ) નો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
આકૃતિ $(a)$ માં તંત્ર $A$ અને $B$ ને એક અવાહક દીવાલ (adiabatic wall) દ્વારા અલગ કરવામાં આવ્યા છે અને બંને ત્રીજા તંત્ર $C$ ના સંપર્કમાં છે, જે વાહક દીવાલ (diathermic wall) દ્વારા અલગ પડે છે. આ સમગ્ર રચના એક અવાહક દીવાલથી ઘેરાયેલી છે.
જ્યાં સુધી તંત્ર $A$ અને $B$ એ $C$ સાથે ઉષ્મીય સંતુલન પ્રાપ્ત ન કરે ત્યાં સુધી તંત્રની અવસ્થાઓ (મેક્રોસ્કોપિક ચલ રાશિઓ) બદલાતી નથી.
આ કર્યા પછી, ધારો કે $A$ અને $B$ વચ્ચેની અવાહક દીવાલને વાહક દીવાલ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, જ્યારે $C$ ને $A$ અને $B$ થી અવાહક દીવાલ દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે, જે આકૃતિ $(b)$ માં દર્શાવેલ છે, તો $A$ અને $B$ ની અવસ્થાઓ બદલાતી નથી.
આનો અર્થ એ છે કે તેઓ એકબીજા સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે. આ થર્મોડાયનેમિક્સના શૂન્યમા નિયમનો આધાર છે. તેથી, આ નિયમ નીચે મુજબ લખવામાં આવે છે:
"જે તંત્રો અલગ-અલગ રીતે ત્રીજા તંત્ર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય, તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે." આ થર્મોડાયનેમિક્સનો શૂન્યમો નિયમ છે.
$R. H. Fowler$ એ $1931$ માં થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ અને બીજા નિયમોના ઘણા સમય પછી શૂન્યમા નિયમનું સૂત્રીકરણ કર્યું હતું.
શૂન્યમો નિયમ સ્પષ્ટપણે સૂચવે છે કે જ્યારે બે તંત્રો $A$ અને $B$ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય, ત્યારે કોઈ એવી ભૌતિક રાશિ હોવી જોઈએ જે બંને માટે સમાન મૂલ્ય ધરાવતી હોય.
આ ચલ, જેનું મૂલ્ય ઉષ્મીય સંતુલનમાં રહેલા બે તંત્રો માટે સમાન હોય છે, તેને તાપમાન $(T)$ કહેવામાં આવે છે.
આમ, જો $A$ અને $B$ અલગ-અલગ રીતે $C$ સાથે સંતુલનમાં હોય, તો $T_{A} = T_{C}$ અને $T_{B} = T_{C}$. આ સૂચવે છે કે $T_{A} = T_{B}$. એટલે કે, તંત્ર $A$ અને $B$ પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે.
આમ, આ નિયમ પરથી નીચે મુજબનું તારણ કાઢી શકાય છે: "તાપમાન નામની એક મહત્વપૂર્ણ ભૌતિક રાશિ અસ્તિત્વ ધરાવે છે."

(A) થર્મોડાયનેમિક્સનો શૂન્ય નિયમ બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી રાલ્ફ એચ. ફાઉલર દ્વારા $1930$ ના દાયકામાં આપવામાં આવ્યો હતો. આ નિયમ મુજબ,જો બે સિસ્ટમ ત્રીજી સિસ્ટમ સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તે બંને એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે. આ નિયમ તાપમાનની વ્યાખ્યા માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે.

(B) ઉષ્મીય સંતુલન એ એક એવી સ્થિતિ છે જેમાં ઉષ્મીય સંપર્કમાં રહેલી બે કે તેથી વધુ સિસ્ટમ વચ્ચે ચોખ્ખી ઉષ્મા ઉર્જાની આપ-લે થતી નથી.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના શૂન્ય ક્રમના નિયમ મુજબ,જ્યારે બે સિસ્ટમ ઉષ્મીય સંપર્કમાં હોય,ત્યારે ઉષ્મા ઊંચા તાપમાનવાળી સિસ્ટમમાંથી નીચા તાપમાનવાળી સિસ્ટમ તરફ વહે છે.
આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી બંને સિસ્ટમ સમાન તાપમાને ન પહોંચે.
એકવાર તાપમાન સમાન થઈ જાય,પછી ચોખ્ખી ઉષ્માની આપ-લે શૂન્ય થઈ જાય છે અને સિસ્ટમ ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે તેમ કહેવાય છે.

(N/A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો શૂન્યમો નિયમ જણાવે છે કે જો બે તંત્રો,$A$ અને $B$,દરેક ત્રીજા તંત્ર $C$ સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તંત્રો $A$ અને $B$ પણ એકબીજા સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.
ઉષ્મીય સંતુલનનો અર્થ એ છે કે જ્યારે તેઓ સંપર્કમાં હોય ત્યારે તેમની વચ્ચે ઉષ્માનો કોઈ ચોખ્ખો પ્રવાહ વહેતો નથી,જેનો અર્થ એ છે કે તેઓ સમાન તાપમાને હોવા જોઈએ.

(B) થર્મોડાયનેમિક્સના શૂન્ય ક્રમના નિયમ (Zeroth Law of Thermodynamics) મુજબ,જો બે સિસ્ટમ $A$ અને $B$ દરેક ત્રીજી સિસ્ટમ $C$ સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો $A$ અને $B$ પણ એકબીજા સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.
આનો અર્થ એ છે કે ત્રણેય સિસ્ટમ સમાન તાપમાને છે.
તેથી,સાચું વિધાન એ છે કે $A$ અને $B$ એકબીજા સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે.

(N/A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો શૂન્ય ક્રમનો નિયમ આપણને તાપમાનના ખ્યાલ તરફ દોરી જાય છે.
તાપમાન એ પદાર્થની 'ગરમી' (hotness) નું માપદંડ છે.
જ્યારે બે પદાર્થોને ઉષ્મીય સંપર્કમાં રાખવામાં આવે ત્યારે તે ઉષ્માના વહનની દિશા નક્કી કરે છે.
ઉષ્મા હંમેશા ઊંચા તાપમાનવાળા પદાર્થથી નીચા તાપમાનવાળા પદાર્થ તરફ વહે છે.
જ્યારે બંને પદાર્થોના તાપમાન સમાન થાય ત્યારે આ વહન અટકી જાય છે; આ સ્થિતિને ઉષ્મીય સંતુલન (thermal equilibrium) કહેવામાં આવે છે.

(N/A) દરેક જથ્થાત્મક તંત્ર મોટી સંખ્યામાં અણુઓનું બનેલું હોય છે.
આંતરિક ઉર્જા એ આ અણુઓની ગતિ-ઉર્જા અને સ્થિતિ-ઉર્જાનો સરવાળો છે.
થર્મોડાયનેમિક્સમાં,સમગ્ર તંત્રની ગતિ-ઉર્જા સુસંગત નથી.
આમ,આંતરિક ઉર્જા એ સંદર્ભ ફ્રેમમાં અણુઓની ગતિ-ઉર્જા અને સ્થિતિ-ઉર્જાનો સરવાળો છે,જેની સાપેક્ષમાં તંત્રનું દ્રવ્યમાન કેન્દ્ર સ્થિર હોય છે.
તેથી,આંતરિક ઉર્જા તંત્રના અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત ગતિ સાથે સંકળાયેલી છે.
આંતરિક ઉર્જા $U$ એ તંત્રનો મેક્રોસ્કોપિક ચલ છે.
તે માત્ર તંત્રની અવસ્થા પર આધાર રાખે છે,તે અવસ્થા કેવી રીતે પ્રાપ્ત થઈ તેના પર નહીં.
તંત્રની આંતરિક ઉર્જા $U$ એ થર્મોડાયનેમિક અવસ્થા ચલનું ઉદાહરણ છે; તેનું મૂલ્ય માત્ર તંત્રની આપેલી અવસ્થા પર આધાર રાખે છે,તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે લીધેલા માર્ગ પર નહીં.
આમ,આપેલા વાયુના જથ્થાની આંતરિક ઉર્જા તેના દબાણ,કદ અને તાપમાનના ચોક્કસ મૂલ્યો દ્વારા વર્ણવેલ તેની અવસ્થા પર આધાર રાખે છે,પરંતુ વાયુની આ અવસ્થા કેવી રીતે આવી તેના પર આધાર રાખતી નથી.
જો આપણે વાયુમાં રહેલા નાના આંતર-આણ્વીય બળોને અવગણીએ,તો વાયુની આંતરિક ઉર્જા એ તેના અણુઓની વિવિધ અસ્તવ્યસ્ત ગતિઓ સાથે સંકળાયેલી ગતિ-ઉર્જાનો સરવાળો છે.
આકૃતિ $(a)$ માં,જ્યારે બોક્સ સ્થિર હોય ત્યારે વાયુની આંતરિક ઉર્જા $U$ એ તેના અણુઓની ગતિ-ઉર્જા અને સ્થિતિ-ઉર્જાનો સરવાળો છે. સ્થાનાંતરિત,ભ્રમણીય અને કંપન જેવી વિવિધ પ્રકારની ગતિને કારણે થતી ગતિ-ઉર્જાનો $U$ માં સમાવેશ કરવાનો છે.
આકૃતિ $(b)$ માં,જો બોક્સ કોઈ વેગ સાથે ગતિ કરતું હોય,તો સમગ્ર બોક્સની ગતિ-ઉર્જાનો $U$ માં સમાવેશ કરવાનો નથી.

(N/A) ઉષ્મા અને કાર્ય એ તંત્રમાં ઉર્જા સ્થાનાંતરિત કરવાની બે અલગ રીતો છે,જેના પરિણામે તેની આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર થાય છે.
$(a)$ ઉષ્મા એ તંત્ર અને આસપાસના વાતાવરણ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને કારણે થતું ઉર્જાનું સ્થાનાંતર છે.
$(b)$ કાર્ય એ એવી પદ્ધતિઓ દ્વારા લાવવામાં આવતું ઉર્જાનું સ્થાનાંતર છે (દા.ત.,પિસ્ટન સાથે જોડાયેલ વજનને ઉપર કે નીચે કરીને પિસ્ટનને ખસેડવું) જેમાં તાપમાનનો આવો તફાવત સામેલ હોતો નથી.
આકૃતિ મુજબ,ધારો કે વાયુના તંત્રનું ચોક્કસ દળ એક સિલિન્ડરમાં છે.
વાયુની અવસ્થા (સરેરાશ આંતરિક ઉર્જા) $U$ તંત્રની અવસ્થા બદલવાની બે રીતો દ્વારા બદલાઈ શકે છે અને તેથી તંત્રની આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર થાય છે:
$(i)$ વાયુ ધરાવતા સિલિન્ડરને ગરમ કરીને અથવા સિલિન્ડરને ઊંચા તાપમાન ધરાવતા પદાર્થના સંપર્કમાં રાખીને,તાપમાનના તફાવતને કારણે ગરમ પદાર્થમાંથી વાયુમાં થોડી ઉષ્મા વહે છે. તેથી,વાયુની આંતરિક ઉર્જા વધે છે.
$(ii)$ સિલિન્ડરના પિસ્ટનને દબાવીને. જો તંત્ર પર કાર્ય કરવામાં આવે (દા.ત.,વાયુને સંકોચવું),તો વાયુની આંતરિક ઉર્જા વધે છે.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની અવસ્થા તેની આંતરિક ઉર્જા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે,ઉષ્મા દ્વારા નહીં. ઉદાહરણ તરીકે,'આપેલ અવસ્થામાં વાયુ પાસે ચોક્કસ માત્રામાં ઉષ્મા છે' તેવું વિધાન તેટલું જ અર્થહીન છે જેટલું 'આપેલ અવસ્થામાં વાયુ પાસે ચોક્કસ માત્રામાં કાર્ય છે' તેવું વિધાન. તેનાથી વિપરીત,'આપેલ અવસ્થામાં વાયુ પાસે ચોક્કસ માત્રામાં આંતરિક ઉર્જા છે' તે એક માન્ય વિધાન છે.
તેવી જ રીતે,'સિસ્ટમને ચોક્કસ માત્રામાં ઉષ્મા આપવામાં આવી' અથવા 'સિસ્ટમ દ્વારા ચોક્કસ માત્રામાં કાર્ય કરવામાં આવ્યું' તેવા વિધાનો સંપૂર્ણપણે અર્થપૂર્ણ છે.
ટૂંકમાં,થર્મોડાયનેમિક્સમાં ઉષ્મા અને કાર્ય એ અવસ્થા વિધેયો (state variables) નથી. તે સિસ્ટમમાં ઉર્જાના સ્થાનાંતરણની રીતો છે જેના પરિણામે તેની આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર થાય છે. ઉષ્મા એ ઉર્જાના સ્થાનાંતરણની રીત છે,જ્યારે આંતરિક ઉર્જા એ અવસ્થા વિધેય (state function) છે.

(N/A) તંત્રની આંતરિક ઉર્જા એ તંત્રમાં રહેલી તમામ સૂક્ષ્મ સ્વરૂપોની ઉર્જાનો સરવાળો છે.
તેમાં અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત ગતિ (સ્થાનાંતરિત,ભ્રમણીય અને કંપન) ને કારણે તેમની ગતિ ઉર્જા અને આંતર-આણ્વિય બળો તથા અણુઓની રચના સાથે સંકળાયેલી સ્થિતિ ઉર્જાનો સમાવેશ થાય છે.
આંતરિક ઉર્જા એ અવસ્થા વિધેય છે,જેનો અર્થ છે કે તે માત્ર તંત્રની વર્તમાન અવસ્થા (જે દબાણ,કદ અને તાપમાન જેવા ચલો દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થાય છે) પર આધાર રાખે છે,તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે અપનાવેલા માર્ગ પર નહીં.
તેને $U$ સંજ્ઞા વડે દર્શાવવામાં આવે છે.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં આંતરિક ઉર્જા $(U)$ એ અવસ્થા વિધેય (state function) છે.
આનો અર્થ એ છે કે તંત્રની આંતરિક ઉર્જા માત્ર તેની વર્તમાન અવસ્થા (જે દબાણ $P$,કદ $V$ અને તાપમાન $T$ જેવા ચલો દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થાય છે) પર આધાર રાખે છે અને તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે લીધેલા માર્ગથી સ્વતંત્ર છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(A) ઉષ્માને એક તંત્ર અને તેના પર્યાવરણ વચ્ચે અથવા બે તંત્રો વચ્ચે સ્થાનાંતરિત થતી ઉર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે,જે તેમની વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતને કારણે થાય છે.
તે એક પથ વિધેય (path function) છે,જેનો અર્થ છે કે તેનું મૂલ્ય માત્ર અવસ્થા પર જ નહીં,પરંતુ તે અવસ્થા સુધી પહોંચવા માટે અપનાવવામાં આવેલી પ્રક્રિયા પર આધાર રાખે છે.
થર્મોડાયનેમિક્સમાં,જ્યારે ઉષ્મા $(Q)$ તંત્રમાં ઉમેરવામાં આવે ત્યારે તેને ધન ગણવામાં આવે છે અને જ્યારે તે તંત્ર દ્વારા મુક્ત કરવામાં આવે ત્યારે તેને ઋણ ગણવામાં આવે છે.

(C) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,ઉષ્માને તાપમાનના તફાવતને કારણે તંત્ર અને તેની આસપાસના વાતાવરણ વચ્ચે વહન પામતી ઉર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
તે પથ વિધેય (path function) છે,અવસ્થા વિધેય (state function) નથી.
તેથી,કોઈ તંત્ર ઉષ્મા 'ધરાવતું' નથી.
તેના બદલે,તંત્ર 'આંતરિક ઉર્જા' ધરાવે છે,જે એક અવસ્થા વિધેય છે.
જ્યારે તાપમાનના તફાવતને કારણે તંત્રની સીમાઓ પરથી ઉર્જાનું સ્થાનાંતરણ થાય છે,ત્યારે તેને ઉષ્મા કહેવામાં આવે છે.
આમ,સાચો જવાબ એ છે કે કોઈ તંત્ર ઉષ્મા કે ઉષ્મા ઉર્જા ધરાવતું નથી.

(TRUE) આ વિધાન $True$ (સાચું) છે.
ઉષ્મા એ કોઈ ભૌતિક પદાર્થ કે દ્રવ્ય નથી જેને કોઈ પદાર્થની અંદર સંગ્રહિત કરી શકાય.
તેના બદલે,ઉષ્મા એ પ્રસરણ પામતી ઉર્જાનું એક સ્વરૂપ છે.
તે તાપમાનના તફાવતને કારણે તંત્ર અને તેના પર્યાવરણ વચ્ચે સ્થાનાંતરિત થતી ઉર્જા છે.
એકવાર ઉર્જાનું સ્થાનાંતરણ થઈ જાય,પછી તે તંત્રમાં આંતરિક ઉર્જા તરીકે સંગ્રહિત થાય છે,ઉષ્મા તરીકે નહીં.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં, તંત્રને તેના અવસ્થા વિધેયો જેવા કે આંતરિક ઉર્જા $(U)$, દબાણ $(P)$, કદ $(V)$ અને તાપમાન $(T)$ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
કાર્ય $(W)$ અને ઉષ્મા $(Q)$ એ પથ વિધેયો છે, અવસ્થા વિધેયો નથી.
આનો અર્થ એ છે કે કાર્ય અને ઉષ્મા એ વહન દરમિયાનની ઉર્જા છે; તેઓ તંત્રની અંદર સંગ્રહિત ગુણધર્મો તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી.
તંત્ર આંતરિક ઉર્જા ધરાવે છે, જે એક અવસ્થા વિધેય છે.
તેથી, સાચું વિધાન છે: "તંત્ર આંતરિક ઉર્જા ધરાવે છે, પરંતુ તે કાર્ય કે ઉષ્મા ધરાવતું નથી."

(N/A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,સંજ્ઞા પ્રણાલીઓ સિસ્ટમના પરિપ્રેક્ષ્યના આધારે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:
$1$. ઉષ્મા $(Q)$:
- જો સિસ્ટમને ઉષ્મા આપવામાં આવે,તો $Q$ ધન હોય છે $(Q > 0)$.
- જો સિસ્ટમમાંથી ઉષ્મા દૂર કરવામાં આવે,તો $Q$ ઋણ હોય છે $(Q < 0)$.
$2$. કાર્ય $(W)$:
- જો સિસ્ટમ દ્વારા કાર્ય કરવામાં આવે (વિસ્તરણ),તો $W$ ધન હોય છે $(W > 0)$.
- જો સિસ્ટમ પર કાર્ય કરવામાં આવે (સંકોચન),તો $W$ ઋણ હોય છે $(W < 0)$.

(N/A) અલગ કરેલી સિસ્ટમ એ એક એવી ભૌતિક સિસ્ટમ છે જે તેના આસપાસના વાતાવરણ સાથે દ્રવ્ય અથવા ઉર્જા (ઉષ્મા અથવા કાર્ય) ની કોઈ આપ-લે કરતી નથી.
આવી સિસ્ટમમાં,કુલ ઉર્જા અને કુલ દળ સમયની સાથે અચળ રહે છે.
ગાણિતિક રીતે,અલગ કરેલી સિસ્ટમ માટે,આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $\Delta U = 0$ અને દળમાં ફેરફાર $\Delta m = 0$ થાય છે.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક તંત્રની દરેક સંતુલિત અવસ્થાને કેટલીક મેક્રોસ્કોપિક ચલરાશિઓના ચોક્કસ મૂલ્યો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે,જેને અવસ્થા ચલરાશિઓ કહેવામાં આવે છે.
વાયુની સંતુલિત અવસ્થા દબાણ,કદ,તાપમાન અને દળ (અને જો વાયુઓનું મિશ્રણ હોય તો તેનું બંધારણ) ના મૂલ્યો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
થર્મોડાયનેમિક તંત્ર હંમેશા સંતુલનમાં હોતું નથી. શૂન્યાવકાશમાં મુક્ત રીતે વિસ્તરણ પામતો વાયુ સંતુલિત અવસ્થામાં હોતો નથી.
આકૃતિ $(a)$ માં દર્શાવ્યા મુજબના બોક્સના વિભાજનમાં,એક બાજુ વાયુ ભરેલો છે અને બીજી બાજુ કોઈ વાયુ નથી. જો વિભાજનને અચાનક દૂર કરવામાં આવે,તો તે વાયુના મુક્ત વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે અને વાયુનું દબાણ સમાન ન પણ હોઈ શકે.
આકૃતિ $(b)$ માં દર્શાવ્યા મુજબના સિલિન્ડરમાં,વિસ્ફોટક રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી પસાર થતું વાયુઓનું મિશ્રણ સંતુલિત અવસ્થામાં હોતું નથી અને અહીં તેનું તાપમાન અને દબાણ સમાન હોતા નથી.
અંતે,વાયુ સમાન તાપમાન અને દબાણ પ્રાપ્ત કરે છે અને તેના પર્યાવરણ સાથે તાપીય અને યાંત્રિક સંતુલન પ્રાપ્ત કરે છે.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક અવસ્થાનું સમીકરણ એ અવસ્થા ચલો (state variables) વચ્ચેનો ગાણિતિક સંબંધ છે જે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સંતુલન અવસ્થાનું વર્ણન કરે છે.
સામાન્ય પ્રવાહી સિસ્ટમ માટે,અવસ્થા ચલો સામાન્ય રીતે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$ અને તાપમાન $(T)$ છે.
અવસ્થાનું સમીકરણ $f(P, V, T) = 0$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
આદર્શ વાયુ માટે,અવસ્થાનું સમીકરણ આદર્શ વાયુના નિયમ દ્વારા આપવામાં આવે છે: $PV = nRT$,જ્યાં $n$ એ મોલની સંખ્યા છે અને $R$ એ સાર્વત્રિક વાયુ અચળાંક છે.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક સ્ટેટ વેરીએબલ્સના બે પ્રકારો છે:
$(1)$ એક્સટેન્સિવ (વિસ્તૃત) વેરીએબલ્સ અને $(2)$ ઇન્ટેન્સિવ (તીવ્ર) વેરીએબલ્સ.
એક્સટેન્સિવ વેરીએબલ્સ સિસ્ટમમાં રહેલા દ્રવ્યના જથ્થા અથવા કદ પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે: આંતરિક ઉર્જા $U$,કદ $V$,કુલ દળ $M$ અને એન્ટ્રોપી $S$.
ઇન્ટેન્સિવ વેરીએબલ્સ સિસ્ટમમાં રહેલા દ્રવ્યના જથ્થા કે કદથી સ્વતંત્ર હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે: દબાણ $P$,તાપમાન $T$ અને ઘનતા $\rho$.
તેમની વચ્ચેનો તફાવત સમજવા માટે,સંતુલન અવસ્થામાં રહેલી એક સિસ્ટમનો વિચાર કરો અને કલ્પના કરો કે તેને બે સમાન ભાગોમાં વહેંચવામાં આવે છે. જે વેરીએબલ્સ દરેક ભાગ માટે બદલાતા નથી તે ઇન્ટેન્સિવ છે,જ્યારે જે વેરીએબલ્સના મૂલ્યો અડધા થઈ જાય છે તે એક્સટેન્સિવ છે.
આ વર્ગીકરણનો ઉપયોગ કરીને થર્મોડાયનેમિક સમીકરણોની સુસંગતતા તપાસવી ઉપયોગી છે. ઉદાહરણ તરીકે,સમીકરણ $\Delta Q = \Delta U + P \Delta V$ માં,તમામ પદો એક્સટેન્સિવ છે. જોકે દબાણ $P$ એ ઇન્ટેન્સિવ છે અને $\Delta V$ એ એક્સટેન્સિવ છે,પરંતુ તેમનો ગુણાકાર $P \Delta V$ એ એક એક્સટેન્સિવ વેરીએબલ છે.

(A) થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સંતુલન સ્થિતિ તેના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો,જેમ કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,અને તાપમાન $(T)$ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. આ ગુણધર્મોને સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ અથવા સ્ટેટ ફંક્શન્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પાથ ફંક્શન્સ (જેમ કે કાર્ય અને ઉષ્મા) થી વિપરીત,સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ ફક્ત સિસ્ટમની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે,તે સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે અપનાવેલા માર્ગ પર નહીં.

(C) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,સિસ્ટમની અવસ્થા તેના સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ જેવા કે દબાણ $(P)$,કદ $(V)$,તાપમાન $(T)$ અને આંતરિક ઉર્જા $(U)$ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
આ ચલો સ્વતંત્ર નથી; તેઓ સ્ટેટના સમીકરણ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે,જેમ કે આદર્શ વાયુ માટે $(PV = nRT)$.
તેથી,જો પૂરતી સંખ્યામાં સ્ટેટ વેરિયેબલ્સના મૂલ્યો જાણીતા હોય,તો અન્ય મૂલ્યો આપમેળે નક્કી થઈ જાય છે.
આમ,સ્ટેટ વેરિયેબલ્સ એકબીજા પર આધારિત છે અને સ્ટેટના સમીકરણ દ્વારા જોડાયેલા છે.

(A) થર્મોડાયનેમિક્સમાં,સિસ્ટમની સ્થિતિનું વર્ણન કરવા માટે વપરાતા ચલોને સ્ટેટ વેરીએબલ્સ અથવા થર્મોડાયનેમિક વેરીએબલ્સ કહેવામાં આવે છે.
$1$. વિસ્તૃત (Extensive) ચલ: આ એવા ગુણધર્મો છે જેમના મૂલ્યો સિસ્ટમના કદ અથવા વિસ્તાર (એટલે કે,હાજર દ્રવ્યનો જથ્થો) પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણોમાં દળ,કદ,આંતરિક ઉર્જા અને એન્ટ્રોપીનો સમાવેશ થાય છે.
$2$. તીવ્ર (Intensive) ચલ: આ એવા ગુણધર્મો છે જેમના મૂલ્યો સિસ્ટમના કદ અથવા વિસ્તારથી સ્વતંત્ર હોય છે. ઉદાહરણોમાં તાપમાન,દબાણ અને ઘનતાનો સમાવેશ થાય છે.
આ ચલો થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની મેક્રોસ્કોપિક સ્થિતિને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં પાયાના છે.

(N/A) થર્મોડાયનેમિક્સનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત એ થર્મોડાયનેમિક્સનો $0^{th}$ નિયમ છે,જે જણાવે છે કે જો બે સિસ્ટમ એક ત્રીજી સિસ્ટમ સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે. આ નિયમ તાપમાનની વ્યાખ્યા માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે.

(B) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો શૂન્ય ક્રમનો નિયમ જણાવે છે કે જો બે તંત્રો ત્રીજા તંત્ર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.
આ નિયમ તાપમાનના ખ્યાલ માટે પાયાનો આધાર પૂરો પાડે છે.
તે સૂચવે છે કે તાપમાન એ એક એવો ગુણધર્મ છે જે નક્કી કરે છે કે કોઈ તંત્ર બીજા તંત્ર સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં છે કે નહીં.

(N/A) વિસ્તૃત રાશિ એ એવી ભૌતિક રાશિ છે જેનું મૂલ્ય તંત્રમાં રહેલા દ્રવ્યના જથ્થા અથવા કદના પ્રમાણમાં હોય છે. થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયામાં થયેલું કાર્ય દબાણ $P$ અને કદ $V$ ના સંકલન દ્વારા આપવામાં આવે છે,જે $W = \int P \, dV$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. દબાણ $P$ એ તીવ્ર (intensive) રાશિ છે (જે દ્રવ્યના જથ્થા પર આધારિત નથી) અને કદ $V$ એ વિસ્તૃત (extensive) રાશિ છે (જે દ્રવ્યના જથ્થાના પ્રમાણમાં હોય છે),તેથી તેમનો ગુણાકાર (અથવા તેમના ગુણાકારનું સંકલન) એક વિસ્તૃત રાશિ આપે છે. તેથી,કાર્ય એ એક વિસ્તૃત રાશિ છે.

(B) ના,કોઈ તંત્ર ઉષ્મા ધરાવી શકતું નથી. ઉષ્માને તાપમાનના તફાવતને કારણે તંત્ર અને તેના પર્યાવરણ વચ્ચે વહન પામતી ઉર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. તે એક પથ વિધેય (path function) છે,અવસ્થા વિધેય નથી. તેથી,તે એક પ્રક્રિયા છે,કોઈ એવો ગુણધર્મ નથી જે તંત્ર પાસે હોય.

(N/A) હા,દરેક તંત્ર પાસે ઉષ્મીય ઊર્જા હોય છે. ઉષ્મીય ઊર્જા એ તંત્રના ઘટક કણો (પરમાણુઓ અથવા અણુઓ) ની અસ્તવ્યસ્ત ગતિને કારણે રહેલી આંતરિક ઊર્જા છે. જ્યાં સુધી તંત્રનું તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્ય $(0 \ K)$ થી ઉપર હોય,ત્યાં સુધી તેના કણો પાસે ગતિઊર્જા હોય છે,જે ઉષ્મીય ઊર્જા તરીકે પ્રગટ થાય છે.

(A) ઉષ્મા એ તાપમાનના તફાવતને કારણે તંત્ર અને તેની આસપાસના વાતાવરણ વચ્ચે વહન પામતી ઉર્જાનું એક સ્વરૂપ છે. તે પદાર્થની અંદર રહેલો કોઈ ગુણધર્મ કે વસ્તુ નથી. પદાર્થમાં આંતરિક ઉર્જા હોય છે,ઉષ્મા નહીં. તેથી,આ વિધાન સાચું છે.

(A) જ્યારે વસ્તુઓને લાંબા સમય સુધી (રાત્રિભર) બંધ રૂમમાં રાખવામાં આવે છે,ત્યારે તેઓ આસપાસની હવા સાથે ઉષ્માની આપ-લે કરે છે જ્યાં સુધી તેઓ ઉષ્મીય સંતુલન પ્રાપ્ત ન કરે.
થર્મોડાયનેમિક્સના શૂન્ય ક્રમના નિયમ મુજબ,જો બે સિસ્ટમ ત્રીજી સિસ્ટમ સાથે ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય,તો તેઓ એકબીજા સાથે પણ ઉષ્મીય સંતુલનમાં હોય છે.
ત્રણેય વસ્તુઓ એક જ રૂમમાં હોવાથી,તેઓ અંતે રૂમના તાપમાન જેટલું જ તાપમાન પ્રાપ્ત કરશે.
તેથી,$T_1 = T_2 = T_3$.

(C) સાચું વિધાન $(C)$ છે.
ઉષ્મા એ ઉર્જાનું એવું સ્વરૂપ છે જે તાપમાનના તફાવતને કારણે બે તંત્ર અથવા પદાર્થો વચ્ચે સ્થાનાંતરિત થાય છે. તે એક ક્ષણિક ઘટના છે,જેનો અર્થ છે કે તે ફક્ત વહન દરમિયાન જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. કોઈ પદાર્થમાં ઉષ્મા 'રહેલી' હોતી નથી; તેના બદલે,પદાર્થમાં આંતરિક ઉર્જા હોય છે. તેથી,વિકલ્પો $(A)$ અને $(B)$ વૈચારિક રીતે ખોટા છે કારણ કે તે ઉષ્માને અવસ્થા વિધેય અથવા પદાર્થના ગુણધર્મ તરીકે ગણે છે.