கற்றலின் ந�ோககஙகள்:

இந்த அலகில் மோணவரகள் அறிநது ககோள்்ள இருப்பது • வெப்பம், வெலை மற்றும் வெப்பநிலை இெற் • நல்லியல்பு ெொயு விதிகள் • தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் ்பற்றிய கருத்து • திட, திரெ மற்றும் ெொயுககளின் வெப்ப விரிவு • வ்பொருள்களின் ்பல்வெறு நிலைகள் • நியூடடனின் குளிர்வு விதி • ஸவடெஃ்பொன் விதி மற்றும் வியன் விதி • வெப்ப இயககச் சமநிலையின் வ்பொருள் • அக ஆற்றலின் வ்பொருள் • வெப்ப இயககவியலின் சுழிவிதி மற்றும் முதல் • ்பல்வெறு வெப்ப இயகக நிகழ்வுகள் • ்பல்வெறு வெப்ப இயகக நிகழ்வுகளில் வசயய • வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதி • கொர்வனொ இயந்திரம் மற்றும் குளிர்சொதனபவ்ப

அறிமுகம்:

வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பம் இவ்விரணடும், அன்றொட ெொழ்வில் மிக முககியப ்பஙகொற்றுகின்றன. அலனத்து உயிரினஙகளும் சரிெர வசயல்்படுெதற்கு அெற்றின் உடல் வெப்பநிலைலய ஒரு குறிபபிடட அளவில் ்பரொமரித்தல் அெசியமொகும். உணலமயில் உயிரினஙகள் ெொழ்ெதற்குத் வதலெயொன வெப்பநிலைலய சூரியவன தருகிறது. இயற்லகலயப புரிந்து வகொள்ெதற்கு மிகவும் அடிப்பலடயொனது வெப்பநிலை மற்றும் வெப்பத்லதப ்பற்றிய புரிதைொகும். வெப்பநிலை,

அைகு

நானறிந்த வகையில் , பிரபஞ்ச உள்ளடகைதக்த கைாண்டி ரைாடபாரட ஆகும். இக்த ஒரு ரபாதும், யாரா

கவப்பம் மறறும் கவப்பநிலல:

றின் வ்பொருள்

்பற்றிய கருத்து

விதி

ப்படட வெலை

டடியின் வசயல்்பொடு

ம் வெப்ப இயககவியலும் ND THERMODYNAMICS)

ருககும் ஒரர இயற்பியல் ரைாடபாடு கவபப இயகைவியல் லும் தூககி எறிநது விட முடியாது. – ஆல்பர்ட ஐன்ஸ்டீன்

ஒரு பிரிவெ வெப்ப இயககவியல். இந்த அைகில் ெழஙகப்படடுள்ள கருத்துககள் வெப்பம், குளிர்ச்சி மற்றும் வெப்பநிலைலய வெப்பத்திலிருந்து வெறு்படுத்திப ்பொர்ப்பதற்கு துலைபுரியும். வெப்ப இயககவியலில் உள்ள வெப்பம் மற்றும் வெப்பநிலை இவ்விரணடும் ஒன்றுடன் ஒன்று வநருஙகியத் வதொடர்புலடய வெவ்வெறு இயற்பியல் அளவுகளொகும்.

கவப்பத்தின் உடகருத்து

குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளின் மீது, அதிக வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருலள லெககும்வ்பொது, அதிக வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து குலறந்த வெப்பநிலையுள்ள வ்பொருளுககு தன்னிச்லசயொக ஆற்றல் ்பரிமொற்றம்

ஏற்்படும். இவ்ெொற்றலுககு வெப்ப ஆற்றல் அல்ைது வெப்பம் என்றுவ்பயர். இவ்ெொற்றல் ்பரிமொற்ற நிகழ்வெ வெப்பப்படுத்துதல் என்று அலழககப்படும். இந்த வெப்பப்பரிமொற்றத்தினொல் சிை வநரஙகளில் வ்பொருளின் வெப்பநிலை உயரும் அல்ைது மொற்றம் ஏற்்படொமல் அவத வெப்பநிலையிவைவய நீடிககும்.

வெப்பம் என்்பது ஆற்றல் அளவு என்ற தெறொன புரிதல் சிை வநரஙகளில் ஏற்்படுெதுணடு.

”இது மிகவும் வெப்பமொன தணணீர்’’; ”இது வெப்பம் குலறந்த தணணீர்” வ்பொன்றலெ வ்பொருளற்ற ெொககியஙகளொகும். ஏவனனில், வெப்பம் என்்பது ஒரு அளவு அல்ை; அது உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து குலறந்த வெப்பநிலை உள்ள வ்பொருளுககு ்பொயும் ்பரிமொற்ற ஆற்றைொகும். வெப்பப்படுத்தும் நிகழ்வு முடிவுற்றப பின்னர் வெப்பம் என்ற ெொர்த்லதலய நொம் ்பயன்்படுத்தககூடொது. வெப்பம் என்்பது ்பரிமொற்றமலடயும் ஆற்றலை குறிககுவமயன்றி வ்பொருளில் வசமித்துலெககப்படடுள்ள ஆற்றலைக குறிககொது.

குறிபபு

எடுத்துககோடடு 8. 1 a. இந்த ஏரியில் அதிக மலழ உள்ளது. b. குெலளயில் உள்ள சூடொன வதநீரில் அதிக

வெப்பம் உள்ளது. இவ்விரணடு கூற்றுகளில் உள்ள தெறு என்ன? தீரவு a. மலழவ்பொழியும் வ்பொது, வமகஙகளிலிருந்து ஏரி

தணணீலரப வ்பறுகிறது. மலழ வ்பொழிெது நின்றவுடன் ஏரி முன்பு இருந்தலத விட அதிகத் தணணீலரப வ்பற்றிருககும். இஙகு மலழ என்்பது வமகஙகளிலிருந்து தணணீலரப வ்பறும் ஒரு வசயைொகும். மலழ வ்பொழிெது ஒரு அளவு அல்ை. மொறொக மலழ வமகஙகள் தணணீரொக மொற்றமலடந்து ஏரிககு வசல்ெலதக குறிககும். எனவெ ஏரியில் அதிக மலழ உள்ளது என்று கூறுெது தெறொகும். மொறொக ஏரியில் அதிகத் தணணீர் உள்ளது என்று கூறுெவத வ்பொருத்தமொனதொகும்.

b. குெலளயில் உள்ள வதநீர் வெப்பப்படுத்துெதொல் அடுபபிலிருந்து வெப்பத்லதப வ்பறுகிறது. வதநீலர இறககி லெத்தவுடன் அது முன்பிருந்தலதவிட அதிக அக ஆற்றலைப வ்பற்றிருககும். வெப்பம் என்்பது உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து, குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளுககு ஆற்றல் வசல்ெலதக குறிககிறது. வெப்பம் ஓர் அளவு அல்ை. எனவெ குெலளயில் உள்ள வதநீரில் அதிக வெப்பம் உள்ளது என்று கூறுெலத விட குெலளயில் உள்ள வதநீர் அதிக சூடொக உள்ளது என்்பவத வ்பொருத்தமொனதொகும்.

நவலலயின் உடகருத்து:

உஙகளின் இரணடு உள்ளஙலககலளயும் ஒன்றுடன் ஒன்று வதயககும்வ்பொது, அெற்றின் வெப்பநிலை உயர்ெலத கொைைொம். உஙகள் உள்ளஙலககளின் மீது ஒரு வெலை வசயயப்படுகிறது. அந்த வசயயப்படட வெலையொல்தொன் வெப்பநிலை உயர்ந்துள்ளது. தற்வ்பொது உஙகள் உள்ளஙலககலள கன்னத்தின் மீது லெககும்வ்பொது, கன்னத்தின் வெப்பநிலை உயர்ெலதக கொைைொம். ஏவனன்றொல் உள்ளஙலககளில்வெப்பநிலை கன்னத்தின் வெப்பநிலைலய விட அதிகம். அதனொல் வெப்பம் உள்ளஙலகயிலிருந்து கன்னத்திற்கு ்பொயகிறது. வமவை கூறப்படட எடுத்துககொடடிலிருந்து நொம் அறிெது என்னவென்றொல் உள்ளஙலககளின் வெப்பநிலை உயர்ந்தது வசயயப்படட வெலையினொல். கன்னத்தின் வெப்பநிலை உயர்ந்தது உள்ளஙலககளிலிருந்து, கன்னத்திற்கு வெப்பம் ்பரிமொற்றப்படடதொல். தொன் இலெ ்படம் (8.1) இல் கொடடப்படடுள்ளன. அலமபபு ஒன்றின்மீது வெலை வசயயப்படும்வ்பொது சிை வநரஙகளில், அலமபபின் வெப்பநிலை உயரும்.

்படம் 8.1 வெலை மற்றும் வெப்பத்திற்கிலடவயயொன வெறு்பொடு

மத ஒவ ைகைய ஒேறாெடா ேத றா

உ ளைகைய கன ைவ றா

அடடவலண 8.1 வெப்பநிலைலய ஒரு அளவிடும் மொற்றுெதற்கொன ெழிமுலற

அளவிடும் முலற வகல்வின் முலறககு

வசல்சியஸ K=°C + 273.15

்பொரன்ஹீட K=(°F + 459.67)÷1.8

அளவிடும் முலற ்பொரன்ஹீட முலறககு

வசல்சியஸ °F=(1.8 × °C) + 32

அளவிடும் முலற வசல்சியஸ முலறககு

்பொரன்ஹீட °C= (°F − 32)÷1.8

அல்ைது சிை வநரஙகளில் அவத நிலையில் நீடிககும். வெப்பத்லதப வ்பொன்வற வெலையும் ஒரு அளவு அல்ை. அது ஆற்றலை ்பரிமொற்றும் ஒரு வசயைொகும். எனவெ இந்தபவ்பொருள் அதிக வெலைலயப வ்பற்றுள்ளது அல்ைது குலறந்த வெலைலயப வ்பற்றுள்ளது வ்பொன்ற ெொககியஙகலளப ்பயன்்படுத்தககூடொது. அலமபபு, சூழலின் மீது ஒரு வெலைலயச் வசயது அச்சூழலுககு ஆற்றலை மொற்றம் வசயயும் அல்ைது சூழல், அலமபபின் மீது ஒரு வெலைலய வசயது, அந்த அலமபபிற்கு ஆற்றலை மொற்றம் வசயயும். எனவெ ஒரு வ்பொருளிலிருந்து மற்வறொரு வ்பொருளுககு வெலை மூைமொக ஆற்றலை மொற்றுெதற்கு அவ்விரணடு வ்பொருள்களும் வெவ்வெறு வெப்பநிலையில் இருகக வெணடிய அெசியமில்லை.

கவப்பநிலலயின் உடகருத்து _வெப்பநிலை என்்பது வ்பொருவளொன்றின் சூடுத்தன்லம அல்ைது குளிர்த்தன்லமலயக குறிப்பதொகும். சூடொக உள்ள வ்பொருவளொன்றின் வெப்பநிலை உயர்ந்த மதிபல்பப வ்பற்றிருககும். இரணடு வ்பொருள்கள் வெப்பத் வதொடர்பில் உள்ளவ்பொது அலெகளுககிலடவய ்பொயும் வெப்பத்தின் திலசலய வெப்பநிலை தீர்மொனிககிறது. வெப்பநிலையின் SI அைகு வகல்வின் (K). குறிபபு: கவப்ப இயககவியல் அலகிலும், வோயுககளின் இயககவியற ககோள்லக அலகிலும், �ோம் எந்த கணககீடு கெய்யும்ந்போதும், கவப்பநிலலலய ககல்வின் அலகில் மடடுநம ்பயன்்படுத்்த நவண்டும்

நலடமுலறயில் வசல்சியஸ (˚C) மற்றும் ெஃ்பொரன்ஹீட (°F) என்ற அளவுகள் ்பயன்்படுத்தப்படுகின்றன. வெப்பநிலைமொனிலயக வகொணடு (Thermometer) வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய அளந்தறியைொம். அடடெலை 8.1 இல் ஒரு வெப்பநிலை அளவிடும் முலறயிலிருந்து மற்வறொரு வெப்பநிலை அளவிடும் முலறககு மொற்றுெதற்கொன கைககீடடு முலறகள் வகொடுககப்படடுள்ளன.

முலறயிலிருந்து மற்வறொரு அளவிடும் முலறககு

வகல்வின் முலறயிலிருந்து மற்ற முலறககு °C = K − 273.15

°F=(K × 1.8)-459.67

்பொரன்ஹீட முலறயிலிருந்து மற்ற முலறககு °C = (°F − 32)÷1.8

வகல்வின் முலறயிலிருந்து மற்ற முலறககு °F = (1.8 × °C) + 32

்பருபக்போருளின் கவப்பப்பண்புகள்: 8.2

்போயில் விதி, ெோரலஸ் விதி மறறும் �ல்லியல்பு வோயு விதி:

பருமன் V கைாண்ட கைாளைலனில் குகைந்த அழுத்தததில் (அடர்ததி) உள்ள வாயு ஒன்றிகனக கைாண்டு நிைழத்தபபடட ர்சா்தகனயிலிருநது பின்வரும் முடிவுைள கிகடககின்ைன.

„ மொறொ வெப்பநிலையிலுள்ள ெொயு ஒன்றின் அழுத்தம், அதன் ்பருமனுககு

எதிர்விகிதத்திலிருககும் P V ∝



 



 

1 . இதலன இரொ்பர்ட ்பொயில் (Robert Boyle) என்்பெர் (1627-1691) கணடறிந்தொர். எனவெ இவ்விதி ்பொயில்விதி என அலழககப்படுகிறது.

்படம் 8.2 நல்லியல்பு ெொயு விதி

P,V,T,N P,V,T,N

இர தத அைமக

„ _மொறொ அழுத்தத்திலுள்ள ெொயு ஒன்றின் ்பருமன், அதன் வெப்பநிலைககு (வகல்வின்) வநர்த்தகவிலிருககும். V T_µ இதலன ஜொகஸ சொர்ைஸ (Jacques Charles) (1743-1823) என்்பெர் கணடறிந்தொர். எனவெ இவ்விதி சொர்ைஸவிதி என்று அலழககப்படுகிறது.

„ இவ்விரணடு விதிகலளயும் ஒன்றிலைககும்வ்பொது பின்ெரும் சமன்்பொடு கிலடககும். PV = CT இஙகு C என்்பது வநர்ககுறி வகொணட மொறிலியொகும். இந்த வநர்ககுறி மொறிலி C வகொள்கைனிலுள்ள துகள்களின் எணணிகலகககு வநர்விகிதத்தில் இருககும் என்்பலத பின்ெரும் விெொதத்தின் மூைம் அறியைொம். ஒத்த ்பருமன் V, அழுத்தம் P மற்றும் வெப்பநிலை T, வகொணட ஒவர ெலகயொன ெொயுெொல் இவ்விரணடு வகொள்கைன்களும் நிரப்பப்படடுள்ளன என்க. இரணடு வகொள்கைனிலும் உள்ள ெொயு வமவை குறிபபிடடுள்ள PV = CT என்ற சமன்்பொடடின்்படி வசயல்்படும். இவ்விரணடு தனித்தனியொன வகொள்கைலனயும் ்படம் 8.2 இல் கொடடியுள்ளெொறு ஒவர அலமப்பொகக கருதினொல் அவ்ெொயுவின் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை ஒவர மதிபபிலனப வ்பறும் ஆனொல் ்பருமனும், துகள்களின் எணணிகலகயும் இரணடு மடஙகொகும்.

ஆகவெ ெொயுவின் ்பருமன் 2V மற்றும் துகள்களின் எணணிகலக 2C. எனவெ நல்லியல்பு ெொயுச்

சமன்்பொடு P V T

C( )2 2= . இச்சமன்்பொடு நமககு உைர்த்துெது என்னவென்றொல் வநர்ககுறி மொறிலி C கணடிப்பொக ெொயுவிலுள்ள துகள்களின்

எணணிகலகலய சொர்ந்திருககும் என்்பதொகும்.

வமலும் இதன் ்பரிமொைம் PV T

JK 

   

   = −1 இந்த

வநர்ககுறி மொறிலி C ஐ துகள்களின் எணணிகலக (N) யின் k மடஙகு என எழுதைொம். இஙகு k என்்பது வ்பொது மொறிலியொன வ்பொல்டஸவமன் மொறிலியொகும். (1.381×10−23 JK−1) வ்பொதுெொக ஒரு நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலட பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

PV = NkT (8.1)

சமன்்பொடு (8.1) ஐ வமொல்களின் அடிப்பலடயிலும் எழுதைொம்.

ெொயு ஒன்று μ வமொல்கள் வகொணட துகள்கலளப வ்பற்றிருந்தொல், அவ்ெொயுவிலுள்ள வமொத்தத்துகள்களின் எணணிகலகலய பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

N = μ _N_A (8.2)

இஙகு NA என்்பது அெகொடவரொ எண (6.023 ×1023mol-1) ஆகும். சமன்்பொடு (8.2) இல் உள்ள N இன் மதிபல்ப (8.1) இல் பிரதியிடும்வ்பொது PV = μ NAkT எனககிலடககும். இஙகு NAk=R என்்பது வ்பொது ெொயுமொறிலி என அலழககப்படும். இதன் மதிபபு 8.314 J /mol. K.

எனவெ μ வமொல் வகொணட நல்லியல்பு ெொயு ஒன்றின் ெொயுச் சமன்்பொடலட பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

PV = μ_RT (8.3)_

P,2V,T,2N

ஓரைம

இச்சமன்்பொடடிற்கு நல்லியல்பு ெொயுவின் நிலைச்சமன்்பொடு [equation of state] என்று வ்பயர். இச்சமன்்பொடு சமநிலையிலுள்ள வெப்ப இயககவியல் அலமபபு ஒன்றின் அழுத்தம், ்பருமன் மற்றும் வெப்பநிலைலய ஒன்றுடன் ஒன்று வதொடர்பு்படுத்துகிறது.

எடுத்துககோடடு 8.2 8 km வதொலைவிலிருந்து மிதிெணடியின் மூைம் ்பள்ளிககு ெரும் மொைவியின், மிதிெணடியின் சககரத்தின் கொற்றழுத்தம் 27°C இல் 240 kPa. அம்மொைவி ்பள்ளிலய அலடந்தவுடன் சககரத்தின் வெப்பநிலை 39°C எனில் சககரத்தின் கொற்றழுத்தத்தின் மதிபபிலனக கொணக.

தீரவு: சககரத்தில் உள்ள கொற்றிலன நல்லியல்பு ெொயுெொகக கருதினொல், ெொயு மூைககூறுகளின் எணணிகலகயும் சககரத்தின் ்பருமனும் இஙகு மொறிலியொகும். எனவெ 27°C வெப்பநிலையிலுள்ள ெொயு மூைககூறுகள் P1V1 = NkT1 இைடசிய ெொயுச் சமன்்பொடலடயும், 39°C வெப்பநிலையிலுள்ள ெொயு மூைககூறுகள் P2V2 = NkT2 என்ற இைடசிய ெொயுச் சமன்்பொடலடயும் நிலறவு வசயயும். இஙகு T1 மற்றும் T2 என்்பது வகல்வின் வெப்பநிலை ஆகும். நொம் அறிந்த்படி _V_1 = _V_2 = V

PV P V

NkT NkT

P P

T T

P T T

_P_2 2

1 1=

P K

_K Pa kPa_2

3312 300

240 10 249 6= × × = .

எடுத்துககோடடு 8.3 37°C உடல் வெப்பநிலையுலடய மனிதவரொருெர் சுெொசிககும்வ்பொது, அெரின் நுலரயீரலில் 5.5 லிடடர் கொற்று 1 ெளி மணடை அழுத்தத்தில் (1 atm =101 kPa) உள்வள வசல்கிறது. மனிதரின் நுலரயீரலில் உள்ள ஆகஸிஜன் மூைககூறுகளின் எணணிகலகலயக கைககிடுக. (குறிபபு: கொற்றில் 21% ஆகஸிஜன் உள்ளது.)

V = 5.5 L

P = 101 kPa T = 310 K

தீரவு: நுலரயீரலில் உள்ள கொற்லற ஓர் நல்லியல்பு ெொயுெொகக கருதி, நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலடப ்பயன்்படுத்தி ெொயு மூைககூறுகளின் எணணிகலகலயக கைககிடைொம்.

PV = NkT

இஙகு ெொயுவின் ்பருமன் லிடடரில் வகொடுககப்படடுளளது. ஒரு லிடடர் என்்பது 10 cm ்பகக அளவு வகொணட கனசதுரக வகொள் கைனின் ்பருமனுககுச் சமம் எனவெ,

1லிடடர் = 10cm × 10cm × 10cm = 10-3 m3

N PV kT

Pa m JK K

= = × × × × ×

= × −

− −

1 01 10 5 5 10

1 38 10 310 1 29 10

5 3 3

23 1

2. .

. .

N Pa m JK K

× × × × ×

= × −

− −

10 5 5 10

8 10 310 1 29 10

5 3 3

23 1

23. . மூைககூறுகள்

கைககிடப்படட N மதிபபில் 21% மடடுவம ஆகஸிஜன் மூைககூறுகளொகும். எனவெ வமொத்த ஆகஸிஜன் மூைககூறுகளின் எணணிகலக

= 1.29 × 1023 × 21 100

ஆகஸிஜன் மூைககூறுகளின் எணணிகலக = 2.7 × 1022 மூைககூறுகள்

எடுத்துககோடடு 8.4 ஒரு வமொல் அளவுள்ள ஏவதனும் ஒரு ெொயுவின் ்பருமலன ்படித்தர வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் (STP) கொணக. வமலும் அவத மூைககூறுகளின் ்பருமலன அலறவெப்பநிலை (300 K) மற்றும் ஒரு ெளி மணடை அழுத்தத்தில் (1 atm) கைககிடுக.

தீரவு ்படித்தர வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில், வெப்பநிலை (T = 273K அல்ைது 0°C) மற்றும் அழுத்தம் (P = 1 atm அல்ைது 101.3 kPa) நல்லியல்பு ெொயுச்சமன்்பொடலட இஙகு ்பயன்்படுத்தும்வ்பொது V RT

P =

µ . இஙகு µ = 1 mol மற்றும் R = 8.314 J/mol.K. இம்மதிபபுகலள சமன்்பொடடில் பிரதியிடும்வ்பொது

V mol J

mol K K

Nm =

× −

( )( . )( )

1 8 314 273

1 013 10 5 2

= 22.4 × 10-3 m3

நொம் அறிந்த்படி 1 லிடடர் (L) = 10-3 m3. இதிலிருந்து 1 வமொல் அளவுள்ள எந்த ஒரு நல்லியல்பு ெொயுவின் ்பருமன் 22.4 லிடடர் என நொம் அறிந்து வகொள்ளைொம். அலற வெப்பநிலையில் ஒரு வமொல் அளவுள்ள ெொயுவின் ்பருமலனககொன 22.4 லிடடலர 300 273

K K

ஆல் வ்பருகக வெணடும். அவ்ெொறு

கைககிடும்வ்பொது, ெொயுவின் ்பருமன் 24.6 லிடடர் எனககிலடககும்.

எடுத்துககோடடு 8.5 உனது ெகுப்பலறயில் உள்ள கொற்றின் நிலறலய இயல்பு வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் (NTP) கைககிடுக. இஙகு இயல்பு வெப்பநிலை என்்பது அலற வெப்பநிலைலயயும், இயல்பு அழுத்தம் என்்பது ஒரு ெளி மணடை அழுத்தத்லதக (1 atm) குறிககும்.

தீரவு ெகுப்பலற ஒன்றின் சரொசரி அளவு முலறவய 6 m நீளம், 5 m அகைம் மற்றும் 4 m உயரமொகும். எனவெ அலறயின் ்பருமன் V = 6 × 5 × 4 = 120 m3 ஆகும். இப்பருமனில் உள்ள வமொல்களின் எணணிகலகலயக கைககிட வெணடும். அலற வெப்பநிலையிலுள்ள (300K) ஒரு வமொல் ெொயுவின் ்பருமன் 24.6 லிடடர். எனவெ,

மூைககூறுகளின் எணணிகலக

μ= 120 24 6 10

3 3

m m. × − ≈4878 mol.

கொற்றில் 21% ஆகஸிஜன், 78% லநடரஜன் மற்றும் 1% ஆர்கொன், லைடரஜன், ஹீலியம் மற்றும் வசனொன் வ்பொன்ற ெொயுககளின் கைலெ உள்ளது. கொற்றின் மூைககூறு நிலற 29 g mol-1 எனவெ அலறயில் உள்ள கொற்றின் வமொத்த நிலற m = 4878 × 29 × 10−3 = 141.4 kg ஆகும்.

கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் மறறும் ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் (Heat capacity and specific heat capacity)

27°C வெப்பநிலையிலுள்ள நீர் மற்றும் எணலை இவ்விரணலடயும் சம அளவில் எடுத்துகவகொணடு

50°C வெப்பநிலைலய அலடயும் ெலர இவ்விரணலடயும் வெப்பப்படுத்தவும். 50°C வெப்பநிலைலய அலடெதற்கொன வநரத்லதத் தனித்தனிவய கணடறியவும். இவ்விரணடு வநரஙகளும் நிச்சயம் ஒன்றொக இருககொது. எணலையுடன் ஒபபிடும்வ்பொது நீர் அதிக வநரத்லத எடுத்துகவகொள்ளும். இதிலிருந்து 50°C வெப்பநிலைலய அலடய எணலைலயவிட நீருககு அதிக வெப்பம் வதலெ என்்பலத நொம் அறியைொம். இபவ்பொது இரணடு மடஙகு நீரிலன எடுத்துகவகொணடு அதன் வெப்பநிலை 50°C அலடயும்ெலர வெப்பப்படுத்தி அதற்கொன வநரத்லத கணடறியும்வ்பொது, அது ஏற்கனவெ கணடறியப்பட வநரத்லதபவ்பொன்று இருமடஙகொக இருப்பலதயும் நொம் அறியைொம். வகொடுககப்படட வ்பொருளின் வெப்பநிலை, T யிலிருந்து T + ∆T ஆக உயர்த்த வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவெ “வெப்ப ஏற்புத்திறன்” என ெலரயறுககப்படுகிறது.

வெப்ப ஏற்புத்திறன் S = D D

Q T

ஒரு கிவைொகிரொம் நிலறயுலடய வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய ஒரு வகல்வின் அல்ைது 1°C உயர்த்த வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவெ, தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என ெலரயறுககப்படுகிறது.

∆Q = m s∆T

எனவெ, s= ∆ ∆



 



 

1 m

Q T

இஙகு s என்்பது வ்பொருளின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனொகும். இதன் மதிபபு வ்பொருளின் தன்லமலயச் சொர்ந்தவதயன்றி அளலெ சொர்ந்தல்ை.

ΔQ = வெப்பத்தின் அளவு

ΔT= வெப்பநிலை மொற்றம்

m = வ்பொருளின் நிலற

தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனின் SI அைகு J kg-1 K-1 ஆகும். வெப்ப ஏற்புத்திறன், தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் இரணடும்வநர்ககுறி வகொணட அளவுகள் ஆகும். அடடெலை (8.2) இல் இருந்து நீரின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் வ்பரும மதிபல்பப வ்பற்றுள்ளலத

அறியைொம். இதன் கொரைமொகத்தொன் மின் உற்்பத்தி நிலையஙகள் மற்றும் அணுககரு

வெப்ப ஏற்புத்திறன் அல்ைது தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்்பது வ்பொருள்களில் வ்பொதிந்துள்ள

வெப்பத்தின் அளலெக குறிப்பலெ அல்ை. ஏவனனில் வெப்பம் என்்பது உயர் வெப்ப நிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து குலறந்த வெப்பநிலை உள்ள வ்பொருளுககு ்பொயும் ஒரு ்பரிமொற்ற ஆற்றைொகும். எனவெ வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்்பலதவிட அக ஆற்றல் ஏற்புத்திறன் என்்பவத சரியொன ்பதமொகும் ஆனொல் வநடுஙகொைமொக இவ்ெொர்த்லதகள் ெழககத்தில் உள்ளதொல் அெற்லற அப்படிவய நொம் ்பயன்்படுத்துகிவறொம்.

குறிபபு

ஒவர நிலறயுலடய இரணடு வெவ்வெறு வ ்ப ொ ரு ள் க ல ள ஒவர வீதத்தில்

வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது, குலறந்த தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனுலடய வ்பொருளின் வெப்பநிலை வெகமொக அதிகரிககும். இவதவ்பொன்று அெற்லற குளிர்விககும்வ்பொதும், குலறந்த தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனுலடய வ்பொருள் வெகமொக குளிர்ெலடயும்

அடடவலண 8.2 சிை வ்பொதுெொன வ்பொருள்களின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (20°C வெப்பநிலை மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில்) க்போருள் தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் (Jkg−lK−1)

கொற்று 1005 ஈயம் 130 தொமிரம் 390 இரும்பு (எெஃகு) 450 கணைொடி 840 அலுமினியம் 900 மனித உடல் 3470 நீர் 4186

உலைகளிலும் நீரிலன குளிரூடடியொக (Coolant) ்பயன்்படுத்துகிவறொம். ெொயுககளின் ்பணபுகலளப்பற்றி ்படிககும்வ்பொது, வமொைொர் (மூைககூறு) தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (molar specific heat capacity) நலடமுலறயில் ்பயன்்படுத்தப்படுகிறது. வமொைொர் (மூைககூறு) தன்வெப்ப ஏற்புத்திறலன பின்ெருமொறு ெலரயலற வசயயைொம். ஒரு வமொல் அளவுள்ள ெொயுவின் வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய 1K அல்ைது 1°C உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் அளவெ வமொைொர் (மூைககூறு) தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் எனப்படும். இதலனப பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

C = 1 µ ∆ ∆



 



 

Q T

இஙகு C என்்பது வ்பொருளின் வமொைொர் (மூைககூறு) தன்வெப்ப ஏற்புத்திறலனக குறிககிறது. வமலும் μ என்்பது வ்பொருளில் உள்ள மூைககூறுகளின் வமொல் எணணிகலகலயக குறிககும். வமொைொர் (மூைககூறு) தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனின் அைகு J mol-1 K-1 ஆகும். இதுவும் ஒரு வநர்ககுறி வகொணட அளெொகும்.

திட, திரவ மறறும் வோயுககளின் கவப்ப விரிவு

கவபபநிகல மாற்ைததினால் கபாருளைளின் வடிவம், பரபபு மற்றும் பருமனில் ஏற்படும் மாற்ைரம கவபப விரிவு எனபபடும்.

்படம் 8.3 ்பொைஙகளில் கொைப்படும் விரிெ

வ்பொருள்களின் மூன்று நிலைகளும் (திட, திரெ மற்றும் ெொயு) வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது விரிெலடயும். திடபவ்பொருவளொன்லற வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அதன் அணுககள் அெற்றின் சமநிலைப புள்ளிலயப வ்பொருத்து வெகமொக அதிர்ெலடகின்றன. மற்ற வ்பொருள்களுடன் ஒபபிடும்வ்பொது திடபவ்பொருள்களின் அளவில் ஏற்்படும் மொற்றம் குலறெொனதொகும். இரயில் ெணடிகளின் இருபபுப்பொலதகளில் சிை இடஙகளில் சிறிய இலடவெளி விடப்படடிருககும். ஏவனனில் வகொலட கொைஙகளில் இருபபுப்பொலத விரிெலடயும். அவ்ெொறு வெப்பநிலை மொற்றஙகளின்வ்பொது எளிதொக விரிெலடயவும், சுருஙகவும் ஏற்ற ெலகயில் ்பொைஙகளிலும், இருபபுப்பொலதகளிலும் விரிெலடயும் இலைபபுகள் ்படம் (8.3) இல் உள்ளெொறு கொைப்படும்.

திரெஙகளின் மூைககூறிலட விலச, திடபவ்பொருள்களின் மூைககூறிலட விலசலய விடக குலறெொக இருககும். எனவெ அலெ திடபவ்பொருள்கலளவிட அதிகமொக விரிெலடயும். இந்தப ்பணபின் அடிப்பலடயில்தொன் ்பொதரச வெப்பநிலைமொனி வசயல்்படுகிறது.

ெொயு மூைககூறுகலளப வ்பொருத்தெலர அெற்றின் மூைககூறிலடவிலச கிடடத்தடட புறககணிககும் அளவிவைவய இருககும். எனவெ அலெ திடபவ்பொருள்கலளவிட மிக அதிகமொக விரிெலடயும். எடுத்துககொடடொக சூடொன கொற்று அலடககப்படடுள்ள ்பலூன்களில் உள்ள கொற்று மூைககூறுகலள வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அலெ விரிெலடந்து அதிக இடத்லத அலடத்துகவகொள்ளும்.

லடயும் இலைபபுகள்

வெப்பநிலை உயர்ெொல் வ்பொருள்களின் ்பரிமொைத்தில் ஏற்்படும் அதிகரிபவ்ப வெப்பவிரிவு எனப்படும்.

நீளத்தில் ஏற்்படும் விரிவு நீள் விரிவு (linear expansion) என அலழககப்படும். இவதவ்பொன்று ்பரபபில் ஏற்்படும் விரிவு ்பரபபு விரிவு (Area expansion) எனவும், ்பருமனில் ஏற்்படும் விரிவு ்பரும விரிவு (Volume expansion) எனவும் அலழககப்படும். ்படம் 8.4 ல் இவ்விரிவுகள் கொடடப்படடுள்ளது.

நீள் விரிவு திடபவ்பொருள்களில், ΔT என்ற சிறு வெப்பநிலை

மொற்றத்தொல் நீளத்தில் ஏற்்படும் சிறு மொற்றம் ∆ 

 



 

_L L_0

, யொனது ΔT ககு வநர்விகிதத்தில் இருககும்.

D_L L_0

= αLΔT

எனவெ, αL = D D

_L L T_0

இஙகு, αL = நீள் விரிவுககுைகம். ΔL = நீளத்தில் ஏற்்படும் மொற்றம் L0 = வதொடகக நீளம் ΔT = வெப்பநிலையில் ஏற்்படட மொற்றம்.

்படம் 8.4 வெப்ப விரிெொககம்

• இறுககமொக மூடப்படடுள்ள க அதலன சூடொன தணணீரில் அரு அதலன எளிதொகத் திறககைொம். வெப்ப விரிவு கணைொடிலயவிட

• வெகலெககப்படட சூடொன முடலடலய குளிர்ந்த அது முடலடயிலிருந்து எளிதொக பிரிந்து ெரும். ஏவனனி வெப்பவிரிலெப வ்பற்றிருப்பதொகும்.

_L_ _T_

T = To + _T_

_L_

(a)

(b) ப

எடுத்துககோடடு 8.6 பிரொன்ஸ நொடடிலுள்ள இரும்்பொல் வசயயப்படட ஈபிள் வகொபுரத்தின் உயரம் கிடடத்தடட 300 m ஆகும். பிரொன்ஸ நொடடின் குளிர்கொைத்தின் வெப்பநிலை 2°C மற்றும் வகொலடககொைத்தின் சரொசரி வெப்பநிலை 25°C. இவ்விரணடு ்பருெ நிலைகளுககிலடவய ஈபிள் வகொபுரத்தின் உயரத்தில் ஏற்்படும் மொற்றத்லதக கைககிடுக. இரும்பின் நீள் விரிவுக குைகம் α = 10 ×10−6 per °C

தீரவு:

D_L L_0

= αL ΔT

ΔL = αL L0∆T

ணைொடிககுெலளயின் மூடிலய எளிதொகத்திறகக, வக சிறிது வநரம் லெத்திருகக வெணடும், பின்னர் ஏவனனில் கணைொடிக குெலளயின் மூடியின் அதிகமொக இருப்பதொகும். தணணீரில் வ்பொடடு அதன் ஓடடிலன உரித்தொல் ல் முடலட மற்றும் ஓடு ஒவ்வெொன்றும் வெவ்வெறு

_V__T_ Vo

_V_

(c)

_A_

_T_ o

ர பம 

|——|——|——|——|

|——|——|——| | Vo |

ΔL = 10 × 10−6 × 300 × 23 = 0.069 m=69 mm ்பரபபு விரிவு ΔT என்ற சிறிய வெப்பநிலை மொற்றத்தொல்

வ்பொருளின் ்பரபபில் ஏற்்படும் ்பரபபுத்திரிபு ∆ 

 



 

_A A_0

ஆனது ΔT ககு வநர்விகிதத்தில் இருககும். இதலனப பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

D_A A_0

= αAΔT

எனவெ, αA = D D A

_A T_0

இஙகு, αA = ்பரபபு விரிவுக குைகம். ΔA = ்பரபபில் ஏற்்படும் மொற்றம் A0 = வதொடககப ்பரபபு ΔT = வெப்பநிலையில் ஏற்்படட மொற்றம்

்பரும விரிவு ΔT என்ற சிறிய வெப்பநிலை மொற்றத்தினொல்,

வ்பொருளின் ்பருமனில் ஏற்்படும் ்பருமத்திரிபு ∆ 

 



 

_V V_0

ஆனது ΔT ககு வநர்விகிதத்தில் இருககும்.

D_V V_0

= αV ΔT

எனவெ, αV = ∆ ∆ V

_V T_0

இஙகு, αV = ்பரும விரிவுக குைகம். ΔV = ்பருமனில் ஏற்்படும் மொற்றம் V0 = வதொடககப்பருமன் ΔT = வெப்பநிலையில் ஏற்்படட மொற்றம் திடபவ்பொருள்களின் நீள் விரிவு, ்பரபபு மற்றும் ்பரும விரிவுக குைகஙகளின் அைகு ˚C-1 அல்ைது K-1

வகொடுககப்படட வ்பொருளுககு

= αL ΔT ( நீள் விரிவு)

≈ 2 αL ΔT ( ்பரபபு விரிவு ≈ 2 × நீள் விரிவு)

≈ 3 αL ΔT (்பரும விரிவு = 3 × நீள் விரிவு)

குறிபபு

Temperatureº C

0 1 2 3 4 5 6 7 8

1000.35

1000.30

1000.25

1000.20

1000.15

1000.10

1000.05

1000.00

( cm

3 )

ஒ

. 

ை ற

 ள

த 

ப 

ம

ெவப ைல°C

நீரின் முரண்்படட விரிவு (ANOMALOUS EXPANSION OF WATER)

சொதொரை வெப்பநிலைகளில் திரெஙகலள வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது விரிெலடயும் மற்றும் குளிர்விககும்வ்பொது சுருஙகும். ஆனொல் நீர் இதற்கு முரைொன ஒரு ்பணல்பப வ்பற்றுள்ளது. 0˚C முதல் 4˚C ெலர வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது தணணீர் சுருஙகுகிறது. தணணீலர அலற வெப்பநிலையிலிருந்து குளிர்விககும்வ்பொது 4˚C வெப்பநிலைலய அலடயும்ெலர அதன் ்பருமன் குலறயும். 4˚C வெப்பநிலைககுக கீவழ அதலனக குளிர்விககும்வ்பொது அதன் ்பருமன் அதிகரிககும். வமலும் அதன் அடர்த்தி குலறயும். அதொெது 4˚C வெப்பநிலையில் நீர் வ்பரும அடர்த்திலயப வ்பறும். நீரின் இந்தத்தன்லமவய நீரின் முரண்படட விரிவு என அலழககப்படுகிறது. இது ்படம் (8.5) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

9 10 x

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x

0.9999

1.0000

0.9998

0.9997

0.9996

அ ட

 (

ரா

ெச .

-3 )

ெவப ைல°C (b)

Temperatureº C

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x

1000.35

1000.30

1000.25

1000.20

1000.15

1000.10

1000.05

1000.00

y y

( cm

3 )

0 1 2 3 4 5

0.9999

1.0000

0.9998

0.9997

0.9996

ஒ 

 .

 ை

ற 

ள த

 ப

 ம

அ ட

 (

ரா

ெச .

-3 )

ெவப ைல°C ெவப (a)

்படம் 8.5 நீரின் முரண்படட விரிவு

|——| | HடÝ 8.5 å ¯ரணHடட ¶ |

குளிர் நொடுகளில், குளிர்கொைத்தின்வ்பொது ஏரிகளின் வமற்்பரபபு வெப்பநிலை அதன் அடிபபுற வெப்பநிலைலய விட குலறந்து கொைப்படும் இது ்படம் (8.6) இல் கொடடப்படடுள்ளது. ஏவனனில் திட நீரின் (்பனிககடடி) அடர்த்தி சொதொரை நீரின் அடர்த்திலயவிடக குலறவு, 4°C வெப்பநிலைககும் கீவழ உலறந்த நீர் (்பனிககடடி) சொதொரை நீரின் வமவை மிதந்து ஏரிகளின் வமற்்பரபபிற்கு ெரும். இதற்குககொரைம் நீரின் முரண்படட விரிெொகும். ஏரிகள் மற்றும் குளஙகளின் வமற்்பரபபு உலறந்து ்பனிககடடிகளொல் மூடப்படடிருபபினும், அடியில் உள்ள நீர் உலறயொமல் இருந்து நீர்ெொழ் உயிரினஙகலளக கொககும்.

்படம் 8.6 ஏரிகளில் நீரின் முரண்படட விரிவு

0°C 1 2 3 4

8°C 7 6 5 4

ேகாைடகால கால

நிலல மோற்றம் _வ்பொதுெொக அலனத்துப வ்பொருள்களும் திட, திரெ மற்றும் ெொயு என்ற மூன்று நிலைகளில் கொைப்படும். வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அல்ைது குளிர்விககும்வ்பொது வ்பொருள்கள் ஒரு நிலையிலிருந்து மற்வறொரு நிலைககு மொற்றமலடயும். எடுத்துககோடடு:

1. உருகுதல் (திட நிலையிலிருந்து திரெ_

நிலைககு) 2. ஆவியொதல் (திரெ நிலையிலிருந்து ெொயு

நிலைககு) 3. ்பதஙகமொதல் (திட நிலையிலிருந்து வநரடியொக

ெொயு நிலைககு) 4. உலறதல் (திரெ நிலையிலிருந்து திட

நிலைககு) 5. சுருஙகுதல் (ெொயு நிலையிலிருந்து திரெ

நிலைககு)

்படம் 8.7 வ்பொருள்களின் நிலை மொற்றம்

உத

டெபாளாத

த

பத கமாத

ப மமாத

ரவெபா டெபா

ஆ

யாத

ஆ

உள்ளுல்ற கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் (LATENT HEAT CAPACITY) ்பொத்திரம் ஒன்றிலுள்ள நீரிலன வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அதன் வகொதிநிலையொன 100 ̊ C வெப்பநிலைலய அலடயும்ெலர, அதன் வெப்பநிலை உயரும். அதன்பின்பு வமொத்த நீரும் ஆவியொகும் ெலர அதன் வெப்பநிலை மொறொமல் நிலையொக இருககும். இந்த நிகழ்வின் வ்பொது வெப்பம் வதொடர்ச்சியொக நீருககு ்பொயகிறது. இருபபினும் அதன் வெப்பநிலை, வகொதிநிலைலயவிட அதிகரிககொமல் அவத நிலையில் நீடிககிறது இதுவெ உள்ளுலற வெப்ப ஏற்புத்திறனின் இயல்்பொகும்.

ஓரலகு நிகையுகடய கபாருளின் நிகலகய மாற்றுவ்தற்குத ர்தகவபபடும் கவபபததின் ஆற்ைலின் அ்ளரவ, கபாருளின் உளளுகை கவபப ஏற்புததிைன் என வகரயறுகைபபடுகிைது.

Q = m × L

எனவெ, L = Q m

இஙகு, L = வ்பொருளின் உள்ளுலற வெப்ப ஏற்புத்திறன் Q = வெப்பத்தின் அளவு m = வ்பொருளின் நிலற உள்ளுலற வெப்ப ஏற்புத்திறனின் SI அைகு

J kg-1 ஆகும்.

்படம் 8.8 நீரின் வெப்ப ஆற்றலுககும் வெப்பநிலைககும் உள்ள வதொடர்பு

ெவ ப

 ை

ல

 ட

ெப ா

 ரவ

ெ பா

 வ

ா

ஆயாத உத

ஆ ற

நி ல ை ம ொ ற் ற த் தி ன் வ ்ப ொ து வெப்பத்லதக வகொடுககவெொ அல்ைது நீககவெொ வநர்ந்தொலும்,

அதன் வெப்பநிலை மொறொமல் வதொடர்ந்து அவத நிலையில் நீடிககும்.

குறிபபு

• திட – திரெ நிலை மொற்றத்திற்கொன உள்ளுலற வெப்பம், உருகுதலின் உள்ளுலற வெப்பம் (Latent heat of fusion) (Lf) என அலழககப்படும்.

• திரெ – ெொயு நிலை மொற்றத்திற்கொன உள்ளுலற வெப்பம், ஆவியொதலின் உள்ளுலற வெப்பம் (Latent heat of vaporisation) (Lv) என அலழககப்படும்.

• திட – ெொயு நிலை மொற்றத்திற்கொன உள்ளுலறவெப்பம், ்பதஙகமொதலின் உள்ளுலற வெப்பம் (Latent heat of sublimation) (Ls) என அலழககப்படும்.

முபபுள்ளி (Triple point) கைாடுகைபபடட கபாருக்ளான்றின் மூன்று நிகலைளும் (திட, திரவ மற்றும் வாயு) கவபப இயகைச் ்சமநிகலயில் உள்ளரபாது, அபகபாருளின் கவபபநிகல மற்றும் அழுத்தரம கபாருளின் முபபுளளி என அகைகைபபடுகிைது. நீரின் முபபுள்ளி 273.1 K மற்றும் ்பகுதி ஆவி அழுத்தம் (Partial vapour pressure) 611.657 ்பொஸகைொகும்.

8.2.6. கவப்ப அ்ளவீடடியல்: வெப்ப இயககவியல் அலமபபு ஒன்றிலன வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது, அவ்ெலமபபிலிருந்து

வெளிப்படும் வெப்பத்லத அல்ைது அவ்ெலமபபினொல் உடகெரப்படும் வெப்பத்லத அளககும் ஒரு வசயவை வெப்ப அளவீடடியல் என அலழககப்படும். உயர் வெப்ப நிலையிலுள்ள வ்பொருவளொன்லற குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருவளொன்றுடன் வசர்த்துலெககும்வ்பொது, உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருள் இழந்த வெப்பம், குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருள் ஏற்றுகவகொணட வெப்பத்திற்கு சமமொகும். சூழலுககும் எவ்விதமொன வெப்பமும் கடத்தப்படொது. இதலனக கணித முலறயில் பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

Qஏற்பு = −Qஇழபபு

Qஏற்பு + Qஇழபபு= 0

ஏற்கப்படட வெப்பம் அல்ைது இழந்த வெப்பத்லத வெப்பமொனிலயக (calorimeter) வகொணடு அளககைொம். வ்பொதுெொக வெப்பமொனி என்்பது ்படம் (8.9) இல் கொடடியுள்ளெொறு நீர் நிரப்பப்படட வெப்ப கொபபீடு வசயயப்படட வகொள்கைனொகும்.

்படம் 8.9 வெப்பமொனி (Calorimeter)

ெவபைலமா கல

ெவபமா ெகாகல

ெவப கா ைற

கா (ெவபகாபா)

உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள (T1) மொதிரி வ்பொருள் ஒன்றிலன, அலற வெப்பநிலையில் (T2) வெப்பமொனியில் உள்ள நீரில் மூழ்கலெகக வெணடும். சிறிது வநரத்திற்குபபின்னர் நீர் மற்றும் வெப்பமொனி இரணடும் Tf என்ற இறுதி வெப்பநிலைலய அலடயும். வெப்பமொனி கொபபிடப்படடுள்ளதொல், உயர் வெப்பநிலை மொதிரி வ்பொருள் இழந்த வெப்பமும், குலறந்த வெப்பநிலை

நீர் ஏற்றுகவகொணட வெப்பமும் சமமொகும். இது ்படம் 8.10 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.10 மொதிரிபவ்பொருளுடன் உள்ள வெப்பமொனி

ெவபைலமா கல

ெவபமா ெகாகல

ெவபகா ைற

கா (ெவபகாபா)

மா ெபா

Qஏற்பு = −Qஇழபபு

குறியீடடு மரல்ப இஙகு கெனிகக வெணடும். வெப்ப இழபபு எதிர்ககுறியிலும், வெப்ப ஏற்பு வநர்ககுறியிலும் குறிபபிடப்படடுள்ளன. தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் ெலரயலறயிலிருந்து

Qஏற்பு =m2s2 (Tf – T2)

Qஇழபபு= m1s1 (Tf – T1)

இஙகு s2 மற்றும் s1 என்்பலெ முலறவய நீர் மற்றும் மொதிரிப வ்பொருளின் தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன்களொகும். எனவெ,

_m_2_s_2 (_T_f – _T_2) = − _m_1_s_1 (_T_f – _T_1)

_m_2_s_2_T_f – _m_2_s_2_T_2= − _m_1_s_1_T_f + _m_1_s_1_T_1

_m_2_s_2_T_f + _m_1_s_1_T_f = _m_2_s_2_T_2 _+ m_1_s_1_T_1

இறுதி வெப்பநிலை Tf = m s T m s T m s m s 1 1 1 2 2 2

1 1 2 2

+ +

எடுத்துககோடடு 8.7 50°C வெப்பநிலையிலுள்ள 5 L நீர், 30°C வெப்பநிலையிலுள்ள 4L நீருடன் கைககப்படுகிறது. நீரின் இறுதி வெப்பநிலை என்ன? இஙகு நீரின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் 4184 J kg-1 K-1 என்க.

தீரவு: பின்ெரும் சமன்்பொடலட நொம் ்பயன்்படுத்தைொம்

Tf = m s T m s T m s m s 1 1 1 2 2 2

1 1 2 2

+ +

m1 = 5L = 5kg மற்றும் m2= 4L = 4kg, s1 = s2

வமலும் T1=50°C =323K மற்றும் T2 = 30°C=303 K. எனவெ

Tf = m T m T

m m 1 1 2 2

1 2

5 323 4 303 5 4

+ +

= × + ×

+ =314.11 K_._

Tf = 314.11 K-273K ≈ 41°C.

50°C மற்றும் 30°C வெப்பநிலைகளில் உள்ள சம அளவு நீரிலன (m1 = m2) ஒன்றுடன் ஒன்று கைககும்வ்பொது, இறுதி வெப்ப நிலை இவ்விரணடு வெப்பநிலைகளின் சரொசரியொகும்.

Tf = _T T_1 2

2 323 303

2 + =

+ = 313K = 40°C

ஒவர வெப்பநிலையில் (30°C) உள்ள இரணடு நீர் மொதிரிகலள ஒன்றுடன் ஒன்று கைககும்வ்பொது அெற்றின் இறுதி வெப்பநிலையும் 30°C ஆகும். இதிலிருந்து நொம் அறிந்து வகொள்ெது என்னவென்றொல் இவ்விரணடு நீர் மொதிரிகளும் வெப்பச்சமநிலையில் உள்ளன. எனவெ இரணடிற்கும் நடுவெ எவ்விதமொன வெப்பப்பரிமொற்றமும் நலடவ்பறவில்லை என்்பதொகும்.

ெொயுககள் அல்ைது திரெஙகலள ஒன்றுடன் ஒன்று கைககும்வ்பொது அககைலெயின்

இறுதிச்சமநிலை வெப்பநிலை அபவ்பொருள்களின் நிலறகள், தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்கள் மற்றும் வெப்பநிலைகலளச் சொர்ந்திருககும் என்்பலத இஙகு நிலனவில் வகொள்ள வெணடும். வமலும் சமஅளவுள்ள ஒவர வ்பொருள்கலள ஒன்றுடன் ஒன்று கைககும்வ்பொது மடடுவம இறுதிவெப்ப நிலையொனது தனித்தனி வெப்பநிலைகளின் சரொசரி மதிபபிற்கு சமமொகும்.

குறிபபு

கவப்ப மோற்றம் (HEAT TRANSFER)

�ோம் அறிந்த்படி கவப்பம் என்்பது ஒருவலக ்பரிமோற்ற ஆற்றலோகும். அவவோற்றல் கவப்பநிலல நவறு்போடடின் கோரணமோக ஒரு க்போருளிலிருநது மறக்றோரு க்போருளுககு மோற்றப்படும். கவப்ப மோற்றம் மூன்று வழிகளில் �லடக்பறும் அலவ கவப்பககடத்்தல், கவப்பச் ெலனம் மறறும் கவப்பககதிரவீச்சு ஆகும்.

கவப்பககடத்்தல் (Conduction) வெப்பநிலை வெறு்பொடடின் கொரைமொக வ்பொருள்களுககிலடவய வநரடியொக வெப்பமொற்றம் ஏற்்படும் நிகழ்ச்சிககு வெப்பககடத்தல் என்றுவ்பயர். இரணடு வ்பொருள்கலள ஒன்றுடன் ஒன்று வதொடடுகவகொணடிருககுமொறு லெககும்வ்பொது, உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து, குலறந்த வெப்பநிலை உள்ள வ்பொருளுககு வெப்பம் மொற்றப்படுகிறது. வெப்பத்லத எளிதொகத் தன்ெழிவய கடந்துவ்பொக அனுமதிககும் வ்பொருள்களுககு வெப்பககடத்திகள் என்றுவ்பயர்.

கவப்பக கடத்துத்தி்றன் (THERMAL CONDUCTIVITY) வெப்பத்லதக கடத்தும் திறனுககு வெப்பககடத்துத்திறன் என்று வ்பயர் மொறொநிலை நி்பந்தலனயில் ஓரைகு வெப்பநிலை வெறு்பொடடில், ஓரைகு தடிமன் வகொணட வ்பொருளின் ெழிவய ஓரைகு ்பரபபிற்குச் வசஙகுத்தொக உள்ள திலசயில் கடத்தப்படும் வெப்பத்தின் அளவெ, வ்பொருளின் வெப்பககடத்துத்திறன் என அலழககப்படுகிறது.

அடடவலண 8.3 சிை வ்பொதுெொன வ்பொருள்களின் வெப க்போருள் வெப்பககடத்துத்திறன்

லெரம் 2300 வெள்ளி 420 தொமிரம் 380 அலுமினியம் 200 எெஃகு 40 ்பனிககடடி 2 கணைொடி 0.84 வசஙகல் 0.84

ெவபகடற K

ெகாட ெபா

பர A

T2 > T1

T2 T1 d

படம் 8.11 வெப்பக்கடத்தலினால் ஏற்படும் மாறாநிலை வெப்ப ஓடடம்

மொறொநிலையில், வெப்பககடத்து வீதம் Q, வெப்பநிலை வெறு்பொடு ΔT மற்றும் குறுககு வெடடுப்பரபபு A ஆகியெற்றுககு வநர்த்தகவிலும், கடத்தியின் நீளத்திற்கு (L) எதிர்த்தகவிலும் இருககும். வெப்பம் கடத்தும் வீதத்லத பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

Q t

KA T L

= ∆

இஙகு, K என்்பது வெப்பககடத்தல் எண ஆகும். (இதலன வகல்வின் வெப்பநிலை K எனத் தெறொகப புரிந்துவகொள்ளககூடொது) வெப்பககடத்துத்திறனின் SI அைகு J s-1 m-1 K-1 அல்ைது W m-1 K-1.

மோ்றோநிலல: (Steady state) எந்த நிலையில், அலனத்து இடஙகளிலும் வெப்பநிலை ஒரு

மொறொ மதிபபிலன அலடகிறவதொ மற்றும் எந்த இடத்திலிருந்தும் எவ்விதமொன வெப்பமும் ்பரிமொற்றப்படொமல் உள்ளவதொ அந்நிலைவய மொறொ நிலை என அலழககப்படுகிறது.

குறிபபு

்பககடத்துத்திறன் (W m−1 K−1) இல் 1 atm க்போருள் வெப்பககடத்துத்திறன்

மனிதனின் திசு 0.2 மரககடலட 0.17 ஹீலியம் 0.152 வமன்லமயொன இரப்பர் 0.042 தணணீர் 0.56 கொற்று 0.023

W m Kஅடட வலண 8.3 zை வHொ«ெொன வHொ±ãகå வெபHககடÚ«Úறå ( ) இà 1 atm−1 −1
கHோ±ã	வெபHககடÚ«Úறå	கHோ±ã	வெபHககடÚ«Úறå
லெரÝ	2300	மதå ¦	0.2
வெã	420	மரககடலட	0.17
தொரÝ	380	£யÝ	0.152
அ³யÝ	200	வமåலமயொன இரபHß	0.042
எ1 ¤	40	தணß	0.56
Hககட}	2	கொä²	0.023
கணைொ }	0.84
வசஙகà	0.84

வெப்பககடத்துத்திறன் வ்பொருளின் தன்லமலயச் சொர்ந்தது. எடுத்துககொடடொக வெள்ளி மற்றும் அலுமினியம் உயர்ந்த வெப்பககடத்துத்திறலனப வ்பற்றுள்ளதொல் அலெ சலமயல் ்பொத்திரஙகள் வசயயப ்பயன்்படுகின்றன.

கவப்பச்ெலனம் (CONVECTION) திரெஙகள் மற்றும் ெொயுககள் வ்பொன்ற ்பொயமஙகளில் உள்ள மூைககூறுகள் உணலமயொன நகர்வினொல் வெப்ப ஆற்றல் மொற்றப்படும் நிகழ்வு வெப்பச்சைனம் என அலழககப்படுகிறது. இந்த வெப்பச்சைனத்தில் மூைககூறுகள் எவ்வித கடடு்பொடின்றி ஒரு இடத்திலிருந்து மற்வறொரு இடத்திற்கு நகர்கின்றன. இந்நிகழ்வு இயற்லகயொகவெொ அல்ைது புறவிலச கொரைமொகவெொ ஏற்்படைொம். சலமயல் ்பொத்திரத்தில் வகொதிககும் தணணீர் வெப்பச்சைனத்திற்கு ஒரு சிறந்த உதொரைமொகும். ்பொத்திரத்தின் அடியில் உள்ள தணணீர் அதிக வெப்பத்லதபவ்பற்று அதன் கொரைமொக விரிெலடந்து அடர்த்தி குலறயும். இந்த குலறந்த அடர்த்தியின் கொரைமொக மூைககூறுகள் வமற்்பரபல்ப வநொககிச் வசல்லும். அவத வநரத்தில் வமற்்பரபபிலுள்ள மூைககூறுகள் குலறந்த வெப்ப

்பகல் வநரஙகளில், சூரியககதிர்கள் இதற்குககொரைம் நிைத்தின் குல விலளெொக நிைப்பரபபில் உள்ள க வசன்றுவிடும். அவத வநரத்தில் கட

வீசும் இதலனவய கடல்கொற்று (sea breeze) என்று அ விட, நிைப்பரபபு வெகமொக குளிர்ச்சி அலடயும் (நிைப விலளெொக கடற்்பரபபிலுள்ள கொற்று விரிெலடந்து அ வநரத்தில் நிைப்பரபபிலுள்ள அடர்த்தி அதிகமொன கு நிைககொற்று (Land breeze) என்று அலழககின்வறொம்.

கட கா

கடைரட டாக உள ல

பக

கட கா

கடைரட டாக உள ல

பக

கட ை உள 

ஆற்றலைபவ்பறுெதொல் அெற்றின் அடர்த்தி அதிகமொக இருககும். எனவெ அலெ ்பொத்திரத்தின் அடிப்பககத்திற்கு ெரும். இந்நிகழ்வு வதொடர்ந்து நலடவ்பறும். இவ்ெொறு மூைககூறுகள் வமலும், கீழும் நகர்ெலத வெப்பச்சைன ஓடடம் (convection current) என்று அலழககின்வறொம். அலற ஒன்றிலன வெதுவெதுப்பொக லெகக நொம் அலறச்சூவடற்றிலயப ்பயன்்படுத்துகிவறொம். சூவடற்றிககு அருவக உள்ள கொற்று மூைககூறுகள் வெப்பமலடந்து விரிெலடயும் அதனொல் அெற்றின் அடர்த்தி குலறந்து அலறயின் வமற்்பகுதிககுச் வசல்லும். அவத வநரத்தில் அடர்த்தி அதிகமுள்ள குளிர்ந்த கொற்று அடிப்பகுதிககு ெரும். இவ்ெொறு ஏற்்படும் கொற்று மூைககூறுகளின் வதொடர் சுழற்சிவய, வெப்பச்சைன ஓடடம் என அலழககப்படுகிறது.

கவப்பககதிரவீச்சு: சூடொக உள்ள சலமககும் அடுபபு ஒன்றின் அருவக நமது லககலள நீடடினொல் வெப்பத்லத உைரைொம். இஙகு சூடொக உள்ள அபவ்பொருலளத் வதொடொமவைவய நொம் வெப்பத்லத உைர்கிவறொம். ஏவனனில் இஙகு சூடொக உள்ள சலமககும் அடுபபிலிருந்து வெப்பமொனது வெப்பககதிர்வீச்சு மூைம் நமது

கடல் நீலரவிட வெகமொக நிைத்லத சூவடற்றும் றெொன தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் ஆகும். இதன்

ொற்று விரிெலடந்து அதன் அடர்த்தி குலறந்து வமவை ற்்பரபபிலுள்ள குளிர்ந்த கொற்று நிைத்லத வநொககி லழககின்வறொம். இரவு வநரஙகளில் கடற்்பரபல்ப

்பரபபின் குலறந்த தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்). இதன் தன் அடர்த்தி குலறந்து வமவை வசன்றுவிடும். அவத ளிர்ந்தகொற்று கடலை வநொககி வீசும். இதலனவய

இர

கட ைரட யாக உள ல

லகா

இர

ரட யாக ல

லகா

லககளுககு ெருகிறது. சூரியனிலிருந்தும் வெப்ப ஆற்றலை நொம் இவத முலறயில்தொன் வ்பறுகிவறொம். இககதிர்வீச்சு வெற்றிடத்தின் ெழிவய ்பயணித்து புவிலய அலடகிறது. எந்த விதமொன ஊடகத்தின் உதவியும் இன்றி ஒரு வ்பொருளிலிருந்து மற்வறொரு வ்பொருளுககு ஆற்றலை மொற்றுெது கதிர்வீச்சின் ஒரு சிறபபுப ்பண்பொகும். ஆனொல் வெப்பககடத்தல் மற்றும் வெப்பச்சைனம் இவ்விரணடிலும் வெப்ப ஆற்றலை மொற்றம் வசயெதற்கு ஊடகம் அெசியம் என்்பலத கெனிககவும். வெப்பககதிர்வீச்சு என்்பது ஒரு வ்பொருளிலிருந்து மற்வறொரு வ்பொருளுககு மின்கொந்த அலைகளினொல் வெப்பம் ்பரவும் நிகழ்வு ஆகும். எடுத்துககோடடு: 1. சூரியனிலிருந்து ெரும் சூரியக கதிர்வீச்சு ஆற்றல். 2. அலற சூவடற்றியிலிருந்து ெரும்

வெப்பககதிர்வீச்சு.

வ்பொதுெொக வெப்பநிலை ்பருப வ்பொருள்களுடன் மடடுவம (திட, திரெ மற்றும் ெொயு)

வதொடர்புலடயது என்ற வ்பொதுககருத்து உள்ளது. ஆனொல் வெப்பககதிர்வீச்சும் ஒரு வெப்ப இயககவியல் அலமப்பொகும். இதற்கு நன்கு ெலரயறுககப்படட வெப்பநிலையும், அழுத்தமும் உணடு. சூரியனிலிருந்து ெரும் கடபுைனொகும் கதிர்வீச்சின் வெப்பநிலை 5700 K. இதலன புவி கிடடத்தடட 300K வெப்பநிலையுள்ள அகச்சிெபபு கதிர்வீச்சொல் வெளிககு (space) மீணடும் உமிழ்கிறது.

குறிபபு

நியூடடனின் குளிரவு விதி:

நியூடடனின் குளிர்வு விதியின்படி கபாருக்ளான்றின் கவபப இைபபு வீ்தம், அபகபாருளுககும் சூைலுககும் உள்ள கவபபநிகல ரவறுபாடடிற்கு ரநர்விகி்தததில் இருககும்.

dQ dt ∝− −(T T )s (8.4)

வநரத்லத வ்பொருத்து வெப்பம் வதொடர்ந்து குலறந்து வகொணவட வசல்ெலத எதிர்ககுறி கொடடுகிறது. இஙகு, T = வ்பொருளின் வெப்பநிலை Ts = சூழலின் வெப்பநிலை

்படம் 8.12 வநரத்லதபவ்பொருத்து சூடொக உள்ள நீர் குளிர்ெலதககொடடும் ெலர்படம்

150120906030 180 210 240 270 300

100

ேநர (னா)

ெவ ப

 ை

ல °C

்படம் 8.12 இல் கொடடப்படடுள்ள ெலர்படத்திலிருந்து வதொடககத்தில் குளிர்வு வீதம் அதிகமொகவும் பின்னர் வெப்பநிலை குலறயககுலறய குலறெொகவும் உள்ளலத வதளிெொக உைரைொம். m நிலறயும், s தன்வெப்ப ஏற்புத்திறனும் உள்ள வ்பொருவளொன்லறக கருது. அதன்வெப்பநிலை T என்க. சூழலின் வெப்பநிலைலய Ts என்க. dt என்ற சிறிய வநர இலடவெளியில் ஏற்்படட வெப்பநிலைககுலறவு dT எனில் வெப்ப இழபபின் அளவு dQ = msdT (8.5)

சமன்்பொடு (8.5) இன் இருபுறமும் dt ஆல் ெகுகக

dQ dt

msdT dt

= (8.6)

நியூடடனின் குளிர்வு விதியிலிருந்து

dQ dt

_T Ts_∝− −( )

dQ dt

= - a (T -Ts) (8.7)

இஙகு a என்்பது வநர்ககுறி மொறிலி. சமன்்பொடுகள் (8.6) மற்றும் (8.7) இல் இருந்து

- a (T -Ts) = ms dT dt

|——|——|——|——|——|——|——|

| T |

T T a

_mss_− =− dt (8.8)

சமன்்பொடு (8.8) இன் இருபுறமும் வதொலகப்படுத்துக. dT

T T a

ms dt

_s_− =−∫ ∫

ln (T -Ts) = − a ms

t + _b_1

இஙகு b1 ஒரு மொறிலியொகும். இரணடு ்பககமும் அடுககுக குறியீடு எடுத்தொல் நமககு கிலடப்பது

T = _T_s + _b_2 e a

ms t- (8.9)

இஙகு b2 = eb1 = ஒரு மொறிலி

எடுத்துககோடடு 8.8 27°C வெப்பநிலை உள்ள அலற ஒன்றில் உள்ள சூடொன நீர் 92°C லிருந்து 84°C வெப்பநிலைககு குளிர 3 நிமிடஙகலள எடுத்துகவகொள்கிறது. அவத நீர் 65°C லிருந்து 60°C வெப்பநிலைககுக குலறய எடுத்துகவகொள்ளும் வநரத்லதக கைககிடுக. 3 நிமிடஙகளில் சூடொன நீரின் வெப்பநிலை 8°C குலறந்துள்ளது. 92°C மற்றும் 84°C இன் சரொசரி வெப்பநிலை 88°C. இது அலற வெப்பநிலைலயவிட 61°C அதிகமொக உள்ளது. சமன்்பொடு (8.8) ஐப ்பயன்்படுத்தினொல்

dT T T

a ms

_dt s_− =− அல்ைது dT

dt a

ms T Ts=− −( )

8 3

61 o

oC a ms

C min

( )=−

இவதவ்பொன்று 65°C மற்றும் 60°C இன் சரொசரி வெப்பநிலை 62.5°C ஆகும். இது அலற வெப்பநிலைலயவிட 35.5°C அதிகமொக உள்ளது.

5 35 5 o

oC dt

a ms

C=− ( . )

இவ்விரணடு சமன்்பொடுகலளயும் ெகுககும்வ்பொது

8 3

C dt

min = -

a ms

C a

ms C

( )

( . )

35 5

8 3 5

61 35 5

× × =

dt .

dt = × × = =

61 15 35 5 8

915 284

3 22 .

. minநிமிடம்

கவப்ப மோற்றத்தின் விதிகள் (LAWS OF HEAT TRANSFER):

கவப்பப்பரிமோற்றத்திறகோன பிரிகவோஸ்ட ககோள்லக (Prevost theory of heat exchange)

0 K வெப்பநிலைலயத்தவிர அலனத்து வெப்பநிலைகளிலும் எல்ைொப வ்பொருள்களும் வெப்பககதிர்வீச்லச உமிழ்கின்றன, இவதவ்பொன்று சூழலில் இருந்து வெப்பககதிர்வீச்லச உடகெர்கின்றன. எடுத்துககொடடொக நீஙகள் யொரொெது ஒருெலரத் வதொடும்வ்பொது அெர் உஙகள் விரல்கள் வெப்பமொக அல்ைது குளிர்ச்சியொக உள்ளலத உைர்ெொர்.

உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருவளொன்று, சூழலிருந்து வ்பறும் வெப்பத்லதவிட அதிக வெப்பத்லத சூழலுககு கதிர்வீச்சின் மூைம் வகொடுககும். இவதவ்பொன்று குலறந்த வெப்ப நிலையிலுள்ள வ்பொருவளொன்று இழககும் வெப்பத்லதவிட அதிக வெப்பத்லத சூழலிருந்து வ்பற்றுகவகொள்ளும்.

பிரிவெொஸட வெப்பச்சமநிலைக கருத்லத கதிர்வீச்சுககுப ்பயன்்படுத்தினொர். அதன்்படி அலனத்துப வ்பொருள்களும் வெப்பககதிர்வீச்லச வெளிப்படுத்துகின்றன. ஆனொல் குளிர்ச்சியொக உள்ள வ்பொருலளவிட, உயர் வெப்பநிலைப வ்பொருள்கள் அதிக வெப்பககதிர்வீச்லச வெளியிடும். ஒரு குறிபபிடட வநரத்தில் இரணடு வ்பொருள்களின் வெப்பப்பரிமொற்று வீதமும் சமமொகும் இந்நிலையில் இவ்விரணடு வ்பொருள்களும் வெப்பச் சமநிலையில் உள்ளன எனக கூறைொம். சுழிவகல்வின் வெப்பநிலையில் மடடுவம வ்பொருள்கள் வெப்ப உமிழ்லெ நிறுத்துகின்றன. எனவெ பிரிவெொஸடின் வகொள்லகயின்்படி சூழலின் தன்லம எத்தலகயதொக இருந்தொலும், அலனத்தும் வ்பொருள்களும் சுழிவகல்வின் வெப்பநிலைககு வமல் உள்ள அலனத்து வெப்பநிலைகளிலும் வெப்பககதிர்வீச்லச உமிழும்.

ஸ்கடெஃ்போன் ந்போல்டஸ்கமன் விதி (Stefan Boltzmann law)

ஸவடெஃ்பொன் வ்பொல்டஸவமன் விதியின்்படி, கருபவ்பொருளின் ஓரைகு ்பரபபினொல் ஓரைகு வநரத்தில்

கதிர்வீசப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் வமொத்த அளவு, அககருபவ்பொருளின் வகல்வின் வெப்பநிலையின் நொன்குமடி மதிபபுககு வநர்த்தகவில் இருககும்.

E ∝ T4 or E = σ T4 (8.10)

இஙகு, σ என்்பது ஸவடெஃ்பொன் மொறிலி. இதன் மதிபபு 5.67 × 10-8 W m-2 k-4

முழுலமயொன கரும்வ்பொருளொக இல்ைொத வ்பொருள்களுககு

E = e σ T4 (8.11)

இஙகு ‘e’ என்்பது ்பரபபின் உமிழ்திறன் ஆகும். ஒரு குறிபபிடட வெப்பநிலை மற்றும் அலைநீளத்தில் வ்பொருளின் ்பரபபினொல் கதிர்வீசப்படும் ஆற்றலுககு, அவத வெப்பநிலை மற்றும் அலைநீளத்தில் முழுககரும்வ்பொருளினொல் கதிர்வீசப்படும் ஆற்றலுககும் உள்ள தகவெ உமிழ்திறன் என ெலரயறுககப்படுகிறது.

குறிபபு

வியனின் இடபக்பயரச்சி விதி (WIEN’S DISPLACEMENT LAW):

உைகிலுள்ள அலனத்துப வ்பொருள்களும் கதிர்வீச்லச உமிழ்கின்றன. அககதிர்வீச்சுகளின் அலைநீளஙகள் வ்பொருள்களின் வகல்வின் வெப்பநிலைலயச் சொர்ந்திருககும். உமிழப்படும் கதிர்வீச்சுகள் வெவ்வெறு அலைநீளஙகலளப வ்பற்றிருககும். வமலும் அவ்ெலைநீளஙகளின் வசறிவும் (intensity) வெவ்வெறொனலெ. வியனின் விதிப்படி, ஒரு கரும்வ்பொருள் கதிர்வீச்சினொல் உமிழப்படும் வ்பருமச்வசறிவு வகொணட அலைநீளம் ( λ_m ) அககரும்வ்பொருளின் வகல்வின் வெப்பநிலைககு (T) எதிர்விகிதத்தில் இருககும்._

λ λ_m mT or b_

T ∝ =

1 ( ) (8.12)

இஙகு, b என்்பது வியன் மொறிலி. இதன்மதிபபு 2.898× 10-3 m K

இதிலிருந்து நொம் அறிந்து வகொள்ெது என்னவென்றொல் வ்பொருளின் வகல்வின் வெப்பநிலை உயரும்வ்பொது வ்பருமச்வசறிவு அலைநீளம் ( λ_m ) மின்கொந்த நிறமொலையின் குலறந்த அலைநீளத்லத (வ்பரும அதிர்வெண) வநொககி இடபவ்பயர்ச்சி அலடயும். இது ்படம் (8.13) இல் கொடடப்படடுள்ளது._

்படம் 8.13 ெலர்பட ெடிவில் வியன் இடபவ்பயர்ச்சி விதி

0 500 1000 1500 2000

5500K

5000K

4500K

4000K

3500K

அைலள(nm)

2 x 107

4 x 107

6 x 107

8 x 107

க 

 அ

ட 

(J m

–3 H

z– 1 )

வமற்கணட ெலர்படத்திலிருந்து வ்பருமச் வசறிவு அலைநீளம் λm வகல்வின் வெப்பநிலைககு எதிர்விகிதத்தில் இருப்பலத அறியைொம். இவ்ெலளவகொடடிற்கு கரும்வ்பொருள் கதிர்வீச்சு ெலளவகொடு என்று வ்பயர். வியன் விதியும் �மது ்போரலவயும்: நமது கணகளொல் மின்கொந்த நிறமொலையில் உள்ள கணணுறு ்பகுதிலய மடடும் (400 nm முதல் 700 nm ெலர) ்பொர்ககமுடிெதன் கொரைம் என்ன? சூரியலன கிடடத்தடட ஒரு கரும்வ்பொருளொகக கருதைொம். 0 K வெப்பநிலைககு வமல் உள்ள எந்த ஒரு வ்பொருளும் கதிர்வீச்லச உமிழும். எனவெ சூரியனும் கதிர்வீச்லச உமிழும். வமலும் அதன் ்பரபபு வெப்பநிலை கிடடத்தடட 5700 K. இம்மதிபல்ப சமன்்பொடு (8.12) இல் பிரதியிடும்வ்பொது,

λm = b T =

× ≈

−2 898 10 5700

508 3. nm

இதுவெ வ்பருமச்வசறிவிற்கொன அலைநீளம் ஆகும். சூரியனின் ்பரபபு வெப்பநிலை வதொரொயமொக 5700 K

என உள்ளதொல் அதற்கொன கதிர்வீச்சு நிறமொலை வநடுககம் 400 nm முதல் 700 nm ெலர கொைப்படும். இதுவெ மின்கொந்த நிறமொலையின் கணணுரு ்பகுதியொகும். இது்படம் 8.14 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.14 வியன் விதியும் நமது ்பொர்லெயும்

ய (5700 K)

அைலள(nm) 400 500 600 7000

2 x 107

4 x 107

6 x 107

8 x 107

λm

க 

 அ

ட

(J m

–3 H

z– 1 )

ய (5700 K)

)

400 nm 500 nm

600 nm 700 nm

V ISIBLE SPEC

TRU M

க ண

ா காண

 ய

ஒ

0.0001 nm 0.01 nm

10 nm

X க

க காமா

க க

றஊ தா

க க அ

கவ க

க

1000 nm 0.01 cm

1 cm 1 m

100 m

ேரேய ாஅ

ை ல

க Rader

TV FM

A M

மனித இனம் இந்தக கதிர்வீச்லச உடகெர்ந்துதொன் ்பரிைொம ெளர்ச்சி அலடந்தது. எனவெ மனிதககணகள் சூரிய நிறமொலையில் உள்ள கணணுரு ்பகுதிலய மடடுவம உைர முடியும். அகச்சிெபபு ்பகுதிலயவயொ அல்ைது X கதிர் நிறமொலைலயவயொ உைர முடியொது.

400 nm 500 nm

600 nm 700 nm

V ISIBLE SPEC

TRU M

க ண

ா காண

 ய

ஒ

0.0001 nm 0.01 nm

10 nm

X க

க காமா

க க

றஊ தா

க க அ

கவ க

க

1000 nm 0.01 cm

1 cm 1 m

100 m

ேரேய ாஅ

ை ல

க Rader

TV FM

A M

நமககு அருகில் உள்ள சிரியஸ (Sirius) (வெப்பநிலை 9940K) என்ற விணமீன் அருகில் உள்ள வகொளில் மனித இனம் வதொன்றி இருந்தொல் அெர்களின் கணகள் மின்கொந்த நிறமொலையில் உள்ள புற ஊதொககதிர்கலள உைர முடியும். இதலன சமன்்பொடு (8.12) ஐப ்பயன்்படுத்தி அறிந்து வகொள்ளைொம்.

எடுத்துககோடடு 8.9 A என்ற கரும்வ்பொருள் ஒன்றின் கதிர்வீச்சுத்திறன் EA. வமலும் இது λA என்ற அலைநீளத்திற்கு வ்பரும ஆற்றல் கதிர்வீசப்படுகிறது. B என்ற மற்வறொரு கரும்வ்பொருளின் கதிர்வீச்சுத்திறன் EB = N EA; 1 2

λA என்ற அலைநீளத்திற்கு B கரும்வ்பொருளில்

இருந்து கதிர் வீசப்படுகிறது எனில் N இன் மதிபல்பக கொணக?

வியனின் இடபவ்பயர்ச்சி விதியிலிருந்து

λmax T = மொறிலி ; இது A மற்றும் B என்ற இரணடு கரும்வ்பொருள்களுககுப வ்பொருந்தும்.

λA TA = λB TB.

இஙகு λB = 1 2

λA

λA TA = λB TB. இஙகு λB = 1 2

λA

T T

= =      

= λ λ

λ1 2

TB = 2TA

ஸவடெஃ்பொன் – வ்பொல்ஸடவமன் விதியிலிருந்து

E E

T T

= 

 



  =( ) = =

4 42 16

கரும்வ்பொருள் B, கரும்வ்பொருள் A லெ விட குலறந்த அலைநீளத்லதவய உமிழும். எனவெ கரும்வ்பொருள் A லெ விட அதிக ஆற்றல் வகொணட கதிர்வீச்லச கரும்வ்பொருள் B உமிழும்.

8.4.1. அறிமுகம்: நொம் முந்லதய பிரிவுகளில் வெப்பம், வெப்பநிலை மற்றும் வ்பொருள்களின் வெப்பப்பணபுகலளப ்பற்றி ்பயின்வறொம். வெப்ப இயககவியல் என்்பது இயற்பியலின் ஒரு பிரிெொகும். இபபிரிவு வெலைலய வெப்பமொகவும் மற்றும் வெப்பத்லத வெலையொகவும் மொற்றுெதில் உள்ள விதிகலள விெரிககிறது. வெப்ப இயககவியலின் விதிகள் ்பொயில், சொர்ைஸ, வ்பர்னூலி, ஜுல், கிளொசியஸ, வகல்வின், கொர்வனொ மற்றும் வைல்ம்வைொல்டஸ வ்பொன்ற அறிவியல் அறிஞர்களின் மூன்று நூற்றொணடு கொை ஆயவுகளின் அடிப்பலடயில் முலறப்படுத்தப்படடதொகும். அன்றொட ெொழ்வில் நம்லமச்சுற்றி நலடவ்பறும் அலனத்து நிகழ்வுகளும் ஏன் நமது உடலியகக நிகழ்வுகள் கூட வெப்ப இயககவியல் விதிகளுககு உட்படடு நலடவ்பறுகின்றது எனககூறினொல் அது மிலகயொகொது. எனவெ வெப்ப இயககவியல் என்்பது இயற்பியலின் ஓர் இன்றியலமயொத பிரிெொகும்.

கவப்ப இயககவியல் அலமபபு வெப்ப இயககவியல் அலமபபு (Thermodynamic system) என்்பது இபபிர்பஞசத்தில் ெலரயறுககப்படட

கவப்ப இயககவியல்: 8.4

்படம் 8.15 வெப்ப இயககவியல் அலமபபு

எைல

ழ

அைம

ஒரு ்பகுதியொகும். வமலும் அழுத்தம் (P), ்பருமன் (V), மற்றும் வெப்பநிலை (T) வ்பொன்ற முககிய அளவுருககளொல் ெலரயறுககப்படட வ்பரும எணணிகலகயிைடஙகிய துகள்களின் (அணுககள் மற்றும் மூைககூறுகள்) வதொகுபவ்ப வெப்ப இயககவியல் அலமப்பொகும். மீதமுள்ள இபபிர்பஞசத்தின் ்பகுதிவய சூழல் (surrounding) எனப்படும். இவ்விரணடும் ஓர் எல்லையொல் பிரிககப்படடுள்ளன. இது ்படம் 8.15 இல் கொடடப்படடுள்ளது. எடுத்துககோடடுகள்: ஓர் வெப்ப இயககவியல் அலமபபு என்்பது, திட, திரெ, ெொயு மற்றும் கதிர்வீச்சு வ்பொன்ற எந்த ெடிவிலும் இருககைொம்.

கவப்ப இயககவியல் அலமபபு

சூழல்

ெொளியில் உள்ள தணணீர் திறந்தவெளி

அலற ஒன்றினுள் உள்ள கொற்று மூைககூறுகள்

அலறககு வெளியில் உள்ள கொற்று

மனித உடல் திறந்தவெளி

கடலில் உள்ள மீன் கடல் நீர்

்படம் 8.16 இல் கொடடியுள்ளெொறு வெப்ப இயககவியல் அலமபபிலன மூன்று ெலககளொகப பிரிககைொம்.

்படம் 8.16 வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் வெவ்வெறு ெலககள்

(a) (a) (a)

ெவப இயகய அைம

றத அைமபான ப ெபா ம ஆறைல ழேலா பமா ெகாற .

‚டப„ட அைமபான ஆறைல ம„ (ப ெபா ைள அல) ழேலா பமா ெகாற .

தˆ‰த அைமபான ழேலா ப ெபா ைள பமா ெகாளைல ம ஆறைல பமா ெகாளைல.

றத அைம

‚டப„ட அைம

தˆ‰த அைம

ப ெபா 

ஆற ஆற ஆற

ப ெபா ப ெபா 

8.4.2. கவப்பச்ெமநிலல (Thermal equilibrium) அலற ஒன்றில் ஒரு வகொபல்பயில் சூடொன வதநீர் லெககப்படடொல், வதநீரிலிருந்து வெப்பம் சூழலுககுக கடத்தப்படும். சிறிது வநரத்திற்கு பின்பு சூடொன வதநீர் சூழலின் வெப்பநிலைககு சமமொன வெப்பநிலைலய அலடயும். இதன் பின்பு வதநீரிலிருந்து சூழலுகவகொ அல்ைது சூழலிலிருந்து வதநீருகவகொ நிகர வெப்பப ்பரிமொற்றம் ஏற்்படொது. வதநீரும் சூழலும் வெப்பச்சமநிலைலய அலடந்து விடடலத இது கொடடுகிறது. இரு அலமபபுகள் ஒன்றுகவகொன்று வெப்பச்சமநிலையில் உள்ளது எனில் அவ்விரணடு அலமபபுகளும் ஒவர வெப்பநிலையில் இருககவெணடும். வமலும் அது வநரத்லதப வ்பொருத்து மொறொமல் இருகக வெணடும்.

எநதிரவியல் ெமநிலல (Mechanical equilibrium) ்படம் 8.17 இல் கொடடியுள்ளெொறு பிஸடனுடன் உள்ள ெொயு அலடத்து லெககப்படடுள்ள வகொள்கைன் ஒன்லறக கருதுக. அபபிஸடனின் மீது நிலற ஒன்லற லெககும்வ்பொது கீழ்வநொககிய புவியீர்பபு விலசயின் கொரைமொக பிஸடன் கீழ்வநொககி நகர்ந்து சிை ஏற்ற இறககத்திற்குபபின்பு நிற்கும். பிஸடன் ஒரு புதிய இடத்லத அலடயும். ெொயுவின் வமல் வநொககிய விலச, கீழ்வநொககிய புவியீர்பபு விலசலய சமன் வசயயும். இந்நிலையில் இவ்ெலமபல்ப எந்திரவியல் சமநிலையில் உள்ளது எனககூறைொம். அலமபபு ஒன்று எந்திரவியல் சமநிலையில் உள்ளது எனில், எவ்விதமொன சமன்வசயயப்படொத விலசயும் வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் மீது வசயல்்படககூடொது.

்படம் 8.17 எந்திரவியல் சமநிலை

நகரய ட

ைறக

ைறக அலாம ைறகேளா

வா

எ ரய சமைல

நவதிச்ெமநிலல (Chemical equilibrium) ஒன்றுடன் ஒன்று வதொடர்பிலுள்ள இரணடு வெப்ப இயககவியல் அலமபபுகளுககிலடவய எவ்வித வதொகு்பயன் வெதிவிலனயும் நலடவ்பறவில்லை எனில் அவ்விரு அலமபபுகளும் வெதிச்சமநிலையில் உள்ளது எனைொம்.

கவப்ப இயககவியல் ெமநிலல (Thermodynamic equilibrium) இரணடு அலமபபுகள் வெப்ப இயககவியல் சமநிலையில் உள்ளன எனில், அவ்விரணடு அலமபபுகளும் ஒன்றுகவகொன்று வெப்ப, எந்திரவியல் மற்றும் வெதிச் சமநிலையில் இருகக வெணடும். வெப்ப இயககவியல் சமநிலையில் மீபவ்பரு (Macroscopic) மொறிகளொன அழுத்தம், ்பருமன் மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியலெ ஒரு நிலையொன மதிபபிலனப வ்பற்றிருகக வெணடும். வமலும் அலெ கொைத்லதப வ்பொருத்து மொறொமல் இருகக வெணடும்.

8.4.3. கவப்ப இயககவியல் நிலல மோறிகள் (Thermodynamic state variables)

இயந்திரவியலில் திலசவெகம், உந்தம் மற்றும் முடுககம் வ்பொன்றலெ இயஙகும் வ்பொருவளொன்றின் நிலைலய விளககப்பயன்்படுகின்றன. (வதொகுதி 1 இல் இெற்லறப ்பற்றி புரிந்துவகொணடிருபபீர்கள்) வெப்ப இயககவியலில், வெப்ப இயககவியல் அலமபபு ஒன்றின் நிலைலய விெரிககும் மொறிகளின் வதொகுபபிற்கு வெப்ப இயககவியல் மொறிகள் என்று வ்பயர். எடுத்துககோடடுகள்: அழுத்தம், வெப்பநிலை, ்பருமன், அக ஆற்றல் வ்பொன்றலெ. இந்த மொறிகளின் மதிபபு வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் சமநிலைலய முழுெதுமொக விெரிககின்றன. வெப்பம் மற்றும் வெலை இலெ வெப்ப இயககவியல் நிலை மொறிகள் அல்ை மொறொக இலெ வசயல்மொறிகள் ஆகும். (Process variables). வெப்ப இயககவியல் மொறிகள் இரணடு ெலகப்படும் அலெ: அளவுச் சொர்புள்ள மொறி (Extensive variable) மற்றும் அளவுச் சொர்்பற்ற மொறி (Intensive variable). அளவுச் சொர்புள்ள மொறி, வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் அளவு அல்ைது நிலறலயச் சொர்ந்திருககும்.

எடுத்துககொடடு: ்பருமன், வமொத்த நிலற, என்டவரொபி (entropy), அக ஆற்றல், வெப்ப ஏற்புத்திறன் வ்பொன்றலெ.

அளவுச் சொர்்பற்ற மொறி வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் அளவு அல்ைது நிலறலயச் சொர்ந்திருககொது.

எடுத்துககொடடு: வெப்பநிலை, அழுத்தம், தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன், அடர்த்தி வ்பொன்றலெ

நிலலச் ெமன்்போடு (Equation of state): நிலை மொறிகலள ஒரு குறிபபிடட முலறயில் வதொடர்பு்படுத்தும் சமன்்பொடு, நிலைச்சமன்்பொடு என்று அலழககப்படுகிறது. இந்நிலைச்சமன்்பொடு வெப்ப இயககவியல் அலமபவ்பொன்றின் சமநிலையில் நிலை மொறிகளுககு இலடவய உள்ள வதொடர்ல்ப முழுெதுமொக விெரிககிறது. வெப்ப இயககவியல் அலமபபு சமநிலையில் இல்லைவயனில், இந்நிலைச் சமன்்பொடு அலமபபின் நிலைலய விெரிககொது. வெப்ப இயககச்சமநிலையில் உள்ள நல்லியல்பு ெொயு (ideal gas) ஒன்று PV = NkT என்ற நிலைச் சமன்்பொடடினொல் குறிபபிடப்படுகிறது. இஙகு நொன்கு வ்பரளவு மொறிகளும் (P,V,T மற்றும் N) நிலைச்சமன்்பொடடினொல் ஒன்றுடன் ஒன்று வதொடர்பு்படுத்தப்படடுள்ளன. இச்சமன்்பொடடிலுள்ள ஏவதனும் ஒரு மொறிலய மடடும் மொற்ற இயைொது. எடுத்துககொடடொக ெொயு நிரம்பியுள்ள வகொள்கைனின் பிஸடலன அழுத்தும்வ்பொது, ெொயுவின் ்பருமன் குலறயும். ஆனொல் அதன் அழுத்தம் அதிகரிககும் அல்ைது ெொயுலெ வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அதன் வெப்பநிலை உயரும். ெொயுவின் அழுத்தம் மற்றும் ்பருமனும் உயரைொம். நிலைச்சமன்்பொடடிற்கொன மற்வறொரு எடுத்துககொடடு ெொன்டர்ெொல்ஸ சமன்்பொடு ஆகும். வெப்ப இயககச் சமநிலையில் உள்ள இயல்புெொயுககள் (Real gases) இச்சமன்்பொடடிற்கு உட்படும். அலற ஒன்றிலுள்ள கொற்று மூைககூறுகள் ெொன்டர்ெொல்ஸ நிலைச்சமன்்பொடடிற்கு முழுெதுமொக கடடுப்படுகின்றன. இருபபினும் அலறவெப்பநிலையில் குலறந்த அடர்த்தியுள்ள கொற்று மூைககூறுகலள நொம் வதொரொயமொக நல்லியல்பு ெொயுெொகக (Ideal gas) கருதுகிவறொம்.

வெப்ப இயககவியலின் சுழி விதியின்்படி, A மற்றும் B, என்ை இரண்டு அகமபபுைள C, என்ை மூன்ைாவது அகமபபுடன் கவபபச்்சமநிகலயில் இருபபின், A மற்றும் B என்ை இரண்டு அகமபபுைளும் ஒன்றுககைான்று கவபபச்்சமநிகலயில் இருககும். வதொடககத்தில் வெவ்வெறு வெப்பநிலையில் உள்ள A, B மற்றும் C என்ற மூன்று அலமபபுகலளககருதுக. ்படம் 8.18 (a) வில் கொடடியுள்ளெொறு A மற்றும் B இரணடு அலமபபுகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று எவ்விதமொன வெப்பத்வதொடர்ல்பயும் வ்பற்றிருககவில்லை. ஆனொல், அலெ ஒவ்வெொன்றும் C என்ற மூன்றொெது அலமபபுடன் தனித்தனிவய வெப்பத்வதொடர்பில் உள்ளன. சிறிது வநரத்திற்குபபிறகு A மற்றும் B என்ற இரணடு அலமபபுகளும் தனித்தனிவய C யுடன் வெப்பச்சமநிலையில் இருககும். இபவ்பொது A மற்றும் B என்ற இரணடு அலமபபுகலளயும் வெப்பத் வதொடர்பில் லெககும் நிலையிலன ்படம் 8.18(b) இல் உள்ளெொறு கொடடைொம். இபவ்பொது A மற்றும் B அலமபபுகளுககிலடவய எவ்விதமொன வநரடி வெப்பப ்பரிமொற்றமும் இல்லை. ஏவனனில் A மற்றும் B இவ்விரணடு வெப்பச்சமநிலைலய அலடந்திருப்பலத இது கொடடுகிறது. இம்மூன்று அலமபபுகளும் ஒருமுலற வெப்பச்சமநிலைலய அலடந்தபின்பு அெற்றிற்கிலடவய எவ்விதமொன வெப்பப ்பரிமொற்றமும் இருககொது ஏவனனில் அம்மூன்றும் ஒவர வெப்பநிலையில் இருககும். இதலன கணிதவமொழியில் பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம். TA = TC மற்றும் TB = TC எனில், TA = TB ஆகும். இஙகு TA, TB மற்றும் TC என்்பலெ A , B மற்றும் C என்ற மூன்று அலமபபுகளின் வெப்பநிலைகளொகும். அலமபபுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று வெப்பச்சமநிலையில் உள்ளனெொ இல்லையொ என்்பலதககொடடும் ஒரு ்பணவ்ப வெப்பநிலையொகும்.

கவப்ப இயககவியலின் சுழி விதி (ZEROTH LAW OF THERMODYNAMICS)

8.5

வெப்ப இயககவியலின் சுழி விதியொனது வெப்பநிலைலயக கணடறியப்பயன்்படுகிறது. எடுத்துககொடடொக வெப்பநிலைமொனி ஒன்லற நொககின் அடியில் லெத்துகவகொள்ளும்வ்பொது வெப்பநிலைமொனி உடலுடன் வெப்பச்சமநிலைலய அலடயும். இந்நி்பந்தலனயின்்படி வெப்பநிலைமொனியின் வெப்பநிலை உடல் வெப்பநிலைககுச் சமமொக இருககும் இதன் அடிப்பலடயில்தொன் நமது உடலின் வெப்பநிலை கணடறியப்படுகிறது.

்படம் 8.18 (a) A மற்றும் B என்ற இரணடு அலமபபுகள் வெப்பத் வதொடர்பிலுள்ளன. (b) A மற்றும் B அலமபபு இ அலெயிரணடும் ஒன்றுடன் ஒன்று வெப்பச்சமநிலையி

A B

வ்பொருவளொன்லறத் வதொடடுப்பொர்ககும்வ்பொது அபவ்பொருள் எவ்ெளவு சூடொக அல்ைது குளிர்ச்சியொக இருப்பலத அறிய வெப்பநிலை துலைபுரிகிறது. நம் உைர்வு உறுபபுகலளப ்பயன்்படுத்தி வ்பொருளின் வெப்பநிலைலயக கணடறிய முடியுமொ?

நமது வெறும் கொல்களில் ஒன்லற தலரவிரிபபின் மீதும் மற்வறொரு கொலை ெழுெழுப்பொன ஓடுகள் ்பதிககப்படட தலரயின் (Tiled floor) மீதும் லெககும்வ்பொது, ெழுெழுப்பொன தலரயில் லெத்துள்ள கொல், தலரவிரிபபின் மீது லெககப்படடுள்ள கொலை விட அதிகக குளிர்ச்சிலய உைரும்.

கெயல்்போடு

தனித்தனிவய C என்ற மூன்றொெது அலமபபுடன் ரணடும் வெப்பத்வதொடர்பில் இருபபின் ல் இருககும்.

ஆனொல் இஙகு தலர மற்றும் தலரவிரிபபு இரணடும் ஒவர அலறவெப்பநிலையில் இருப்பலத கெனிகக வெணடும். இதற்குக கொரைம் தலரவிரிபல்ப விட ெழுெழுப்பொன தலரககும் நம் கொலுககுமிலடவய மிக வெகமொக வெப்பப்பரிமொற்றம் ஏற்்படடவதயொகும். நமது கொலின் வதொல் வ்பொருளின் உணலமயொன வெப்பநிலைலய கணிககவில்லை மொறொக எவ்ெளவு வெகமொக வெப்பப்பரிமொற்றம் ஏற்்படடது என்்பலதவய கணிககிறது. வெப்பநிலைமொனி ஒன்லற தலர மற்றும் தலரவிரிபபின்மீது லெத்து ்பொர்ககும்வ்பொது இரணடும் ஒவர வெப்பநிலையில் உள்ளலத அறியைொம்.

தைர

வவபான ஓக

|——|——|——|——|——|——| | A |B |

|——|——|——|——|——|——|——|——|——|——|——| | C |

| A |B |

வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் அக ஆற்றைொனது அலமபபிலுள்ள ஒவ்வெொரு மூைககூறின்

ஒழுஙகற்ற இயககத்தினொல் ஏற்்படும் இயகக

குறிபபு

அக ஆற்றல் (U) (INTERNAL ENERGY (U))

வெப்ப இயகக அலமபபு ஒன்றின் அக ஆற்றல் என்்பது அலமபபின் நிலறலமயத்லதபவ்பொருத்து அலமபபிலுள்ள அலனத்து மூைககூறுகளின் இயகக ஆற்றல் மற்றும் நிலை ஆற்றல்களின் கூடுதலுககுச் சமமொகும். இடபவ்பயர்வு இயககம், சுழற்சி இயககம் மற்றும் அதிர்வியககம் ஆகியெற்லற உள்ளடககிய மூைககூறு இயககத்தினொல் ஏற்்படும் ஆற்றல், அக இயகக ஆற்றல் (EK) எனப்படும். மூைககூறுகளுககிலடவய ஏற்்படும் கெர்ச்சி மற்றும் விைககு விலசயொல் ஏற்்படும் ஆற்றல், அக நிலையொற்றல் (Ep) எனப்படும். எடுத்துககொடடு: பிலைப்பொற்றல் (Bond energy) எனவெ அக ஆற்றைொனது பின்ெருமொறு எழுதப்படுகிறது.

U = EK + EP

• நல்லியல்பு ெொயுமூைககூறுகளுககிலடவய எவ்விதமொன இலடவிலனயும் இல்லை என்று கருதுெதொல் அெற்றின் அக ஆற்றல் முழுெதும் அக இயகக ஆற்றல் ெடிவிவைவய இருககும். இது வெப்பநிலை, துகள்களின் எணணிகலக ஆகியெற்லறச் சொர்ந்திருககும். ஆனொல் இது ்பருமலனச் சொர்ந்ததல்ை. ஆனொல் ெொன்டர் ெொல்ஸ ெொயுககள் வ்பொன்ற இயல்பு ெொயுககளுககு இது வ்பொருந்தொது.

• அக ஆற்றல் ஒரு நிலைமொறி ஆகும். இது வெப்ப இயகக அலமபபின் இறுதிநிலை மற்றும் வதொடககநிலை இெற்லற மடடுவம சொர்ந்திருககும். எடுத்துககொடடொக தணணீரின் வெப்பநிலை 30°Cஇல் இருந்து 40°C ஆக வெப்பப்படுத்துெதன் மூைமொகவெொ அல்ைது கைககுெதன் மூைமொகவெொ உயர்த்தப்படுகிறது. அதன் இறுதி அக ஆற்றைொனது, தணணீர் எவ்ெொறு 40°C வெப்பநிலைலய அலடந்தது என்ற ெழிமுலறலய சொர்ந்திருககொமல் அதன் இறுதி வெப்பநிலைலய மடடுவம சொர்ந்திருககும்.

(a) ஒவர வெப்பநிலை மற்றும் அக ஆற்றலுலடய இரணடு ெொயு நிரப்பப்படட

வகொள்கைன்கலளக கருதுக. அெற்றில் ஒன்று தலரயிலும், மற்வறொன்று இயககத்திலுள்ள இரயில் ெணடியிலும் லெககப்படுகிறது. இரயில் ெணடியில் உள்ள ெொயுகவகொள்கைன் இரயிலின் வெகத்தில் இயஙகினொலும் அதன் உள்வள உள்ள ெொயு மூைககூறுகளின் அக ஆற்றலில் எவ்வித உயர்வும் ஏற்்படவில்லை. (b) ஒவர வெப்பநிலை மற்றும் அக ஆற்றலுலடய இரணடு ெொயு நிரப்பப்படட வகொள்கைன்கலளக கருதுக. அெற்றில் ஒன்று தலரயிலும், மற்வறொன்று h உயரத்திலும் லெககப்படுகின்றது. h உயரத்திலுள்ள ெொயுக வகொள்கைனின் ஈர்பபுநிலை ஆற்றல் அதிகவமனினும் இந்த அதிகரிபபு, ெொயுவின் அக ஆற்றலில் எவ்வித மொற்றத்லதயும் ஏற்்படுத்தொது.

குறிபபு

எடுத்துககோடடு 8. 10 ஒரு ெொளி முழுெதும் உள்ள சொதொரை நீருடன், ஒரு குெலள சுடுநீலர கைககும்வ்பொது வெப்பம் எத்திலசயில் ்பரவும்? உனது விலடககு உரிய விளககம் தருக. ெொளியில் உள்ள சொதொரை நீலரககொடடிலும், குெலளயில் உள்ள சூடொன நீரின் வெப்பநிலை அதிகம் இருபபினும் குெலளயில் உள்ள சுடுநீரின் அக ஆற்றலைவிட ெொளி நீரின் அக ஆற்றல் அதிகம். ஏவனனில் அக ஆற்றல் ஓர் அளவுச் சொர்புள்ள வெப்ப இயககவியல் மொறி ஆகும். அது அலமபபின் அளவு அல்ைது நிலறலயச் சொர்ந்ததொகும்.

ஆற்றலையும், அெற்றின் வெதியியல் அலமபபினொல் ஏற்்படும் நிலையொற்றல் இெற்லற மடடுவம சொர்ந்திருககும் என்்பலத நன்கு புரிந்து வகொள்ள வெணடும். அலமபபு முழுெதற்குமொன வமொத்த இயகக ஆற்றல் அல்ைது அலமபபின் ஈர்பபு நிலை ஆற்றல் வ்பொன்றலெ அலமபபின் அக ஆற்றலின் ஒரு ்பகுதி என்று தெறொகக கருதககூடொது.

ெொளி நீரின் அக ஆற்றல் அதிகம் எனினும், குெலளயில் உள்ள சுடுநீரில் இருந்து வெப்பம் ெொளி நீருககு ்பொயும். இதற்குககொரைம் வெப்பம் எபவ்பொதும் உயர் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளிலிருந்து தொழ் வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளுககுப ்பொயும். வமலும் இது அலமபபின் அக ஆற்றலைச் சொர்ந்ததல்ை. வ்பொருளுககு வெப்பம் மொற்றப்படட உடன் அவ்வெப்பம் வ்பொருளின் அக ஆற்றைொக மொறிவிடும். எனவெ வ்பொருள் வெப்பத்லத வ்பற்றுள்ளது என்்பலதவிட “வ்பொருள் ஒரு குறிபபிடட அளவு அக ஆற்றலைப வ்பற்றுள்ளது” என்று கூறுெவத சரியொன முலறயொகும். அலமபபு ஒன்றின் அக ஆற்றலை அதிகரிப்பதற்கு ஒரு சிறந்த ெழிமுலற வெப்பப்படுத்துெது ஆகும். இது பின்ெரும் ்படத்தில் கொடடப்படடுள்ளது.

டான ெபா

அகஆற ைற

ெவப ெதாட ெவப

பாத

யான ெபா

அக ஆற அக

இஙகு மிக முககியமொக கெனத்தில் வகொள்ள வெணடியது வெப்பம் எபவ்பொதும்

அக ஆற்றலை அதிகரிகக வெணடும் என்ற அெசியம் இல்லை. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் (Isothermal process), நல்லியல்பு ெொயுவின் உள்வள வெப்பம் ்பொயந்தொலும் அதன் அக ஆற்றலில் எவ்வித உயர்வும் ஏற்்படொது என்்பலத நொம் பின்னொல் கற்க உள்வளொம்.

குறிபபு

ஜுலின் கவப்ப இயநதிரவியல் ெமோனம் (JOULE’S MECHANICAL EQUIVALENT OF HEAT)

வ்பொருவளொன்றின் வெப்பநிலைலய அதலன வெப்பப்படுத்துெதன் மூைம் உயர்த்தைொம் அல்ைது அபவ்பொருளின்மீது வெலை வசயெதன் மூைம் உயர்த்தைொம். ்பதிவனடடொம் நூற்றொணடில் வஜம்ஸ ஜுல் என்ற அறிவியல் அறிஞர் இயந்திர ஆற்றலை அக ஆற்றைொகவும், அக ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றைொகவும் மொற்ற முடியும் என்று நிரூபித்தொர். அெரின் ஆயவின் ்படம் 8.19 இல் கொடடியுள்ளெொறு இரணடு நிலறகள் கயிறு ஒன்றின் ெழிவய துடுபபு சககரத்துடன் (Paddle wheel) இலைககப்படடுள்ளன. புவியீர்பபு விலசயொல் இரணடு நிலறகளும் h தூரத்திற்கு கீவழெரும்வ்பொது 2 mgh அளவு நிலை ஆற்றலை இரணடு நிலறகளும் இழககின்றன. நிலறகள் கீவழ ெரும்வ்பொது நீரினுள் உள்ள துடுபபு சககரம் சுற்றும். எனவெ துடுபபு சககரத்திற்கும் நீருககும் இலடவய ஓர் உரொயவு விலசத்வதொன்றும். இது நீரின் வெப்பநிலைலய உயர்த்தும். இஙகு ஈர்பபு நிலை ஆற்றல் (Gravitational potential energy) நீரின் அக ஆற்றைொக மொற்றமலடெலத இது உைர்த்துகிறது. புவியீர்பபுவிலசயொல் வசயயப்படட வெலையினொல் நீரின் வெப்பநிலை உயர்ந்துள்ளது. உணலமயில் வெப்பத்லத வகொடுப்பதொல் ஏற்்படும் அவத விலளலெ இயந்திரத்லதக வகொணடு வசயயப்படும் வெலையினொல் ஏற்்படுத்த முடியும் என்று ஜுல் நிரூபித்துள்ளொர். 1 கிரொம் நிலறயுலடய நீரின் வெப்பநிலைலய 1°C உயர்த்த 4.186 J ஆற்றல் வதலெப்படும் என்று ஜுல் கணடறிந்தொர். ்பழஙகொைஙகளில் வெப்பமொனது கவைொரி (Calorie) என்ற அைகினொல் அளககப்படடது.

1 cal = 4.186 J

இதற்கு ஜுலின் வெப்ப இயந்திரவியல் சமொனம் என்று வ்பயர்.

வஜம்ஸ ஜுலின் கொைத்திற்கு முன்பு, வெப்பம் என்்பது கவைொரிக (Caloric) என்ற ்பொயந்வதொடும்

ஓர் திரெம் என்று மககள் கருதினொர்கள். அத்திரெம் உயர் வெப்பநிலையில்

குறிபபு

|——|——|——|——|——|——|——|——| | டான ெபாஅகஆறைற | |  |

| யானெபாஅக ஆற அக |

உள்ள வ்பொருளிலிருந்து, குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள வ்பொருளுககு ்பொயும் எனவும் கருதினொர்கள். கவைொரிக திரெக கருத்தின்்படி உயர் வெப்பநிலைபவ்பொருளில் அதிக கவைொரிக திரெமும், குளிர்ச்சியொன வ்பொருளில் குலறந்த கவைொரிக திரெமும் உள்ளன. ஏவனனில் வெப்பம் என்்பது ஓர் அளவு என்று அெர்கள் கருதியவதயொகும். ஆனொல் தற்கொைத்தில் நொம் வெப்பம் என்்பது ஓர் அளவு அல்ை அது ்பரிமொற்றிக வகொள்ளப்படும் ஓர் ்பரிமொற்ற ஆற்றல் என்று புரிந்து வகொணடிருககிவறொம். எனவெ “வெப்ப இயந்திரவியல் சமொனம்” என்்பது ஓர் தெறொன பிரவயொகமொகும். ஏவனனில் இயந்திர ஆற்றல் என்்பது ஓர் அளெொகும். எந்த ஒரு வ்பொருளும் அதிகமொகவெொ அல்ைது குலறெொகவெொ இயந்திர ஆற்றலைப வ்பற்றிருககைொம். ஆனொல் வெப்பத்திற்கு இது வ்பொருந்தொது. ஏவனனில் வெப்பம் என்்பது ஓர் அளவு அல்ை. இருந்தவ்பொதிலும் இந்தப பிரவயொகம் வதொன்று வதொடவட நலடமுலறயில் இருந்துெருெதொல் அது தற்வ்பொதும் பின்்பற்றப்படுகிறது.] இதன் சரியொனப பிரவயொகம் “ஜுலின் அகஆற்றல் – இயந்திரவியல் ஆற்றல் சமொனம்” என்்பவதயொகும். அடிப்பலடயில் ஜுல் இயந்திர ஆற்றலைவய அக ஆற்றைொக மொற்றியுள்ளொர். ஜுலின் துடுபபு சககர ஆயவில் நிலறகளின் ஈர்பபுநிலை ஆற்றல், துடுபபு சககரத்தின் சுழல் இயகக ஆற்றைொக மொற்றமலடந்து, பின்னர் நீரின் அக ஆற்றைொக மொற்றமலடகிறது.

்படம்.8.19 ஜூலின் வெப்ப இயந்திரவியல் சமொனத்லத கணடறியும் ஆயவு

m m h

mgெபா அளடபட

இறய உயர

ெவப ைல மா

ெவபகா ெகாகல

உள 

எடுத்துககோடடு 8. 1 1 மொைெர் ஒருெர் கொலைச் சிற்றுணடியொக 200 உைவு கவைொரி (food calorie) ஆற்றலுலடய உைலெ உணகிறொர். அெர் அவ்ெொற்றலை கிைற்றிலிருந்து தணணீலர இலறத்து ்பள்ளியில் உள்ள மரஙகளுககு ஊற்றுெதன் மூைம் வசைெழிககைொம் எனக கருதுகிறொர். அவ்ெொறு வசைெழிகக வெணடுவமன்றொல் எத்தலன மரஙகளுககு அெர் தணணீர் ஊற்ற முடியும்? இஙகு கிைற்றின் ஆழம் 25 m, குடத்தின் வகொள்ளளவு 25 L, ஒவ்வெொரு மரத்திற்கும் ஒரு குடம் நீர் ஊற்ற வெணடும் என்க. (நடககும்வ்பொது வசைெழிககப்படும் ஆற்றலையும், குடத்தின் நிலறலயயும் புறககணிககவும்) g = 10 m s-2 எனக கருதுக.

தீரவு: கிைற்றிலிருந்து 25 L தணணீலர இலறப்பதற்கு அெரின் அக ஆற்றலைப ்பயன்்படுத்தி புவியீர்பபு விலசககு எதிரொக வெலை வசயய வெணடும் தணணீரின் நிலற = 25 L = 25 kg (1L=1kg ) 25 kg நிலறயுலடய தணணீலர இலறகக வசயய வெணடிய வெலை = தணணீரொல் வ்பறப்படும் ஈர்பபுநிலை ஆற்றல்

W = mgh = 25×10×25 = 6250 J கொலைச் சிற்றுணடியொல் வ்பறப்படட ஆற்றல் = 200 உைவு கவைொரி =200 kcal. 1 kcal = 103 × 4.186 J = 200×103 × 4.186 J = 8.37 ×105 J இவ்ெொற்றலைக வகொணடு மொைெர் ‘n’ குடஙகள் நீலர கிைற்றிலிருந்து இலறககிறொர் எனக கருதுக மொைெரொல் வசைெழிககப்படும் வமொத்த ஆற்றல் = 8.37 × 105 J = nmgh

எனவெ n = 8 37 10

6250

5. ´ J J

≈ 134.

இஙகு n என்்பது தணணீர் ஊற்றப்பட வெணடிய மரஙகளின் எணணிகலகலய கூட குறிககிறது. கொலைச் சிற்றுணடி மடடும் உணடு விடடு 134 குடம் நீலர இலறகக முடியுமொ? நிச்சயம் முடியொது. உணலமயில் மனித உடல் உைவுஆற்றல் முழுெலதயும் வெலையொக மொற்றொது. ஏவனனில் வதொரொயமொக மனித உடலின் ்பயனுறுதிறன் 20% ஆகும். அதொெது 200 உைவு கவைொரியில் 20% மடடுவம வெலையொக மொற்றமலடயும். எனவெ 134 குடஙகளில் 20% என்்பது 26 குடஙகள் மடடுவம. எனவெ அம்மொைெர் உணட சிற்றுணடிககு இலையொக வசயய முடிந்த வெலையின் அளவு 26 குடஙகள் நீலர இலறப்பவத ஆகும். மீதமுள்ள ஆற்றல் இரத்த ஓடடத்திற்கும் மற்ற உடலின் மற்ற உறுபபுகளின் இயககத்திற்கும் ்பயன்்படுத்தப்படுகிறது. வமலும் ஒரு குறிபபிடட அளவு உைவு ஆற்றல் வீைொக இழககப்படும் என்்பலத நிலனவில் வகொள்ள வெணடும். நமது உடலின் ்பயனுறுதிறன் ஏன் 100% இல்லை? இதற்கொன விலடலய நீஙகள் பிரிவு 8.9 இல் அறிந்து வகொள்வீர்கள்.

8.6.2. கவப்ப இயககவியலின் மு்தல் விதி

ஆற்றல் மொறொவிதியின் கூற்வற வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி ஆகும். நியூடடனின் இயககவியலில் ஆற்றல் மொறொத்தன்லம வ்பரிய வ்பொருள்களின் இயகக ஆற்றல் மற்றும் நிலை ஆற்றலை உள்ளடககியுள்ளது. ஆனொல் வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி வெப்பத்லதயும் உள்ளடககியுள்ளது. இவ்விதியின்்படி அலமபபின் அக ஆற்றல் மொறு்பொடொனது (∆U), அலமபபிற்குக வகொடுககப்படட வெப்பத்திற்கும் (Q) சூழலின்மீது அவ்ெலமபபு வசயத வெலைககும் (W) உள்ள வெறு்பொடடிற்குச் சமமொகும். கணிதவமொழியில் இதலனப பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

∆U=Q-W (8.13)

வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் அக ஆற்றலை, வெப்பப்படுத்திவயொ அல்ைது வெலை வசயவதொ மொற்ற இயலும். இதலன கீவழ உள்ள அடடெலையில் கொைைொம்.

அலமபபின் உள்வள வெப்பம் ்பொயதல்

அக ஆற்றல் அதிகரிககும்

அலமபபிலிருந்து வெப்பம் வெளிவயறுதல்

அக ஆற்றல் குலறயும்

அலமபபின்மீது வெலை வசயயப்படும் வ்பொது

அக ஆற்றல் அதிகரிககும்

அலமபபினொல் வெலை வசயயப்படும்வ்பொது

அக ஆற்றல் குலறயும்

வமவை உள்ள அடடெலையின் அடிப்பலடயில், வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதிலய ்பயன்்படுத்துெதற்கொன குறியீடடு மரபிலன அறிமுகப்படுத்தைொம். இது கீவழ உள்ள அடடெலை மற்றும் ்படம் 8.20 இல் குறிபபிடடுக கொடடப்படடுள்ளது.

கவப்ப இயககவியல் மு்தல் விதிலயப ்பயன்்படுத்துவ்தறகோன குறியீடடு மரபு அலமபபு வெப்பத்லதப வ்பறும்வ்பொது

Q வநர்ககுறி

அலமபபு வெப்பத்லத இழககும்வ்பொது

Q எதிர்ககுறி

அலமபபின்மீது வெலை வசயயப்படும்வ்பொது

W எதிர்ககுறி

அலமபபு வெலை வசயயும் வ்பொது

W வநர்ககுறி

்படம் 8.20 வெப்பம் மற்றும் வெலைககொன குறியீடடு மரபு

Q < 0, W > 0Q < 0, W < 0Q >0, W < 0Q > 0, W > 0

வ்பொதுெொக ெொயுககலளக வகொணவட, வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதி விளககப்படுகிறது. ஆனொல் இவ்விதி எல்ைொெற்றிற்கும் வ்பொதுெொனது. வமலும் திரெஙகள் மற்றும் திடபவ்பொருள்களுககும் இவ்விதிலயப ்பயன்்படுத்த முடியும்.

கவபH இயகக யà ¯Eà லயபHயåH©Ú«வEறகோ ன ¤ட© மர®
அலமப® வெபHÚலதபவH²ÝவHொ«	Q வநßக¤
அலமப® வெபHÚலதஇழக¤ÝவHொ«	Q எßக¤
அலமபå« வெலை வசயய பH©ÝவHொ«	W எßக¤
அலமப® வெலை வசய°Ý வHொ«	W வநßக¤

சிை புத்தகஙகளில் ∆U = Q + W என வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதி குறிபபிடடிருககும்.

இஙகு அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலை எதிர்ககுறியொகவும், அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலை வநர்ககுறியொகவும் கருதப்படும். இலெ இரணடுவம சரியொன குறியீடடு மரபுகள்தொன். இெற்றில் ஏவதனும் ஒரு குறியீடடு மரபிலன நொம் பின்்பற்றைொம்

குறிபபு

எடுத்துககோடடு 8. 12 மனிதவரொருெர் 2 kg நிலறயுலடய நீரிலன துடுபபு சககரத்லதக வகொணடு கைககுெதன்மூைம் 30 kJ வெலைலயச் வசயகிறொர். ஏறத்தொழ 5 k cal வெப்பம் நீரிலிருந்து வெளிப்படடு வகொள்கைனின் ்பரபபு ெழிவய வெப்பககடத்தல் மற்றும் வெப்பக கதிர்வீச்சின் மூைம் சூழலுககுக கடத்தப்படுகிறது எனில் அலமபபின் அக ஆற்றல் மொறு்பொடலடக கொணக.

தீரவு அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலை(நீரிலனக கைககுெதன் மூைம் மனிதரொல் வசயயப்படட வெலை) W = -30 kJ = -30,000J அலமபபிலிருந்து வெப்பம் வெளிப்படுகிறது, Q = -5 kcal = -5 × 4184 J =-20920 J வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதிலயப ்பயன்்படுத்தும்வ்பொது ∆U = Q-W ∆U = -20,920 J-(-30,000) J ∆U = -20,920 J+30,000 J = 9080 J இஙகு, அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலைலயவிட வெப்ப இழபபு குலறெொக உள்ளது. எனவெ அக ஆற்றல் மொறு்பொடு வநர்ககுறியொகும். இது அலமபபின் அக ஆற்றல் அதிகரித்தலதக கொடடுகிறது.

எடுத்துககோடடு 8. 13 : வமல்வைொடடப ்பயிற்சிலய (Jogging) தினமும் வசயெது உடல்நைத்லத வ்பணிககொககும் என்்பது நொமறிந்தவத. நீஙகள் வமல்வைொடடப ்பயிற்சியில்

ஈடு்படும்வ்பொது 500 kJ வெலை உஙகளொல் வசயயப்படுகிறது. வமலும் உஙகள் உடலிலிருந்து 230 kJ வெப்பம் வெளிவயறுகிறது எனில், உஙகள் உடலில் ஏற்்படும் அக ஆற்றல் மொறு்பொடலடக கைககிடுக.

தீரவு:

அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலை (நமது உடலை அலமபபு என்று கருதுக)

W = +500 kJ அலமபபிலிருந்து (நமது உடல்) வெளிவயற்றப்படட வெப்பம் Q = –230 kJ உடலில் ஏற்்படும் அக ஆற்றல் மொறு்பொடு = ΔU= – 230 kJ – 500 kJ = – 730 kJ. எதிர்ககுறியொனது நமது உடலின் அக ஆற்றல் குலறந்தது என்்பலதக கொடடுகிறது.

மீகமது நிகழ்வு (Quasi-static process)

V ்பருமன் , P அழுத்தம் மற்றும் T வெப்பநிலையில் உள்ள நல்லியல்பு ெொயு அலமபபிலனக கருதுக. நல்லியல்பு ெொயு அலடககப்படட உருலளயின் பிஸடன் வெளிவநொககி நகர்த்தும்வ்பொது நல்லியல்பு ெொயுவின் ்பருமனில் மொற்றம் ஏற்்படும். இதன் விலளெொக வெப்பநிலையிலும் அழுத்தத்திலும் மொற்றம் ஏற்்படும். ஏவனனில், இம்மூன்று மொறிகளும் (P,T மற்றும் V) PV = NkT என்ற நிலைச்சமன்்பொடடினொல் வதொடர்பு்படுத்தப்படடுள்ளன. நிலற ஒன்றிலன பிஸடனின் மீது லெககும்வ்பொது, அது பிஸடலன திடீவரன கீழ்வநொககி அழுத்தும். இந்நிலையில் பிஸடனுககு மிக அருவக உள்ள ்பகுதியின் அழுத்தம், அலமபபின் மற்ற ்பகுதிகளில் உள்ள அழுத்தத்லதவிட அதிகமொக இருககும். இது

ெொயுவின் சமநிலையற்றத்தன்லமலயக (non- equilibrium) கொடடுகிறது. ெொயு சமநிலைலய மீணடும் அலடயும்ெலர அவ்ெொயுவின் அழுத்தம், வெப்பநிலை அல்ைது அக ஆற்றலைக கணடறிய இயைொது. ஆனொல் பிஸடலன மிக வமதுெொக அழுத்தும்வ்பொது ஒவ்வெொரு கடடத்திலும் அலமபபு, சூழலுடன் சமநிலையில் இருககும். இந்நிலையில் நொம் நிலைச் சமன்்பொடலடக வகொணடு அலமபபின் அக ஆற்றல், அழுத்தம் அல்ைது வெப்பநிலைலயக கைககிட இயலும். இவ்ெலகயொன நிகழ்விற்கு மீவமது நிகழ்வு என்று வ்பயர். மீவமது நிகழ்வு என்்பது மிகமிக வமதுெொக நலடவ்பறும் ஓர் நிகழ்ெொகும். இந்நிகழ்வு முடியும்ெலர அலமபபு, சூழலுடன் வெப்பச்சமநிலை, இயந்திரச் சமநிலை மற்றும் வெதிச்சமநிலையில் இருககும்்படி தன்னுலடய மொறிகளொன (P, V, T) ஆகியெற்றின் மதிபபுகலள மிக வமதுெொக மொற்றிகவகொள்ளும். ெலரயறுகக இயைொத அளவு வமதுெொக ஏற்்படும் இம்மொற்றத்தினொல் அலமபபு எபவ்பொதும் சமநிலைத்தன்லமலய ஒடடிவய கொைப்படும்.

எடுத்துககோடடு 8. 14 : மீவமது நிகழ்விற்கு ஓர் எடுத்துககொடடுத் தருக. ்பருமன் V, அழுத்தம் P மற்றும் வெப்பநிலை T உலடய ெொயு ஒன்று வகொள்கைனில் அலடத்து லெககப்படடுள்ளது என்க. ்படத்தில் கொடடியுள்ளெொறு பிஸடன் மீது ஒவ்வெொரு மணதுகளொகப வ்பொடும்வ்பொது பிஸடன் உள்வநொககி மிக வமதுெொக நகரும். இந்நிகழ்விலன கிடடத்தடட மீவமது நிகழ்ெொகக கருதைொம்.

ம

(ஒவ்வெொரு மணதுகளொகப பிஸடனின் மீது வ்பொடும்வ்பொது ஏற்்படும் மீவமது நிகழ்வு)

்பருமனில் மோற்றம் ஏற்படும்ந்போது கெய்யப்படட நவலல:

நகரும் பிஸடலனக வகொணட ெொயு நிரப்பப்படட உருலள ஒன்லறக கருதுக. ்படம் 8.21 இல் கொடடியுள்ளெொறு மீவமது நிகழ்வில் உள்ளெொறு ெொயு விரிெலடந்து பிஸடலன dx வதொலைவு வமதுெொகத் தள்ளுகிறது.

இஙகு மீவமது நிகழ்வின் அடிப்பலடயில் ெொயு விரிெலடகிறது. எனவெ ஒவ்வெொரு கைத்திலும் அழுத்தம், வெப்பநிலை மற்றும் அக ஆற்றல் ஆகியலெ ஒரு குறிபபிடட மதிபபிலனப வ்பற்றிருககும்.

ெொயுெொல் பிஸடன் மீது வசயயப்படட சிறிய வெலை

dW = Fdx (8.14)

ெொயுெொல் பிஸடனின் மீது வசலுத்தப்படட விலச F = PA. இஙகு A என்்பது பிஸடனின் ்பரபல்பயும், P என்்பது ெொயு பிஸடனின் மீது வசலுத்தும் அழுத்தத்லதயும் குறிககிறது.

்படம் 8.21 ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை

வா வா

சமன்்பொடு (8.14) ஐ பின்ெருமொறு மொற்றியலமககைொம்

dW = PA dx (8.15)

ஆனொல், Adx = dV = ெொயுவின் விரிவினொல் ஏற்்படட ்பருமன் மொறு்பொடு

எனவெ ெொயு விரிெலடந்ததொல் வசயயப்படட சிறிய வெலை

dW = PdV (8.16)

இஙகு dV வநர்ககுறி என்்பலத கெனிகக வெணடும். ஏவனனில் ்பருமன் அதிகரிககிறது. வ்பொதுெொக ெொயுவின் ்பருமன் Vi லிருந்து Vf ெலர அதிகரிப்பதொல் வசயயப்படட வெலைலய பின்ெருமொறு குறிபபிடைொம்.

W= V

ò PdV (8.17)

அலமபபின்மீது வெலை வசயயப்படடிருபபின் (Vi > Vf) W எதிர்ககுறி மதிபல்பப வ்பறும். சமன்்பொடு (8.17) இல் அழுத்தம் P, வதொலகக குறியீடடிற்கு உள்வள உள்ளலதக கெனிகக வெணடும். அலமபபு வெலை வசயயும்வ்பொது அழுத்தம் மொறிலியொக இருகக வெணடிய அெசியமில்லை என்்பலத இது உைர்த்துகிறது. வதொலகயீடடு மதிபபிலனக கொை நிலைச் சமன்்பொடலடப ்பயன்்படுத்தி அழுத்தத்லத ்பருமன் மற்றும் வெப்பநிலையின் சொர்்பொகக குறிபபிட வெணடும்.

PV வலர்படம்

அழுத்தம் P மற்றும் ்பருமன் V இலெகளுககு இலடவய ெலரயப்படும் ஓர் ெலர்படவம PV ெலர்படமொகும். ெொயு விரிெலடயும்வ்பொது அவ்ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலைலய PV ெலர்படத்லதக வகொணடு கைககிடைொம் அல்ைது ெொயு அமுககப்படும்வ்பொது அவ்ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலைலயக கைககிடைொம். அைகு 2 இல் நொம் கற்ற்படி ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு சிறும எல்லையிலிருந்து வ்பரும எல்லைெலர உள்ள சொர்பின் வதொலகயீடடு மதிபல்பத் தரும். இவதவ்பொன்று PV ெலர்படத்தின் கீவழ உள்ள ்பரபபு ெொயு விரிெலடயும்வ்பொது அல்ைது அமுககப்படும்வ்பொது வசயயப்படட வெலைலயக வகொடுககும். இது ்படம் (8.22) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.22 ெொயு விரிெலடயும்வ்பொது ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை

W = Vf

P d V

(Pf , Vf)

(Pi , Vi)

பர =

PV ெலர்படத்தின் ெடிெம் வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வின் தன்லமலயச் சொர்ந்தது.

எடுத்துககோடடு 8. 15 நிலையொன ெளிமணடை அழுத்தத்தில் உள்ள ெொயுவின் ்பருமன் 1m3 லிருந்து 2m3 ஆக விரிெலடகிறது எனில், பின்ெருெனெற்லறக கொணக. a. ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை b. இவ்வெலைககொன PV ெலர்படம்.

தீரவு: a. அழுத்தம் P = 1 atm = 101 kPa, Vf =2 m3

மற்றும் Vi = 1m3

சமன்்பொடு (8.17) இல் இருந்து

W = V

ò PdV = P V

ò dV

இஙகு P என்்பது ஓர் மொறிலியொகும். எனவெ இது வதொலகயீடடிற்கு வெளிவய உள்ளது.

W = P (_V_f – _V_i) = 101×103 × (2 – 1) = 101 kJ

b. அழுத்தம் மொறிலியொக உள்ளதொல் ்படத்தில் கொடடப்படடுள்ளெொறு PV ெலர்படம் ஓர் வநர்கவகொடொக இருககும். அந்த

(P V )i , i P V )f , f
(VW = பர = fP d VVi

வநர்கவகொடடுககு கீவழ உள்ள ்பரபபு வசயயப்படட வெலைககுச் சமமொகும்.

= W W = 101 kJ

101 kPa

2m31m3 V

பர

்படத்தில் குறிபபிடப்படடுள்ள அம்புககுறியீடலட கெனிகக வெணடும். ஒவர வெலள அலமபபின் மீது வெலை வசயயப்படடிருந்தொல் ்பருமன் குலறயும். எதிர்த்திலசயில் அம்புககுறி கொைப்படும்.

வோயுவின் ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் 8.7

வகொடுககப்படட அலமபபின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் அவ்ெலமபபின் கடடலமபபு மற்றும் மூைககூறுகளின் தன்லமலயக கணடறிெதில் முககியப ்பஙகொற்றுகின்றது. திடபவ்பொருள் மற்றும் திரெஙகளுககு மொறொக ெொயுககள் இரணடு தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்கலளப வ்பற்றுள்ளன. அலெ, அழுத்தம் மொறொத் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (sp) மற்றும் ்பருமன் மொறொத் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (sv).

்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன்

அழுத்்தம் மோ்றோத் ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் (sp) அழுத்தம் மொறொ நிலையில் 1 kg நிலறயுலடய வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய 1 K அல்ைது 1°C உயர்த்தத் வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவு அழுத்தம் மொறொத்தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என அலழககப்படும். அலமபபிலன வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது ெொயுவிற்கு வெப்பம் அளிககப்படுகிறது. ்படம் 8.23 இல் கொடடியுள்ளெொறு மொறொ அழுத்தத்தில் ெொயு விரிெலடகிறது.

்படம் 8.23 அழுத்தம் மொறொத்தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

ெவபகடதா ெபா

ெவபகட

வா

இந்நிகழ்வில் வகொடுககப்படட வெப்பத்தின் ஒரு ்பகுதி வெலை வசயய (விரிெலடய) ்பயன்்படுகிறது. வமலும் மீதம் உள்ள ்பகுதி ெொயுவின் அக ஆற்றலை அதிகரிப்பதற்குப ்பயன்்படுகிறது. ்பருமன் மோ்றோத் ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் (sv) ்பருமன் மொறொநிலையில் 1 kg நிலறயுலடய வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய 1 K அல்ைது 1°C உயர்த்தத் வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவு, ்பருமன் மொறொ தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்று அலழககப்படும். ெொயுவின் ்பருமன் மொறொத நிலையில் வகொடுககப்படும் வெப்பம் அலமபபின் அக ஆற்றல் அதிகரிப்பதற்கு மடடுவம ்பயன்்படுகிறது. ்படம் 8.24 இல் கொடடியுள்ளெொறு எவ்வித வெலையும் வசயயப்படொது.

்படம் 8.24 ்பருமன் மொறொத் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்

ெவபகடதா ெபா

ெவபகட

ைன ( ட நகரா )

வா

மொறொ அழுத்தத்தில் ெொயுவின் வெப்பநிலைலய உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்பத்லத விட, மொறொ ்பருமனில் உள்ள ெொயுவின் வெப்பநிலைலய உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்பம் குலறெொனது. வெறுெலகயில் கூறுவெொமொயின் sp எபவ்பொதும் sv ஐ விட அதிகமொகும்.

நமோலோர ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன்கள் சிை வநரஙகளில் வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்கலளக (Cp , Cv ). கைககிடுெது, நமககு மிகவும் ்பயனுள்ளதொக அலமயும். மொறொப்பருமனில் 1 வமொல் அளவுள்ள வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய 1K அல்ைது 1°C உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவெ, ்பருமன் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (Cv) ஆகும். மொறொ அழுத்தத்தில் வெப்பநிலைலய உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்பத்தின் அளவு அழுத்தம் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (Cp). மொறொப்பருமனில் µ வமொல் அளவுள்ள ெொயுவிற்குக வகொடுககப்படும் வெப்பத்லத Q என்றும், அதனொல் ஏற்்படும் வெப்பநிலை வெறு்பொடலட DT எனவும் வகொணடொல்

Q = µ_C_vD_T_. (8.18)

என எழுதைொம். இம் மொறொ்பரும நிகழ்விற்கு வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதிலயப ்பயன்்படுத்தினொல் (W = 0, ஏவனனில் dV = 0),

Q = D_U_ - 0 (8.19)

எனக கிலடககும். (8.18) மற்றும் (8.19) இெற்லற ஒபபிடும்வ்பொது

DU = µCvDT அல்ைது Cv = 1 µ D D

U T

DT யின் எல்லை சுழியிலன அலடயும்வ்பொது (DT→0), நொம்

_C_v = 1 µ

dU dT

(8.20)

என எழுதைொம். இஙகு வெப்பநிலை மற்றும் அக ஆற்றல் இரணடுவம நிலை மொறிகள். எனவெ, வமற்கணட சமன்்பொடு அலனத்து நிகழ்வுகளுககும் வ்பொருத்தமொனதொகும்.

8.7.2. நமயர க்தோடரபு (Meyer’s Relation):

µ வமொல் அளவுலடய நல்லியல்பு ெொயு வகொள்கைன் ஒன்றில் அலடத்து லெககப்படடுள்ளது. அவ்ெொயுவின் ்பருமன் V, அழுத்தம் P மற்றும் வெப்பநிலை T என்க. மொறொப்பருமனில் ெொயுவின் வெப்பநிலை dT அளவு உயர்த்தப்படுகிறது. இஙகு ெொயுெொல் எவ்வித வெலையும் வசயயப்படவில்லை. எனவெ அலமபபிற்குக வகொடுககப்படட வெப்பம் அக ஆற்றலை மடடுவம அதிகரிககும். அக ஆற்றலில் ஏற்்படட மொற்றத்லத dU என்க. Cv என்்பது ்பருமன் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் எனில் சமன்்பொடு (8.20) ஐ பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

dU = µCvdT (8.21)

மொறொ அழுத்தத்தில் ெொயுலெ வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது, அவ்ெொயுவின் வெப்பநிலை உயர்வு dT எனவும், அலமபபிற்குக வகொடுககப்படட வெப்பத்தின் அளவு ‘Q’ எனவும், இந்நிகழ்வினொல் ்பருமனில் ஏற்்படட மொற்றம் ‘dV’ எனவும் வகொணடொல்

Q = µCpdT (8.22)

இந்நிகழ்வினொல் வசயயப்படட வெலை

W = PdV (8.23)

ஆனொல், வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதிப்படி

Q = dU + W (8.24)

சமன்்பொடுகள் (8.21), (8.22) மற்றும் (8.23) இம்மூன்லறயும் (8.24) இல் பிரதியிடும்வ்பொது,

µCpdT = µCv dT + PdV (8.25)

எனக கிலடககும். µ வமொல் நல்லியல்பு ெொயுவிற்கு நிலைச்சமன்்பொடலட பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

PV = µRT ⇒ PdV+VdP = µRdT (8.26)

இஙகு அழுத்தம் மொறொது, எனவெ dP = 0, PdV = µRdT

∴CpdT = CvdT +RdT

∴CP = Cv +R (or) Cp - Cv = R (8.27) இத்வதொடர்பிற்கு வமயர் வதொடர்பு என்று வ்பயர். மொறொ அழுத்தத்தில் நல்லியல்பு ெொயுவின் வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன், ்பருமன் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் மற்றும் R ஆகியெற்றின் கூடுதலுககுச் சமமொகும் என்்பலத இத்வதொடர்பு நமககுக கொடடுகிறது. வமலும் இத்வதொடர்பிலிருந்து, அழுத்தம் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (Cp), ்பருமன் மொறொ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறலனவிட (Cv) எபவ்பொதும் அதிகம் என்்பலத நொம் புரிந்து வகொள்ளைொம்.

கவப்ப இயககவியல் நிகழ்வுகள் (THERMODYNAMIC PROCESSES):

8.8

கவப்பநிலல மோ்றோ நிகழ்வு (Isothermal process):

இந்நிகழ்வில் வெப்பநிலை ஓர் மொறொ மதிபபிலனப வ்பற்றிருககும். ஆனொல் வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் அழுத்தமும், ்பருமனும் மொற்றமலடயும்.

்படம் 8.25 (a) வெப்பநிலை மொறொ மீவமது விரிவு (b)

A(Pi , Vi)

B(Pf , Vf)

_V_ (a)

T = மா

Vi Vf

ெவபைலமாறா 

நொமறிந்த்படி நல்லியல்பு ெொயுச்சமன்்பொடு

PV = µ_RT_

இந்நிகழ்வில் T ஓர் மொறிலி. எனவெ வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கொன நிலைச்சமன்்பொடு

PV = மொறிலி (8.28)

இந்த சமன்்பொடு நமககு உைர்த்துெது ெொயு ஒரு சமநிலை நிலையிலிருந்து (P1, V1) மற்வறொரு சமநிலை நிலைககுச் (P2, V2) வசல்லும் வ்பொது பின்ெரும் வதொடர்பு வ்பொருந்தும் என்்பவத.

_P_1_V_1 = _P_2_V_2 (8.29)

இஙகு PV = மொறிலி. எனவெ P, ஆனது V யுடன் எதிர் விகிதத்வதொடர்ல்பப வ்பற்றுள்ளது. அதொெது (P∝

1 V

). இதிலிருந்து PV ெலர்படம் ஓர் அதி்பரெலளயம் (hyperbola) என அறியைொம். மொறொ வெப்பநிலையில் ெலரயப்படும் அழுத்தம் – ்பருமன் ெலர்படத்லத வெப்பநிலை மொறொ ெலர்படம் (isotherm) என்வற அலழககைொம். மீவமது வெப்பநிலை மொறொ விரிவு மற்றும் மீவமது வெப்பநிலை மொறொ அமுககம் இெற்றிற்கொன PV ெலர்படஙகள் ்படம் 8.25 இல் கொடடப்படடுள்ளன. நொம் அறிந்த்படி நல்லியல்பு ெொயு ஒன்றின் அக ஆற்றல் அவ்ெொயுவின் வெப்பநிலைலய மடடுவம சொர்ந்துள்ளது.

வெப்பநிலை மொறொ மீவமது அமுககம்

A(Pf , Vf)

B(Pi , Vi)

_V_ (b)

T = மா

Vf Vi

ெவபைலமாறா அ க

A(P , V )f fT = ெவபைலமாறா மா அகB(P , Vi

A(P , V)i iT = ெவபைலமாறா மா B(P , Vf

எனவெ, ஒரு வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் அக ஆற்றலும் ஓர் மொறிலியொகும் ஏவனனில் வெப்பநிலை இஙகு மொறொமல் உள்ளது. எனவெ, dU அல்ைது DU = 0. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கொன வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி பின்ெருமொறு எழுதப்படுகிறது.

Q = W (8.30)

சமன்்பொடு (8.30) இல் இருந்து வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் ெொயுவிற்குக வகொடுககப்படும் வெப்பம் புறவெலைககு மடடுவம ்பயன்்படுகிறது என்்பலத நமககு உைர்த்துகிறது. அலமபபு ஒன்றினுள் வெப்பம் ்பொயும்வ்பொது அவ்ெலமபபின் வெப்பநிலை எபவ்பொதும் உயரும் என்ற தெறொன புரிதல் உள்ளது. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் இது உணலமயல்ை. வெப்பநிலை மொறொ அமுககம் ஏற்்படும்வ்பொது உருலளயின் உள்வள பிஸடன் தள்ளப்படுகிறது இது அக ஆற்றலை அதிகரிககும். ஆனொல் இந்த அக ஆற்றல் அதிகரிபபு வெப்பத்வதொடர்பினொல் அலமபபிற்கு வெளிவய வசன்று விடுகிறது. இது ்படம் 8.26 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.26 வெப்பநிலை மொறொ விரிவு மற்றும் வெப்ப நிலை மொறொ அமுககம்

Q < 0, W < 0Q > 0, W > 0 ெவபைலமாறா ெவபைலமாறா அக

ெவப ெதாட 

எடுத்துககொடடுகள்: 1. தணணீலர வெப்பப்படுத்தும் வ்பொது, அதன்

வகொதிநிலையில் தணணீருககு எவ்ெளவு வெப்பத்லத அளித்தொலும் தணணீர் முழுெதுமொக நீரொவியொக மொறும்ெலர அதன் வெப்பநிலை உயருெதில்லை. இவதவ்பொன்று உலறநிலையில் உள்ள ்பனிககடடி உருகி தணணீரொக மொறும் வ்பொதும் ்பனிககடடிககு வெப்பத்லதக வகொடுத்தொலும் அதன் வெப்பநிலை உயருெதில்லை.

2. நமது உடலின் அலனத்து ெளர்சிலத மொற்றஙகளும் ஒரு மொறொ வெப்பநிலையிவைவய (37°C) நலடவ்பறுகின்றன.

கவப்பநிலல மோ்றோ நிகழ்வில் கெய்யப்படட நவலல: நல்லியல்பு ெொயு ஒன்றிலனக கருதுக. மொறொ வெப்பநிலையில், மீவமது நிகழ்வில் (Pi, Vi) என்ற வதொடகக நிலையிலிருந்து (Pf , Vf) என்ற இறுதிநிலைககு அதலன விரிெலடய அனுமதிககவும். இந்நிகழ்வில் ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலைலய நொம் பின்ெருமொறு கைககிடைொம். சமன்்பொடு (8.17) இல் இருந்து ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை,

W = V

ò PdV 8.31)

இந்நிகழ்வு மீவமது நிகழ்ெொக உள்ளதொல் ஒவ்வெொரு நிலையிலும் ெொயுெொனது சூழலுடன் சமநிலையில் இருககும். இஙகு ெொயு நல்லியல்பு ெொயுெொகவும் ஒவ்வெொரு நிலையிலும் சூழலுடன் சமநிலையில் உள்ளதொலும் நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலட இஙகு நொம் ்பயன்்படுத்தி அழுத்தத்லத ்பருமன் மற்றும் வெப்பநிலையின் சொர்்பொக எழுதைொம்.

P = µ_RT V_

(8.32)

சமன்்பொடு (8.32) ஐ சமன்்பொடு (8.31) இல் பிரதியிடும்வ்பொது

W = V

ò µ_RT_

V dV

W = µ_RT_ V

ò dV V

(8.33)

சமன்்பொடு (8.33) இல் T வதொலகயீடடிற்கு வெளிவய லெத்திருககககொரைம் வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வு முழுலமககும் இது மொறிலியொகும். சமன்்பொடு (8.33) ஐ வதொலகப்படுத்தும்வ்பொது

W = µ_RT_ ln V V



 



 

(8.34)

இஙகு ஏற்்படட ்பருமன் விரிவு ஓர் வெப்பநிலை மொறொ விரிெொகும்

வமலும் V V

> 1, என்்பதொல் ln V V



 



 

> 0 ஆகும்.

எனவெ, வெப்பநிலை மொறொ விரிவில் ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை வநர்ககுறி ஆகும். சமன்்பொடு (8.34)வெப்பநிலை மொறொ அமுககத்திற்கும் வ்பொருந்தும். ஆனொல் வெப்பநிலை மொறொ

அமுககத்தில் V V

< 1 எனவெ ln V V



 



 

< 0

எனவெ, வெப்பநிலை மொறொ அமுககத்தில் ெொயுவின்மீது வசயயப்படட வெலை எதிர்ககுறி ஆகும். PV ெலர்படத்தில், வெப்பநிலைமொறொ விரிவின்வ்பொது ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை ெலர்படத்திற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபிற்குச் சமம் என்்பது ்படம் 8.27 (a) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.27 வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை

ழட ப = ெவபைல மாறா னா ெச யபட ேவைல

A(Pi , Vi)

B(Pf , Vf)

_V_

ெவபைல மாறா

(a)

T = மா

Vi Vf

ழட ப = ெவபைல மாறா னா ெச யபட ேவைல

B(Pf , Vf)

ெவபைல மாறா

ா

A(Pf , Vf)

B(Pi , Vi)

_V_

ெவபைல மாறா அக

(b)

Vf ViVf

ழட ப = ெவபைல மாறா அகனா ெச யபட ேவைல

T = மா

இவதவ்பொன்று வெப்பநிலை மொறொ அமுககத்தில் PV ெலர்படத்திற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு ெொயுவின்மீது வசயயப்படட வெலைககுச்சமமொகும். இது எதிர்குறியில் குறிபபிடப்படும். இது ்படம் 8.27 (b)இல் கொடடப்படடுள்ளது.

வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைலயக கைககிடும்வ்பொது, நிகழ்வு ஒரு

மீவமது நிகழ்வு என நொம் கருதிவனொம். இது ஒரு மீவமது நிகழ்ெொக இல்லைவயனில்

நிலைச் சமன்்பொடு P = லய

சமன்்பொடு

(8.31) இல் பிரதியிட இயைொது. ஏவனனில் நல்லியல்பு ெொயு விதி சமநிலையற்ற நிகழ்வுகளுககுப வ்பொருந்தொது. ஆனொல் சமன்்பொடு (8.34) மீவமதுெொக நிகழொத வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வுகளுககும் வ்பொருந்தும். ஏவனனில் அழுத்தம் மற்றும் ்பருமன் வ்பொன்ற நிலைமொறிகள் நல்லியல்பு ெொயுவின் வதொடகக மற்றும் இறுதிநிலைகலள மடடுவம சொர்ந்திருககும், இறுதிநிலைலய அலடந்த ெழிமுலறலய சொர்ந்திருககொது. சமன்்பொடு (8.31) ஐ வதொலகப்படுத்துெதற்கு மடடுவம நொம் மீவமது நிகழ்ெொக கருதிவனொம்.

குறிபபு

எடுத்துககோடடு 8. 16 300 K வெப்பநிலையிலுள்ள 0.5 வமொல் ெொயு ஒன்று வதொடககப்பருமன் 2 L இல் இருந்து இறுதிப்பருமன் 6 L ககு வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் விரிெலடகிறது எனில், பின்ெருெனெற்லறக கொணக. a. ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை? b. ெொயுவிற்குக வகொடுககப்படட வெப்பத்தின்

அளவு? c. ெொயுவின் இறுதி அழுத்தம்?

(ெொயுமொறிலி, R = 8.31 J mol-1 K-1)

தீரவு a. நொம் அறிந்த்படி ெொயுெொல் வசயயப்படட

வெலை ஓர் வெப்பநிலை மொறொ விரிெொகும். இஙகு µ = 0.5

W = 0.5_mol_ × 8 31. . J

mol K × 300 K × ln 6

2 L L 

  

 

W = 1.369 kJ இஙகு வெலை வநர்ககுறியில் உள்ளலதக கெனிகக வெணடும். ஏவனனில் ெொயுெொல் வெலை வசயயப்படடுள்ளது.

A(Pf , Vf)

B(Pi , Vi)

_V_

ெவபைல மாறா அக

(b)

Vf Vi

ழட ப = ெவபைல மாறா அகனா ெச யபட ேவைல

T = மா

A(P , V)i i ழட ப = ெவபைல மாறானா ெசயபட ேவைல T = ெவபைலமா மாறா B(P , Vf

A(P , V )f ழட பf = ெவபைல மாறாஅகனா ெசயபட ேவைலT = ெவபைல மாறா அகமாB(P , Vi

b. வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதிப்படி, வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் அலம்பபிற்குக வகொடுககப்படும் வெப்பம் வெலை வசயெதற்குப ்பயன்்படுத்தப்படுகிறது.

எனவெ, Q = W = 1.369 kJ இஙகு Q வும் வநர்ககுறியொகும். ஏவனனில் வெப்பம் அலமபபிற்குள் வசல்கிறது. c. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கு

_P_i_V_i = P_fVf = µ_RT

P_f = µ_RT Vf

= 0.5mol × 8 31. .K J

mol × 300

6 10 3 3

_K m_× −

=207.75 k Pa

எடுத்துககோடடு 8. 17 : கீவழ கொடடப்படடுள்ள PV ெலர்படம் வெவ்வெறு வெப்பநிலைகளில் நலடவ்பறும் இரணடு வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வுகலளக குறிககின்றன. இரணடு வெப்பநிலைகளில் உயர்ந்த வெப்பநிலை எது என்்பலதக கணடறிக.

T2T1

தீரவு: உயர் வெப்பநிலை ெலளவகொடலடக கொண்பதற்கு ்படத்தில் கொடடியுள்ளெொறு x அச்சுககு இலையொக கிலடத்தளக வகொடடிலன ெலரய வெணடும். இது மொறொ அழுத்ததிற்கொன வகொடு ஆகும்.

O V

மொறொ, அழுத்தக வகொடடிலன வெடடும் வசஙகுத்துக வகொடுகளுககொன ்பருமன்கள் V1

மற்றும் V2 ஆகியலெ, ஒவர அழுத்தத்தில் உள்ள ்பருமன்கலளக குறிககின்றன. மொறொ அழுத்தத்தில் அதிக ்பருமனுள்ள ெொயுவில் வெப்பநிலையும் அதிகமொக இருககும். ்படத்திலிருந்து V1 > V2 எனவெ, T1 > T2 என அறியைொம். வ்பொதுெொக வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வுகளில் வெப்பநிலை குலறெொக உள்ள ெலளவகொடுகள் ஆதிபபுள்ளிககு அருவக அலமயும்.

8.8.2. கவப்பப்பரிமோற்றமில்லோ நிகழ்வு (Adiabatic Process)

இந்நிகழ்வில் எவ்விதமொன வெப்பமும் அலமபபிற்கு உள்வளவயொ அல்ைது அலமபபிலிருந்து வெளிவயவெொ வசல்ைொது (Q=0). ஆனொல் ெொயு தன்னுலடய அக ஆற்றலைப ்பயன்்படுத்தி விரிெலடயும் அல்ைது வெளிபபுற வெலையினொல் ெொயு அமுககமலடயும். எனவெ வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் அலமபபின் அழுத்தம், ்பருமன் மற்றும் வெப்பநிலை இெற்றில் மொற்றம் ஏற்்படைொம். ஒரு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கு வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி ΔU = −W என எழுதைொம். இதிலிருந்து நொம் அறிந்துவகொள்ெது என்னவென்றொல் ெொயு அதன் அக ஆற்றலைப ்பயன்்படுத்தி வெலை வசயயும் அல்ைது ெொயுவின்மீது வெலை வசயயப்படடு அதன் அக ஆற்றல் அதிகரிககும். வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விலன பின்ெரும் முலறகலளப ்பயன்்படுத்தி நிகழ்த்த இயலும். i. அலமபபு வெப்ப ஆற்றலை சூழலுககுக

கடத்தொதெொறும் அல்ைது சூழலிலிருந்து எவ்விதமொன வெப்ப ஆற்றலும் அலமபபிற்குள் வசல்ைொதெொறும் அலமபபிலன வெப்பககொபபு (Thermally insulating) வசயய வெணடும். எடுத்துககொடடொக, வெப்பககொபபு வசயயப்படட உருலளயில் உள்ள ெொயு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் அமுககப்படுகிறது அல்ைது வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் விரிெலடகிறது. இது ்படம் 8.28 இல் கொடடப்படடுள்ளன.

TT

ii. எவ்வித வெப்பககொபபும் அற்ற நிலையில் சூழலுககு வெப்பத்லதக கடத்த இயைொதெொறு மிகககுறுகிய வநரத்தில் மிக வெகமொக நிகழ்வு ஏற்்படடொல் அதுவும் ஒரு வெப்ப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு.

்படஙகள் 8.29 (a) மற்றும் (b) இெற்லற விளககுகின்றன. எடுத்துககோடடுகள்

்படம் 8.29 (a) டயர் வெடிககும்வ்பொது சூழலுககு வெப்பத்லதக கடத்த வநரமின்றி டயருககு உள்வள உள்ள கொற்று மிக வெகமொக விரிெலடயும்

்படம் 8.29 (b) எவ்விதமொன வெப்பககொபபும் அற்றநிலையிலும் ெொயுலெ மிக வெகமொக அமுககவெொ அல்ைது விரிெலடயவெொ வசயயும்வ்பொது, ெொயுெொல் சூழலுககு வெப்பத்லதக கடத்த இயைொது.

்படம் 8.28 வெப்ப ்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககம் மற்றும் வி

(a) ெவப பமாறலா அக (P ம T அக )

ம அக

ெவபகா ெவபகா ெ

்படம் 8.29 (c) புவிப்பரபபிலிருந்து சூடொன கொற்று வமவை வசன்று வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ நிலையில் விரிெலடயும். இதன் விலளெொக நீரொவி குளிர்ந்து அமுககப்படடு நீர்த்துளியொக மொற்றமலடந்து பின்னர் மலழ வமகமொக மொறுகிறது.

வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன நிலைச் சமன்்பொடு

PV γ = மொறிலி (8.35)

இஙகு γ என்்பது வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அடுககுககுறி ஆகும் (γ = Cp/Cv). இது ெொயுவின் இயல்ல்பப வ்பொருத்ததொகும். சமன்்பொடு (8.35) இல் இருந்து நொம் அறிெது என்னவென்றொல், ெொயு ஒரு சமநிலை நிலையிலிருந்து (Pi ,Vi) மற்வறொரு சமநிலை நிலைககு (Pf ,Vf) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் வசல்லும்வ்பொது அவ்ெொயு பின்ெரும் நி்பந்தலனககு உட்படும்.

PiVi γ = PfVf

γ (8.36)

ரிவு

(b) ெவப பமாறலா (P ம T ைற)

வபகா ெவபகா

ம ைற

வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவு மற்றும் அமுகக நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படத்லதயும் வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ ெலளவகொடு (adiabat) என்வற அலழககைொம். இது ்படம் 8.30 இல் கொடடப்படடுள்ளது. ்படம் (8.25) இல் கொடடப்படடுள்ள வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படம் மற்றும் ்படம் (8.30) இல் கொடடப்படடுள்ள வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படம் கிடடத்தடட ஒவர மொதிரியொக உள்ளன. ஆனொல் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன ெலளவகொடு, வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கொன ெலளவகொடலடவிட சற்வற வசஙகுத்தொக கொைப்படும். T மற்றும் V ஐப வ்பொருத்து சமன்்பொடு (8.35) ஐ நொம் சற்வற மொற்றியலமககைொம். நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடடிலிருந்து அழுத்தம் P=

µ_RT V_

இதலன சமன்்பொடு (8.35) இல் பிரதியிட, நமககு

கிலடப்பது µRT V

Vγ = மொறிலி (அல்ைது)

T V

Vγ = மொறிலி μ_R_

எனக கிலடககும்

இஙகு µR என்்பதும் ஒரு மொறிலி. எனவெ இதலனப பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

TVγ-1 = மொறிலி (8.37)

ெொயு ஒன்று வதொடககச் சம நிலையிலிருந்து (Ti, Vi) இறுதி சம நிலைககு (Tf, Vf) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் வசல்லும்வ்பொது அது பின்ெரும் சமன்்பொடலட நிலறவு வசயயும்.

TiVi γ-1 = TfVf

γ-1 (8.38)

என்்பலத சமன்்பொடு (8.38) நமககு உைர்த்துகிறது.

்படம் 8.30 வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவு மற்றும் வெப்ப

(Pi ,Vi , Ti )

(Pf ,Vf , Tf )

Vi Vf

ெவபபமாறலா 

வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன நிலைச் சமன்்பொடலட T மற்றும் P யிலனப வ்பொருத்தும் எழுதைொம்

TγP 1-γ = மொறிலி (8.39)

(சமன்்பொடு (8.39) ற்கொன நிரூ்பைத்லத நீஙகவள முயற்சிககைொம்.

எடுத்துககோடடு 8. 18 :

லககளினொல் அழுத்தப்படும் ்பம்பிலனப ்பயன்்படுத்தி மிதிெணடிச் சககரத்திற்கு கொற்றடிப்பலத நொம் அலனெரும் அறிந்திருபவ்பொம். ்பம்பின் உள்வள உள்ள V ்பருமனுலடய கொற்லற, ெளிமணடை அழுத்தத்திலுள்ள மற்றும் 27°C அலற வெப்பநிலையில் உள்ள வெப்ப இயககவியல் அலமபபு என்று கருதுக. மிதிெணடி சககரத்தில் கொற்லறச் வசலுத்தும் முலன மூடப்படடுள்ளது என்று கருதுக. கொற்றொனது அதன் வதொடககப்பருமனிலிருந்து நொன்கில் ஒரு ்பஙகு இறுதிப்பருமனுககு அழுத்தப்படுகிறது என்றொல் அதன் இறுதி வெப்பநிலை என்ன? (சககரத்தின் கொற்று வசலுத்தும் முலன மூடப்படடுள்ளதொல் கொற்று

ப ்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககத்திற்கொன PV ெலர்படஙகள்

Vf Vi

(Pi ,Vi , Ti )

(Pf ,Vf , Tf )

ெவபபமாறலா அக

(P V T )i , i , i
(P V T )f , f , f ெவபபமாறலா அக

(P V T )(P V T )f , f , f
i , i , iெவபபமாறலா 

சககரத்தினுள் வசல்ை முடியொது. எனவெ இஙகு கொற்றடிககும் நிகழ்விலன வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககமொகக கருதைொம். கொற்றுககு (γ=1.4)

தீரவு: கொற்றடிககும் நிகழ்வு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககமொக கருதப்படுகிறது. ்பருமன் வகொடுககப்படடுள்ளது. எனவெ வெப்பநிலைலயக கைககிட வெணடும். இஙகு சமன்்பொடு (8.38) ஐப ்பயன்்படுத்த வெணடும்.

TiVi γ-1 = TfVf

γ-1. _T_i = 300 K (273+27°C = 300 K)

_V_i = V &_V_f = V 4

_T_f =_T_i

V V













−γ 1

= 300 K × 41.4-1 = 300_K_×1.741

T2 ≈ 522 K அல்ைது 2490C இந்த இறுதி வெப்பநிலை நீரின் வகொதிநிலைலய விட அதிகம். எனவெ மிதிெணடியில் சககரத்திற்கு லகப்பம்பிலனப ்பயன்்படுத்தி கொற்றடிககும் வ்பொது கொற்று நிரபபும் முலனலயத் வதொடுெது ஆ்பத்தொனதொகும்.

பிஸடலன மிக வெகமொக அழுத்தும்வ்பொது உருெொகும் வெப்பத்திலனக குறுகிய வநரத்தில் சூழலுககுக கடத்த இயைொது. எனவெ

ெொயுவின் வெப்பநிலை விலரெொக உயரும். இது ்படத்தில் கொடடப்படடுள்ளது. இத்தத்துெம் டீசல் இயந்திரஙகளில் ்பயன்்படுத்தப்படுகிறது. கொற்று- வ்படவரொல் கைலெலய வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் மிக வெகமொக அமுககும்வ்பொது அககைலெயின் வெப்பநிலை தீப்பற்றும் அளவுககு மிக வெகமொக உயரும்.

கவப்பப்பரிமோற்றமில்லோ நிகழ்வில் கெய்யப்படட நவலல முழுலமயொக வெப்பககொபபுச் வசயயப்படட சுெர், அடிப்பரபபு வகொணட உருலளயினுள் உள்ள μ வமொல் நல்லியல்பு ெொயுலெக கருதுக. A குறுககு வெடடுப ்பரபபு வகொணட உரொயெற்ற வெப்பககொபபுப வ்பற்ற பிஸடன் ்படம் (8.31)இல் கொடடியுள்ளெொறு உருலளயில் வ்பொருத்தப்படடுள்ளது.

்படம் 8.31 வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை

ெவபகா ெவபகா

Vi Vf

வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் அலமபபு (Pi,Vi,Ti) என்ற வதொடகக நிலையிலிருந்து (Pf,Vf,Tf) என்ற இறுதிநிலைலய அலடயும்வ்பொது வசயயப்படட வெலை W என்க.

W = V

ò PdV (8.40)

வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ இந்நிகழ்வு ஒரு மீவமது நிகழ்வு எனககருதுக, ஒவ்வெொரு நிலையிலும் நல்லியல்பு ெொயு விதி இஙகு வ்பொருந்தும். இந்நி்பந்தலனயின் அடிப்பலடயில், வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வின் நிலைச்

சமன்்பொடு PV γ = மொறிலி (அல்ைது) P = V γ மா

இதலன சமன்்பொடு (8.40) இல் பிரதியிடும்வ்பொது

∴ =

= −

∫

∫ −

− +

W V

V dV

adia v

Vf i

constant

γ 1

γ γ



  



  

= −

− 



  





  

= −

− −

1 1 1

1 1

f i

V V constant

constant constant V Vf i

γ γ− −−    

   

1 1

மொறிலி

மொறிலி மொறிலி

(Pf , Vf)

ெவப அ 

Ti  கான ெவபைல மாறா க

= −

− +_V_constant γ 1

γ γ



  



  

= −

− 



  





  

= −

− −

1 1 1

1 1

f i

V V constant

constant constant V Vf i

γ γ− −− 



  





  

1 1 வமலும் PfVf

γ = _P_i_V_i γ = மொறிலி, எனவெ

∴ = −

− 



  





  

= −

−

− −_W P V V_

PV V

W P V

adia f f

i i

adia f f

1 1

1 1γ

[ PVi i] (8.41)

நல்லியல்பு ெொயு விதியிலிருந்து,

_P_f_V_f = μRTf மற்றும் PiVi

= μ_RT_i

இதலனச் சமன்்பொடு (8.41) இல் பிரதியிடும்வ்பொது

∴_W_adia = µ γ

R -1

[_T_i-_T_f] (8.42)

வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவில், ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை, Wadia ஒரு வநர்ககுறி மதிப்பொகும். இஙகு Ti>Tf , எனவெ வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவில் ெொயு குளிர்ச்சியலடயும். வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககத்தில், ெொயுவின் மீது வெலை வசயயப்படும் அதொெது Wadia ஒரு எதிர்ககுறி மதிப்பொகும். இஙகு Ti<Tf, எனவெ வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககத்தில் ெொயுவின் வெப்பநிலை உயரும்.

வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு ஓர் மீவமது நிகழ்ெொகக கருதி சமன்்பொடு (8.41) மற்றும் (8.42) ஆகிய இரணடு

சமன்்பொடுகலள நொம் ெருவித்வதொம். இந்நிகழ்வு மீவமது நிகழ்ெொக இல்லைவயன்றொலும் இவ்விரணடு சமன்்பொடுகளும் வ்பொருத்தமொன சமன்்பொடுகவளயொகும். ஏவனனில் நிலைமொறிகள் P, V மற்றும் T ஆகியலெ வதொடகக மற்றும் இறுதி நிலைகலள மடடுவம சொர்ந்தலெ. அலெ இறுதிநிலைலய அலடந்த ெழிமுலறலயச் சொர்ந்ததல்ை. வதொலகயிடலுககொக மடடுவம நொம் மீவமது நிகழ்வு என்று கருதிவனொம். ்படம் (8.32) இல் கொடடப்படடுள்ள வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் PV ெலர்படத்திற்கு கீவழ உள்ள ்பரபபு, இந்நிகழ்வில் வசயயப்படட வமொத்த வெலைலயக வகொடுககும்.

குறிபபு

மொறிலி

்படம் 8.32 வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககொன PV ெலர்படம்

(Pi , Vi)

Tf  கான ெவபைல மாறா க

Vi V

W (Pf , Vf)

(Pi , Vi)

Ti  கான ெவபைல மாறா க

Vi Vf V

பமாற லா க

ெவபபமாற லா 

Tf  கான ெவபைல மாறா க

W (Pi , Vi)

(Pf , Vf)

Tf  கான ெவபைல மாறா க

Vf Vi V

W (Pf , Vf)

(Pi , Vi)

Ti  கான ெவபைல மாறா க

Vi Vf V

ெவபபமாற லா அ க

ெவபபமாற லா 

Ti  கான ெவபைல மாறா க

Tf  கான ெவபைல மாறா க

வெப்பநிலை மொறொ ெலளவகொடு மற்றும் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ ெலளவகொடு இெற்றிற்கிலடவயயொன வெறு்பொடலட புரிந்து வகொள்ளவெ Ti மற்றும் Tf வெப்பநிலைகளுககொன வெப்பநிலை மொறொ ெலளவகொடடுடன், வசர்த்து வெப்பப்பரிமொற்ற மற்ற ெலளவகொடும் ்படம் (8.32) இல் கொடடப்படடுள்ளன. வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன ெலளவகொடு, வெப்பநிலை மொறொ ெலளவகொடலட விட வசஙகுத்தொக இருககும். ஏவனனில் எபவ்பொதும் γ > 1 ஆகும்.

அழுத்்தம் மோ்றோ நிகழ்வு (Isobaric process)

இது மொறொத அழுத்தத்தில் ஏற்்படும் ஒரு வெப்ப இயககவியல் நிகழ்ெொகும். இந்நிகழ்வில் அழுத்தம் மொறிலியொக இருந்தொலும், வெப்பநிலை, ்பருமன் மற்றும் அக ஆற்றல் வ்பொன்றலெ மொறிலிகள் அல்ை. நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடடிலிருந்து

(P , V ) கான T  கான ெவபைலமாறா கi P , V )i i
f fெவபபமாறலா அக Tெவபைல f மாறா க (WW

(P , V )T கான ெவபைல i T  கான மாறா கெவபைலமாறா க f P , V )f f
i iெவபபமாறலா  (WW

V = µ_R P_ 

  

 _T_ (8.43)

Here µ_R P_

= மொறிலி

அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில், வகல்வின் வெப்பநிலை ்பருமனுககு வநர்விகிதத்தில் இருககும்.

V ∝ T (அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு) (8.44)

அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் V-T ெலர்படம் ஆதிபபுள்ளி ெழிவயச்வசல்லும் ஓர் வநர்கவகொடொக அலமயும் என்்பலத வமற்கணட சமன்்பொடு உைர்த்துகிறது. ெொயு ஒன்று (Vi ,Ti) என்ற நிலையிலிருந்து (Vf ,Tf) என்ற நிலைககு மொறொ அழுத்தத்தில் வசல்லும்வ்பொது பின்ெரும் சமன்்பொடலட நிலறவு வசயயும்.

T V

= (8.45)

அழுத்்தம் மோ்றோ நிகழ்விறகோன எடுத்துககோடடுகள் ெொயுலெ வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது ெொயு வெப்பமலடந்து பின்னர் அது பிஸடலனத் தள்ளுகிறது. எனவெ ெொயுெொனது ெளிமணடை அழுத்தம் மற்றும் புவியீர்பபு விலச இெற்றின் கூடுதலுககுச் சமமொன ஓர் விலசலய பிஸடனின்மீது வசலுத்துகிறது எனில் இந்நிகழ்வு ஓர் அழுத்தம்மொறொ நிகழ்ெொகும். இது ்படம் 8.33 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.33 அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு

ட ள ைறக உைள ஒ மாறா அ த ைத உவாறன

ெதாடக ைல இ ைல

நமது வீடடு சலமயல் அலறயில் நலடவ்பறும் வ்பரும்்பொைொன சலமயல் நிகழ்வுகள் அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வுகள் ஆகும். திறந்த ்பொத்திரத்தில்

உைவிலன சலமககும்வ்பொது உைவிற்கு வமவை உள்ள அழுத்தம் எபவ்பொதும் ெளிமணடை அழுத்தத்திற்குச் சமமொகும். இது ்படம் (8.34) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.34 அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு

்படம் 8.35 இல் கொடடியுள்ளெொறு அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படம் ்பரும அச்சுககு இலையொகச் வசல்லும் ஓர் கிலடத்தளக வகொடொகும். ்பருமன் குலறயும் அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விலன ்படம் 8.35 (a) கொடடுகிறது. ்பருமன் அதிகரிககும் அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விலன ்படம் 8.35 (b) கொடடுகிறது.

்படம் 8.35 அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படஙகள்

Vf Vi V

(a)

Vi Vf V

(b)

அத மாறா அக அத மாறா 

அழுத்்தம் மோ்றோ நிகழ்வில் கெய்யப்படட நவலல ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை

W = V

ò PdV (8.46)

W = P V

ò dV (8.47)

அத மாறா அக

அத மாறா 

அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில், அழுத்தம் ஓர் மொறிலியொகும். எனவெ P வதொலகயீடடிற்கு வெளிவய உள்ளது

W = P[_V_f – _V_i] = P_Δ_V (8.48)

இஙகு, ΔV என்்பது ்பருமனில் ஏற்்படட மொற்றத்லதக குறிககிறது. ΔV எதிர்ககுறியொக இருந்தொல், W எதிர்ககுறியொக இருககும். இது ெொயுவின் மீது வெலை வசயயப்படுகிறது என்்பலதக கொடடுகிறது. ΔV வநர்ககுறியொக இருந்தொல், W வநர்ககுறியொகும். இது ெொயுெொல் வெலை வசயயப்படுகிறது என்்பலதக கொடடுகிறது. சமன்்பொடு (8.48) ஐ நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலடப ்பயன்்படுத்தி மொற்றி அலமககைொம்.

PV = μRT அல்ைது V = µRT P

இதலனச் சமன்்பொடு (8.48) இல் பிரதியிடும்வ்பொது

W = μ_RT_f 1− 

 

 T T i

(8.49)

எனக கிலடககும். PV ெலர்படத்தில், அழுத்தம் மொறொ ெலளவகொடடிற்குச் கீவழ உள்ள ்பரபபு, அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வினொல் வசயயப்படட வெலைககுச் சமமொகும். ்படம் 8.36 இல் கொடடப்படடுள்ள நிழலிடப்படட ்பகுதி ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலைககுச் சமமொகும்.

்படம் 8.36 அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வினொல் வசயயப்படட வெலை

O VVfVi

அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விற்கொன வெப்ப இயககவியல் முதல் விதிலய பின்ெருமொறு எழுதைொம்.

D_U_ = Q - P_D_V (8.50)

எடுத்துககோடடு 8. 19 இரணடு வெவ்வெறு அழுத்தஙகளில் நலடவ்பறும் அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வுகளுககொன V-T ெலர்படம் கீவழ கொடடப்படடுள்ளது. இெற்றுள் எந்நிகழ்வு உயர் அழுத்தத்தில் நலடவ்பறும் என்று கணடறிக

P 1

P 2

தீரவு நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடடிலிருந்து,

V = µ_R P_ 

  

 _T_

V-T ெலர்படம் ஆதிபபுள்ளி ெழிவயச் வசல்லும் ஓர் வநர்கவகொடொகும்.

அதன் சொயவு = µR P

V-T ெலர்படத்தின் சொயவு, அழுத்தத்திற்கு எதிர்விகிதத் வதொடர்புலடயது ஆகும். சொயவு வ்பருமமொக இருபபின், அழுத்தம் குலறெொனதொகும். இஙகு P1 இன் சொயவு P2 லெ விட அதிகம். எனவெ P_2 > P_1. T யிலன x அச்சிலும் V யிலன y அச்சிலும் லெத்து இவ்ெலர்படத்லத ெலரந்திருந்தொல், P2 > P1 ஆக இருககுமொ? சிந்தித்து உனது விலடலயக கூறுக

எடுத்துககோடடு 8.20 27°C வெப்பநிலையில் உள்ள 1 வமொல் நல்லியல்பு ெொயு 1 MPa அழுத்தத்தில் உருலள ஒன்றினுள் அலடத்து லெககப்படடுள்ளது. அதன் ்பருமன் இருமடஙகொகும் ெலர அதலன விரிெலடய அனுமதித்து பின்னர் கீழ்ககணடெற்லறக கைககிடுக.

PP2
1

|——|——|——|

(a) (i) இப்பரும விரிவு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் நடந்தொல், ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை என்ன?

(ii) இப்பரும விரிவு அழுத்தம் மொறொ முலறயில் நடந்தொல், ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை என்ன?

(iIi) இப்பரும விரிவு வெப்பநிலை மொறொ முலறயில் நடந்தொல், ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை என்ன?

(b) வமற்கணட மூன்று நிகழ்வுகளிலும், எந்நிகழ்வில் ெொயுெொல் அதிக வெலை வசயயப்படுகிறது மற்றும் எந்நிகழ்வில் ெொயுெொல் குலறந்த வெலை வசயயப்படுகிறது என்று கொணக.

(c) இம்மூன்று நிகழ்வுகளுககொன PV ெலர்படத்லத ெலரயவும்

(d) இம்மூன்று நிகழ்வுகளில் எந்நிகழ்வில் வெப்பம் ெொயுவுககு அதிக வெப்பம் அளிககப்படடிருககும் மற்றும் எந்நிகழ்வில் ெொயுவுககு குலறெொக வெப்பம் அளிககப்படடிருககும்? γ = 5

3 மற்றும் R = 8.3 J mol-1 K-1

தீரவு: (a) (i) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில்

அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலை

_W_adia = µ γ

R -1

[_T_i – _T_f]

_இறுதி வெப்பநிலை Tf ஐக கணடறிய வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிலைச்சமன்்பொடு T_fVf

γ-1 = _T_i_V_i γ-1

ஐப ்பயன்்படுத்த வெணடும்.

_T_f=_T_i

V V













−γ 1

= 300× 1

3 

 

= 0.63 × 300 K = 189.8 K

W = 1 × 8.3 × 3 2

(300 – 189.8) = 1.37 kJ (ii) அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் அலமபபினொல்

வசயயப்படட வெலை W = P_Δ_V = P(_V_f – _V_i)

வமலும் Vf = 2Vi எனவெ, W = 2PVi

_Vi ஐ க கைககிட, நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலட வதொடககநிலைககும் ்பயன்்படுத்த வெணடும் P_i_V_i _= RT_i

_V_i = RT P

= 8.3 × 300 1

× 10−6 = 24.9×10−4m3

அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வின் வ்பொது வசயயப்படட வெலை W = 2 × 106 × 24.9 × 10−4 = 4.9 kJ (iii) வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் அலமபபினொல்

வசயயப்படட வெலை

W = μ_RT_ ln V V



 



 

வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வதொடகக அலற வெப்பநிலை ஒரு மொறிலியொகும். எனவெ W = 1 × 8.3 × 300 × ln(2) = 1.7 kJ

(b) இம்மூன்று நிகழ்வுகலளயும் ஒபபிடடுப ்பொர்ககும்வ்பொது அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை, வ்பருமமதிபல்பயும், வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை சிறுமமதிபல்பயும் வ்பற்றுள்ளன.

(c) இம்மூன்று நிகழ்வுகளுககொன PV ெலர்படம் கீவழ கொடடப்படடுள்ளது.

A B

Vi 2_Vi_ V

P அத மாறா வைளேகா

ெவப ைல மாறா வைளேகா

ெவபபமா ற லா வைளேகா

(Isobar)

(Isotherm)

(Adiabat)

AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை AC ெலள வகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை AD ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயபபடட வெலை PV ெலர்படத்தில் AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு மற்ற ெலளவகொடுகளின் ்பரபல்பவிட அதிகம். எனவெ அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை வ்பருமமதிபல்பயும் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை சிறும மதிபல்பயும் வ்பற்றுள்ளன.

A அத மாறா வைளேகா(Isobaெவபைலமாறா வைளேகா(Iெவபபமாறலா (Aவைளேகாdiab

| BCD |

(d) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் அலமபபிற்கு எவ்விதமொன வெப்பமும் வசல்ைவில்லை அவதவ்பொன்று அலமபபிலிருந்து எவ்விதமொன வெப்பமும் வெளிவயறவும் இல்லை. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வுடன் ஒபபிடும்வ்பொது அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை அதிகம் எனவெ வெப்பமும் அதிகம்.

்பருமன் மோ்றோ நிகழ்வு (Isochoric process)

அலமபபின் ்பருமலன மொறொ மதிப்பொகக வகொணடு வசயயப்படும் வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வு ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு என்று அலழககப்படும். இந்நிகழ்வில் அழுத்தம், வெப்பநிலை மற்றும் அக ஆற்றல் ஆகியலெ வதொடர்ந்து மொற்றமலடயும். ்பருமன் மொறொ நிகழ்விற்கொன அழுத்தம் – ்பருமன் ெலர்படம், அழுத்த அச்சுககு இலையொக ெலரயப்படும் ஒரு இலைக வகொடொகும். இது ்படம் 8.37 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.37 ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு (a) அழுத்தம் அதிகரிககும் நிலையில் (b) அழுத்தம் குலறயும் நிலையில்

(a) V

(b) V

்பருமன் மொறொ நிகழ்விற்கொன நிலைச் சமன்்பொடலட பின்ெருமொறு எழுதைொம்

P = µ_R V_ 

  

 _T_ (8.51)

இஙகு µR V 

  

 = மொறிலி

இதிலிருந்து அழுத்தம், வெப்பநிலைககு (வகல்வின்) வநர்த்தகவில் இருககும் என நொம் அறியைொம். ்பருமன் மொறொ நிகழ்விற்கொன P-T ெலர்படம் ஆதிபபுள்ளி ெழிவயச் வசல்லும் ஓர் வநர்கவகொடொகும். (Pi,Ti) என்ற வதொடககபபுள்ளியிலிருந்து ெொயு (Pf,Tf) என்ற இறுதிபபுள்ளிககு மொறொப்பருமனில் வசல்லும்வ்பொது அலமபபு பின்ெரும் சமன்்பொடலட நிலறவு வசயகிறது.

P T

= P T

(8.52)

்பருமன் மொறொ நிகழ்வில், ΔV = 0 எனவெ W = 0, வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதியொனது

Δ_U_ = Q (8.53)

என்று எழுதப்படுகிறது. இதிலிருந்து நொம் அறிெது என்னவென்றொல் அலமபபிற்குக வகொடுககப்படும் வெப்பம் அக ஆற்றலை மடடுவம அதிகரிககும். இதன் விலளெொக வெப்பநிலை உயரும் வமலும் அழுத்தமும் அதிகரிககும். இது ்படம் 8.38 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.38 ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு

_P_1 _P_2

பம மாறா உைள

வா வா

ெதாடக ைல இ ைல

அலமபபு ஒன்று மொறொ ்பருமனில் தனது வெப்பத்லத வெப்பம் கடத்தும் சுெரின் மூைமொக சூழலுககுக

|——|——|

வகொடுககிறது எனில், அலமபபின் அக ஆற்றல் குலறயும். இதன் ்பயனொக வெப்பநிலை குலறயும். வமலும் அழுத்தமும் குலறயும். எடுத்துககோடடுகள் 1. கீவழ உள்ள ்படத்தில் கொடடியுள்ளெொறு மூடப்படட

்பொத்திரத்தில் உைவு சலமககப்படும்வ்பொது ்பொத்திரத்தின் மூடி நீரொவியொனல் சிறிது வமல் வநொககித்தள்ளப்படும். இதற்குகொரைம் ்பொத்திரத்லத மூடிலயகவகொணடு மூடிய பின்பு ்பருமன் ஒரு மொறொ மதிபபிலனபவ்பறும் வெப்பம் வதொடர்ந்து அளிககப்படும்வ்பொது அழுத்தம் அதிகரிககும் இதனொல் நீரொவி வமல் வநொககிச் வசன்று மூடிலய வமல்வநொககித் தள்ள முயற்சிககும்.

2. வமொடடொர் லசககிள், கொர் வ்பொன்ற தொனியஙகி ெொகனஙகளில் உள்ள வ்படவரொல் இயந்திரம் நொன்கு நிகழ்வுகலள வமற்வகொள்ளும். முதலில் ்படம் (a)ல் கொடடியுள்ளெொறு பிஸடன் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வின் மூைம் ஒரு குறிபபிடட ்பருமனுககும் சுருஙகும். இரணடொெதொக ்படம் (b) இல் கொடடியுள்ளெொறு (கொற்று + எரிவ்பொருள்) கைலெயின் ்பருமலன மொறிலியொக லெத்துகவகொணடு வெப்பம் வகொடுககப்படுகிறது. இதன் விலளெொக வெப்பநிலையும் அழுத்தமும் அதிகரிககும். இது ஒரு ்பருமன் மொறொ நிகழ்ெொகும். மூன்றொெது நிகழ்வில் ்படம் (c) இல் கொடடியுள்ளெொறு வெப்பப ்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவு ஏற்்படுகிறது. நொன்கொெது நிகழ்வில் ்படம் (d) இல் கொடடியுள்ளெொறு பிஸடலன இயககொமல் ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு மீணடும் ஏற்்படடு வெப்பம் வெளிவயற்றப்படுகிறது.

Air

_Q_in _Q_out(a) (b) (c) (d)

ெவபபமாறலா அக

மாறா ப ம ெவப ெகாகப

ெவபபமாறலா 

மாறா ப ம ெவப

ெவேயறப

்பல்வெறு வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வுகளின் சுருககம் அடடெலை (8.4) இல் வகொடுககப்படடுள்ளன.

எடுத்துககோடடு 8.21 500 g நீர், 30°C வெப்பநிலையிலிருந்து 60°C வெப்பநிலைககு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது எனில் நீரின் அக ஆற்றல் மொறு்பொடலடக கைககிடுக. (இஙகு நீரின் விரிவிலன புறககணிககவும் வமலும் நீரின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் 4184 J kg-1 K-1)

தீரவு

நீரின் வெப்பநிலைலய 30°C இல் இருந்து 60°C ககு உயர்த்தும்வ்பொது ஏற்்படும் நீரின் விரிலெ புறககனிககிவறொம். எனவெ இந்நிகழ்விலன ஒர் ்பருமன் மொறொ நிகழ்ெொகக கருதைொம். ்பருமன் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படும் வெலை சுழியொகும். வமலும் அளிககப்படும் வெப்பமொனது அக ஆற்றலை அதிகரிப்பதற்கு மடடுவம ்பயன்்படுத்தப்படும்.

∆U = Q = msv ∆T

நீரின் நிலற = 500 g = 0.5 kg

வெப்பநிலை மொற்றம் = 30 K

வெப்பம் Q = 0.5×4184×30 = 62.76 kJ

சுழறசி நிகழ்வு (Cyclic Process)

இவ்ெலக வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வில், வெப்ப இயககவியல் அலமபபு ஒரு நிலையிலிருந்து வதொடர்ச்சியொக மொற்றமலடந்து இறுதியில் தனது வதொடகக நிலைலய மீணடும் அலடயும். அலமபபு தனது வதொடகக நிலைலயவய மீணடும் அலடெதொல்

அடடவலண 8.4 ்பல்வெறு வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வு

ெ.எண நிகழ்வு வெப்பம்

1 வ ெ ப ்ப நி ல ை மொறொ நிகழ்வு

விரிவு Q > 0

அமுககம் Q < 0

2 அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு

விரிவு Q > 0

அமுககம் Q < 0

3 ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு

Q > 0

Q < 0

4 வெப்பப்பரிமொற்ற மில்ைொ நிகழ்வு

விரிவு Q = 0

அமுககம் Q = 0

களின் சுருககம்

வெப்பநிலை மற்றும் அகஆற்றல் அழுத்தம்

மொறிலி குலறகிறது

மொறிலி அதிகரிககிறது

அதிகரிககிறது மொறிலி

குலறகிறது மொறிலி

அதிகரிககிறது அதிகரிககிறது

குலறகிறது குலறகிறது

அதிகரிககிறது அதிகரிககிறது

T = மா ெவபைலமாறா 

A(P , V )f fT = மா ெவபைலமாறா அகB(P , Vi

அத மாறா அக

(P Vf , f ,	T )f ெவபபமாறலாஅக(P V T )i , i , i

1	வெபHலைமொறொ கâ¶	¶	Q > 0	மொ	¤லறxற«
அ¯ககÝ	Q < 0	மொ	அககxற«
2	அµÚதÝ மொறொகâ¶	¶	Q > 0	அககxற«	மொ
அ¯ககÝ	Q < 0	¤லறxற«	மொ
3	H±மå மொறொகâ¶	Q > 0	அககxற«	அககxற«
Q < 0	¤லறxற«	¤லறxற«
வெபHபHமொäற	¶	Q = 0	¤லறxற«	¤லறxற«

்பருமன் நிலைச் சமன்்பொடு வசயயப்படட (நல்லியல்

அதிகரிககிறது

PV = மொறிலி

W = μ**RT** ln

குலறகிறது W = μ_RT ln_



 

A(Pi , Vf) P

T =

அதிகரிககிறது

V T

= மொறிலி

W = P [Vf−Vi]

குலறகிறது

W = P [Vf−V

அத

மொறிலி P T

= மொறிலி சுழி

அதிகரிககிறது

PV γ = மொறிலி

W = µ

γ R -1 (T

குலறகிறது W = µ

γ R -1 (T

(Pi ,Vi , Ti )

ெவ

வெலை பு ெொயு) (PV – ெலர்படம்

V V



 



 

> 0 A(Pi , Vf)

B(Pf , Vf)

_V_

ெவபைல மாறா

T = மா

A(Pf , Vf)

B(Pi , Vi)

_V_

ெவபைல மாறா அ க

T = மா

Vf Vi

Vi Vf

V V



 

< 0 B(Pf , Vf)

ெவபைல மாறா

மா

A(Pf , Vf)

B(Pi , Vi)

_V_

ெவபைல மாறா அ க

T = மா

Vf ViVf

= P_D_V > 0

Vi Vf V

அத மாறா அத மாறா அக

i] = P_D_V < 0

Vf V

Vi Vf V

மாறா அத மாறா அக

i−Tf) > 0

(Pi ,Vi , Ti )

(Pf ,Vf , Tf )

Vi Vf

ெவபபமாறலா

Vf Vi

(Pi ,Vi , Ti )

(Pf ,Vf , Tf )

ெவபபமாறலா அக

i−Tf) < 0 V

(Pf ,Vf , Tf )

பபமாறலா

Vf Vi

(Pi ,Vi , Ti )

(Pf ,Vf , Tf )

ெவபபமாறலா அக

A(P , V )i fT = மா

A(P , V )f fT = மா

அககxற«	PV = மொ	W ln VV = μRT > 0fi	P PPi A(Pi , Vf) Pf A(Pf , Vf)T = மா ெவபைலமாறா  T = மா ெவபைலமாறா அக P B(P , V ) P B(P , V )f V f f i V i iV V V Vi f f i
¤லறxற«	ln VV W = μRT < 0fi	PPf A(Pf , Vf)T = மா ெவபைலமாறா அகP B(P , V )i V i iV Vf i
அககxற«	VT = மொ	W P V V P VD= [ − ] = > 0f i	P	அத மாறா 	PV	அத மாறா அக V V Vi f
V Vi f
¤லறxற«
W P V V P VD= [ − ] = < 0f i	P	அத மாறா அக	V
V Vi f
மொ	PT = மொ	¦	PPPi
f

| V | | PPP | | i | | f | | V | | அககxற« |γ |µR T Tγ -1W = ( − ) > 0i f |P PP (P V T ) P (P V T )i i , i , i f f , f , f ெவபபமாறலா ெவபபமாறலா அகP (P V T ) P (P V T )f f , f , f i i , i , i V V V V V Vi f f i |

அக ஆற்றலில் ஏற்்படட மொறு்பொடு சுழியொகும். சுழற்சி நிகழ்வில் அலமபபிற்குள் வெப்பம் வசல்லும், அவத வ்பொன்று அலமபபிலிருந்தும் வெப்பம் வெளிவயறும். வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியிலிருந்து, அலமபபிற்கு மொற்றப்படட வதொகு்பயன் வெப்பம் ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலைககுச் சமமொகும்.

Qnet = Qin − Qout = W (சுழற்சி நிகழ்விற்கு) (8.54)

சுழறசி நிகழ்விறகோன PV வலர்படம்

சுழற்சி நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படம் ஒரு மூடப்படட ெலளவகொடொகும்: ெொயுெொனது சுழற்சி நிகழ்விலன வமற்வகொள்கிறது எனககருதுக. இந்நிகழ்வில் ெொயு ஒரு விரிவு மற்றும் ஒரு அமுககத்திற்குப பின்வு தனது வதொடகக நிலைலய ்படம் 8.39 இல் கொடடப்படடுள்ளெொறு அலடகிறது.

்படம் 8.39 சுழற்சி நிகழ்விற்கொன PV ெலர்படம்

V1 V2

(P1 ,V1)

(P2 ,V2)

அக

்பருமன் V1 லிருந்து V2 ககு ெொயு விரிெலடயும்வ்பொது ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை W1 என்க. இவ்வெலை ்படம் 8.40 (a) இல் கொடடப்படடுள்ள CBA ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபிற்குச் சமமொகும்.

்படம் 8.40 (a) CBA ெலளவகொடடிற்கொன வெலை

V1 V2

P (P1 ,V1)

(P2 ,V2)

C B

D A

V1 V2

P (P1 ,V1)

(P2 ,V2)

C B

D A

்படம் 8.40 (b) ADC ெலளவகொடடிற்கொன வெலை

V1 V2

P (P1 ,V1)

(P2 ,V2)

C B

D A

V1 V2

P (P1 ,V1)

(P2 ,V2)

C B

D A

்பருமன் V2 விலிருந்து V1 ககு ெொயு சுருஙகும்வ்பொது ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலை W2 என்க. இவ்வெலை ்படம் 8.40 (b) இல் கொடடியுள்ளெொறு ADC ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபிற்குச் சமமொகும். இந்த சுழற்சி நிகழ்வின் மூைம் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை = W1 - W2 இது ்படம் 8.41 இல் கொடடப்படடுள்ள ெலளயப்பொலதயின் நடுவெ உள்ள ்பச்லச நிறமிடப்படட ்பரபபிற்குச் சமமொகும்.

PP1P2	(P ,V ) BC1 1DAW1	(P ,V )2 2V
V V1 2
HடÝ 8.40 (a) CBA ெலளவகொட}äகொன வெலை

(P ,V )B1 1 அக D A
C

்படம் 8.41 சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை

V1 V2

P (P1 ,V1)

(P2 ,V2)

C B

D A

எனவெ சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை சுழி அல்ை. வ்பொதுெொக வதொகு்பயன் வெலை வநர்ககுறியில் அல்ைது எதிர்குறியில் இருககும். வதொகு்பயன் வெலை வநர்ககுறியில் இருபபின், அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலை, அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலைலயவிட அதிகமொக இருககும். வதொகு்பயன் வெலை எதிர்ககுறியில் இருந்தொல் அலமபபினொல் வசயயப்படடொல் வெலை, அலமபபின்மீது வசயயப்படட வெலைலயவிடக குலறெொக இருககும்.

வமலும் சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை வநர்குறியொக இருபபின்

இந்நிகழ்வின் ெலர்படம் ெைஞசுழியொக அலமயும். சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை எதிர்ககுறியொக இருபபின் இந்நிகழ்வின் ெலர்படம் இடஞசுழியொக அலமயும். ்படம் 8.41 இல் உள்ள நிகழ்வு ெைஞசுழி திலசயில் வசயல்்படுகிறது.

குறிபபு

எடுத்துககோடடு 8.22 வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் PV ெலர்படஙகள் ்படத்தில் கொடடப்படடுள்ளன. ஒவ்வெொரு சுற்று நிகழ்விற்குமொன வமொத்த வெலைலயக கைககிடுக.

(Pa) P

(Pa) P (Pa)

C C D

A A

V(m3) V(m3) V(m3)1 1 12

2 2 2

2 2

4 4 4

(a) (b) (c)

தீரவு

வநர்வு a) மூடப்படடப ்பொலதயின் திலச இடஞசுழியொக உள்ளது. இதிலிருந்து, அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலை, அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலைலயவிட அதிகமொகும். BC ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலைலயக வகொடுககும் (அழுத்தம் மொறொ அமுககம்). வமலும் DA ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு அலமபபினொல் வசயயப்படட வமொத்த வெலைலயக வகொடுககும். BC ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வசவ்ெகம் B C 1 2 வின் ்பரபபு = 1 × 4= − 4J இஙகு எதிர்ககுறி அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலைலயக குறிககிறது DA ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = 1 × 2 = + 2_J சுற்று நிகழ்வினொல் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை = - 4_ + 2 = - 2 J வநர்வு (b): மூடப்படட ்பொலதயின் திலச ெைஞசுழியொக உள்ளது. எனவெ வசயயப்படட வெலையின் வதொகு்பயன் மதிபபு வநர்ககுறியொகும். அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலை, அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலைலய விடக குலறெொனது என்்பலத இதிலிருந்து அறியைொம். BC ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு ெொயுவின்மீது வசயயப்படட வெலைலயக வகொடுககும் (அழுத்தம் மொறொ அமுககம்). வமலும் AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு அலமபபினொல் வசயயப்படட வமொத்த வெலைலயக வகொடுககும். AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = (BC12) வசவ்ெகத்தின் ்பரபபு + (A B C)

முகவகொைத்தின் ்பரபபு = (1×2) + 1 2

× 1×2 = +3_J BC ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வசவ்ெகத்தின் ்பரபபு = 1×2 = -2J_

சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை = 1 J இது ஒரு வநர்ககுறி மதிப்பொகும்.

BA

| D |

B

| C |

C

வநர்வு (c) மூடப்படட ்பொலதயின் திலச இடஞசுழியொக உள்ளது. எனவெ வதொகு்பயன் வெலை எதிர்ககுறியொகும். அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலை அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலைலயவிட அதிகம் என்று இது கொடடுகிறது. AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலைலயக வகொடுககும். (அழுத்தம் மொறொ அமுககம்). வமலும் CA ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு அலமபபினொல் வசயயப்படட வமொத்த வெலைலயக வகொடுககும். AB ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வசவ்ெகத்தின் ்பரபபு = 4 × 1 = -4 J CA ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு = வசவ்ெகத்தின் ்பரபபு + முகவகொைத்தின் ்பரபபு =

(1×2) + 1 2

× 1×2 = +3_J_

சுற்றுநிகழ்வினொல் வசயயப்படட வமொத்த வெலை = -1 J. இது ஒரு எதிர்ககுறி மதிப்பொகும்.

கவப்ப இயககவியல் மு்தல் விதியின் வரம்புகள்:

வெப்பம் மற்றும் வெலை இலெ ஒன்றிலிருந்து மற்வறொன்றொக மொற்றமலடயும் தன்லமலய வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி சிறப்பொக விளககியுள்ளது. ஆனொல் அலெ மொற்றமலடயும் திலசயிலன விளககவில்லை. எடுத்துககொடடொக, சூடொன வ்பொருளுடன், குளிர்ந்த வ்பொருவளொன்லற வெப்பத்வதொடர்பில் லெககும்வ்பொது வெப்பம் எபவ்பொதும் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து குளிர்ந்த வ்பொருளுககுப ்பொயும். இதற்கு எதிர்த்திலசயில் வெப்பம் ்பொயொது. ஆனொல் வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதிப்படி வெப்பம் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து குளிர்ந்த வ்பொருளுகவகொ அல்ைது குளிர்ந்த வ்பொருளிலிருந்து சூடொன வ்பொருளுகவகொ ்பொய முடியும். ஆனொல் இயற்லகயொகவெ வெப்பம் எபவ்பொதும் உயர்வெப்பநிலையிலிருந்து குலறந்த வெப்பநிலைககுத்தொன் ்பொயும். கொர்களில் உள்ள பிவரககுகலள அமுககும்வ்பொது ஏற்்படும் உரொயவினொல் கொர் நின்று விடுகிறது. உரொயவுககு எதிரொக வசயயப்படும் வெலை வெப்பமொக மொற்றமலடயும். ஆனொல் இவ்வெப்பம் கொரின் இயகக ஆற்றைொக மீணடும் மொற்றமலடெதில்லை. எனவெ வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி

வ்பரும்்பொன்லமயொன இயற்லக நிகழ்வுகலள விளககபவ்பொதுமொனதொக இல்லை.

மீள் நிகழ்வு (Reversible process) _வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வு ஒன்று, அது நலடவ்பற்ற ்பொலதககு எதிர்த்திலசயில் வசயல்்படடு, அலமபபும் சூழலும் தன்னுலடய வதொடகக நிலைலய அலடய முடியுமொனொல் அத்தலகய வெப்ப இயககவியல் நிகழ்லெ மீள் நிகழ்வு என்று அலழககைொம். எடுத்துககோடடு: மீவமது வெப்பநிலை மொறொ விரிவு, சுருள்வில்லில் மிக வமதுெொக நலடவ்பறும் அமுககம் மற்றும் விரிவு மீள் நிகழ்வு �லடக்பறுவ்தறகோன நி்பந்தலனகள்:

1. இச்வசயல்முலற மிக மிக வமதுெொக நலடவ்பற_

வெணடும். 2. வசயல்முலற நலடவ்பற்று முடியும்ெலர

அலமபபும், சூழலும் வதொடர்ந்து எந்திரவியல், வெப்பவியல் மற்றும் வெதியியல் சமநிலையில் இருகக வெணடும்.

3. உரொயவு விலச, ்பொகியல் விலச, மின்தலட வ்பொன்ற ஆற்றல் இழபபு ஏற்்படுத்தும் விலசகள் ஏதும் இருககககூடொது.

அலனத்து மீள் நிகழ்வுகளும் மீவமது நிகழ்வுகள்தொன். ஆனொல் அலனத்து மீவமது நிகழ்வுகளும்

மீள் நிகழ்வுகளொக இருகக வெணடிய அெசியமில்லை. எடுத்துககொடடொக, பிஸடலன மிக வமதுெொக அழுத்தும்வ்பொது உருலளயின் சுெருககும், பிஸடனுககும் இலடவய உரொயவு விலச இருந்தொல் சிறிதளவு ஆற்றல் சூழலுககு இழககப்படும். இவ்ெொற்றலை மீணடும் வ்பற இயைொது. எனவெ இது மீவமது நிகழ்ெொக இருந்தொலும் மீள் நிகழ்வு இல்லை.

குறிபபு

மீ்ளோ நிகழ்வு (Irreversible process) இயற்லக நிகழ்வுகள் அலனத்தும் மீளொ நிகழ்வுகளொகும். இத்தலகய நிகழ்வுகலள P V ெலர்படத்தில் குறிபபிட இயைொது. ஏவனனில் மீளொ நிகழ்வின் ஒவ்வெொரு கடடத்திலும் அழுத்தம், வெப்பநிலை வ்பொன்றெற்றிற்கு குறிபபிடட மதிபபு இருககொது.

வெப்ப இயககவியல் நிகழ்வு ஒன்றின் ஆற்றல் மொறொத்தன்லமககொன கூற்வற, வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியொகும். எடுத்துககொடடொக, சூடொன வ்பொருவளொன்லற குளிர்ச்சியொன வ்பொருளின் மீது லெககும்வ்பொது, வெப்ப ஆற்றல் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து குளிர்ச்சியொன வ்பொருளுககு ்பொயகிறது. ஏன் வெப்பம் குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து சூடொன வ்பொருளுககு ்பொயவில்லை? குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து சூடொன வ்பொருளுககு வெப்ப ஆற்றல் ்பொயெலதயும் வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி அனுமதிககிறது. எடுத்துககொடடொக 5 J ஆற்றல் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து குளிர்ச்சியொன வ்பொருளுககு அல்ைது குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து சூடொன வ்பொருளுககு ்பொயந்தொலும் வதொகு்பயன் அலமபபின் வமொத்த அக ஆற்றல் மொறொது. ஆனொல் 5 J வெப்பம் குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து வெப்பமொன வ்பொருளுககு எபவ்பொதும் ்பொயொது. இயற்லகயொகவெ இது வ்பொன்ற நிகழ்வுகள் ஒரு திலசயில் மடடுவம நலடவ்பறும். எதிர்த்திலசயில் நலடவ்பறுெதில்லை. இந்நிகழ்வுகள் எந்தத்திலசயில் நலடவ்பற்றொலும் அலமபபின் வமொத்த ஆற்றல் மொறொமல் இருககும். இருபபினும் எதிர்த்திலசயில் இந்நிகழ்வு நலடவ்பறொது என்்பலத இஙகு கெனிகக வெணடும். வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதி ஒரு இயற்லக நிகழ்வு எதிர்த்திலசயில் ஏன் நலடவ்பறுெதில்லை என்்பதற்கொன விளககத்லதக வகொடுககவில்லை. ்பதிவனடடொம் நூற்றொணடின் அறிவியல் வமலதகள் எதிர்த்திலசயில் ஒரு நிகழ்வு நலடவ்பறொததற்கொன விளககத்லதக வகொடுகக முலனந்தொர்கள். அதன் ்பயனொக இயற்லகயின் ஒரு புதிய விதியிலனக கணடறிந்தொர்கள். அதுதொன் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதி. இந்த இரணடொம் விதியின்்படி வெப்பம் எபவ்பொதும் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து குளிர்ச்சியொன வ்பொருளுககுத் தொனொகவெ ்பொயும் இதலன வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதியின் கிளொசியஸ கூற்று என்று அலழப்பொர்கள்.

எடுத்துககோடடு 8.23 மீளொ வசயல்முலறககொன சிை எடுத்துககொடடுகலளக கூறுக. இயற்லகயொக நலடவ்பறும் அலனத்து நிகழ்வுகளும் மீளொ நிகழ்வுகள் ஆகும். சிை

ஆர்ெமூடடும் எடுத்துககொடடுகலள இஙகு கொணவ்பொம். (a) ெொயு அலடத்து லெககப்படட குடுலெலய

திறந்தவுடன், குடுலெயில் இருந்த ெொயு மூைககூறுகள் வமதுெொக அலற முழுெதும் ்பரவுகின்றன. அலெ மீணடும் குடுலெககு ெருெதில்லை.

இயைக க இயைக நைடெபறா க

(b) வ்பனொ லமத்துளி வசொடடு ஒன்லறத் தணணீரில் விடும்வ்பொது, லமத்துளி தணணீரில் வமதுெொக ்பரவும். அந்த ்பரவிய லமத்துளி மீணடும் ஒன்று வசரொது.

(c) சற்வற உயரமொன இடத்திலிருந்து விழும் வ்பொருள் தலரலய அலடந்த உடன், வ்பொருளின் வமொத்த இயகக ஆற்றல் தலரயின் மூைககூறுகளின் இயகக ஆற்றைொக மொற்றமலடகிறது. அதில் ஒரு சிறு்பகுதி ஒலி ஆற்றைொக இழககப்படுகிறது. தலரயின் மூைககூறுகளுககு மொற்றமலடந்த இயகக ஆற்றலை மீணடும் ஒன்றிலைத்து வ்பொருள் தொனொகவெ வமவை வசல்ை இயைொது.

வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியின்்படி வமவை கூறப்படட அலனத்து நிகழ்ச்சிகளும் எதிர்த்திலசயில் நடககவும் சொத்தியமுணடு. ஆனொல் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதி இந்நிகழ்ச்சிகலள எதிர்த்திலசயில் நடகக அனுமதிககொது. இயற்லகயின் முககிய விதிகளில் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதியும் ஒன்றொகும். இவ்விதி இயற்லக நிகழ்வுகள் நலடவ்பறும் திலசலய தீர்மொனிககிறது.

கவப்ப இயநதிரம் (HEAT ENGINE)

இந்த நவீன வதொழில்நுட்ப உைகில், வ்பொககுெரத்தில் தொனியஙகி இயந்திரஙகளின் ்பஙகு முககியத்துெம் ெொயந்ததொகும். வமொடடொர் லசககிள்கள் மற்றும்

8.9

கொர்களில் இயந்திரஙகள் உள்ளன. அலெ வ்படவரொல் அல்ைது டீசலை உள்ளீடொகப வ்பற்றுகவகொணடு சககரஙகலள சுழற்றும் வெலைலயச் வசயகின்றன. வ்பரும்்பொன்லமயொன இயந்திரஙகளின் ்பயனுறுதிறன் 40% வமல் இல்லை. இயந்திரஙகளின் ்பயனுறு திறனுககொன அடிப்பலட கடடுப்பொடுகலள வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிதொன் தீர்மொனிககிறது. எனவெ இரணடொம் விதியிலனப புரிந்து வகொள்ள, வெப்ப இயந்திரஙகலளப புரிந்து வகொள்ெது அெசியமொகும்.

ந்தககி (Reservoir) மிக அதிகமொன வெப்ப ஏற்புத்திறன் வகொணட வெப்ப இயககவியல் அலமபபு என்று இதலன ெலரயறுககொைொம். வதககியிலிருந்து வெப்பத்லத எடுத்தொலும் அல்ைது வதககிககு வெப்பத்லத அளித்தொலும் வதககியின் வெப்பநிலை மொறொது.

எடுத்துககோடடு: ஒரு டம்ளர் சூடொன நீலர, ஏரி நீரில் ஊற்றினொல் ஏரியின் வெப்பநிலை உயரொது. இஙகு இந்த ஏரியிலன வதககியொகக கருதைொம்.

ஒரு குெலளயில் உள்ள சூடொன வதநீர் திறந்த வெளியில் உள்ளவ்பொது அது சூழலுடன் வெப்பச் சமநிலைலய அலடகிறது. ஆனொல் சூழலின் வெப்பநிலையில் குறிபபிடத்தகக எந்த மொற்றமும் ஏற்்படவில்லை. எனவெ சூழலை இஙகு வதககியொகக கருதைொம்.

வெப்ப இயந்திரத்லத பின்ெருமொறு ெலரயலற வசயயைொம்.

கவபபதக்த உளளீடாைப கபற்று, சுைற்சி நிைழகவ ரமற்கைாளவ்தன் மூலம் அவகவபபதக்த ரவகலயாை மாற்றும் ஒரு ைருவிரய கவபப இயநதிரம் ஆகும். ஒரு கவபப இயநதிரததிற்கு மூன்று பகுதிைள உள்ளன அகவ

(a) வெப்ப மூைம்

(b) வசயல்்படுவ்பொருள்

(c) வெப்ப ஏற்பி

ஒரு வெப்ப இயந்திரத்தின் திடட ெலர்படம் ்படம் 8.42 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.42 வெப்ப இயந்திரம்

Q H

Q L

ெவப ல

ெவப இயரதா ெச யப ட ேவைல

ெவப இயர

ெவபஏ

1. வெப்ப மூைம் இது இயந்திரத்திற்கு வெப்பத்லத அளிககும். இதலன எபவ்பொது உயர் வெப்பநிலையிவைவய TH லெத்திருககவெணடும்.

2. வசயல்்படு வ்பொருள்-இது ெொயு அல்ைது தணணீர் வ்பொன்ற ஒரு வ்பொருளொகும். இது அளிககப்படும் வெப்பத்லத வெலையொக மொற்றும்.

வெப்ப இயந்திரத்திற்கொன ஓர் எளிய உதொரைம் நீரொவி இயந்திரமொகும். ்பழஙகொைத்தில் இரயில் ெணடிகலள இயகக இந்நீரொவி இயந்திரம் ்பயன்்படடது. இதில் வசயல்்படு வ்பொருளொக தணணீர் ்பயன்்படடது. இது எரியும் நிைககரியிலிருந்து வெப்பத்லத வ்பற்று நீலர நீரொவியொக மொற்றும். இந்த நீரொவி இரயில் ெணடியின் சககரத்லதச் சுழற்றி இரயில் ெணடிலய இயககும்.

3 வெப்ப ஏற்பி வெப்ப இயந்திரம் வெலை வசயதபின் சிறிதளவு வெப்பத்லத (QL) வெப்ப ஏற்பிககு வகொடுககும். இதலன எபவ்பொதும் தொழ் வெப்பநிலையிவைவய (TL) லெத்திருகக வெணடும்.

எடுத்துககொடடொக, தொனியஙகி இயந்திரஙகளில் வெப்ப ஏற்பியொக வசயல்்படுெது அலறவெப்பநிலையிலுள்ள சுற்றுபுறச் சூழைொகும். தொனியஙகி இயந்திரம் லசைன்்ஸசர் (புலகவ்பொககி) ெழியொக வெப்பத்லத சுற்றுபுறத்திற்கு வெளிவயற்றும். வெப்ப இயந்திரம் சுழற்சி நிகழ்வில் (cylic process) வசயல் ்படுகிறது. சுழற்சி நிகழ்வு முடிவுற்ற

பின்னர் வெப்ப இயந்திரம் வதொடகக நிலைககு ெரும். வெப்பத்லத வெளிவயற்றிய பின்பு வெப்ப இயந்திரம் ஒரு சுற்று முடிந்து அதன் வதொடகக நிலைககு ெருெதொல் வெப்ப இயந்திரத்தின் அக ஆற்றல் மொற்றம் சுழியொகும் (ΔU = 0).

ஒரு சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககும் (வெளியீடு) ஏற்றுகவகொள்ளப்படட வெப்பத்திற்கும் (உள்ளீடு) உள்ள விகிதம் வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் என ெலரயலற வசயயப்படுகிறது. வசயல்்படு வ்பொருவளொன்று வெப்ப மூைத்திலிருந்து QH அைகு வெப்பத்லதபவ்பற்று W அைகு வெலை வசயதபின், அது வெப்ப ஏற்பிககு அளித்த வெப்பம் QL அைகு என்க. இது ்படம் 8.43, இல் திடட ெலர்படமொகக கொடடப்படடுள்ளது.

Figure 8.43 வெப்ப இயந்திரம்

Q L

Q H

T H

ெவபைல ெவபல

T L ெவபைலள ெவப ஏ

ெவப இய ர

உள்ளீடு வெப்பம் = வசயய்படட வெலை + வெளிவயற்றப்படட வெப்பம்

_Q_H = W + _Q_L

W = _Q_H - _Q_L

எனவெ வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறு திறன்

η = உ ெவ= W

Q Q Q

H L

= −

η = 1 − Q Q

(8.55)

இஙகு QH, QL மற்றும் W இலெ அலனத்தும் வநர்குறியொக உள்ளலத இஙகு கெனிககவும். இந்த குறியீடடு முலறலயதொன் நொம் இஙகு பின்்பற்ற வெணடும். இஙகு QL < QH என்்பதொல் ்பயனுறுதிறன் எபவ்பொதும் 1 ஐவிடக குலறெொகவெ இருககும். இதிலிருந்து ஏற்ககப்படட வெப்பம் முழுலமயொக வெலையொக மொற்றமலடயவில்லை என்்பலத புரிந்து வகொள்ளைொம். வெப்பம் முழுலமயொக வெலையொக மொறுெதற்கு சிை அடிப்பலடக கடடுப்பொடுகலள வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம்விதி அளிககிறது. வெப்ப இயககவியல் இரணடொம் விதியின் வெப்ப இயந்திரககூற்று அல்ைது வகல்வின் ெஃபிளொஙக கூற்லற பின்ெருமொறு ெலரயலற வசயயைொம். ககல்வின் ஃபி்ளோஙக கூறறு ஒரு சுைற்சி கவபப நிைழவில் (Cyclic process) ஏற்ைபபடட கவபபம் முழுவக்தயும் ரவகலயாை மாற்றும் எந்த ஒரு கவபப இயநதிரதக்தயும் நாம் வடிவகமகை இயலாது. இககூற்றிலிருந்து 100% ்பயனுறுதிறன் வகொணட எந்தஒரு வெப்ப இயந்திரமும் இபபிர்பஞசத்தில் சொத்தியம் இல்லை என்்பலத நொம் அறிந்துவகொள்ளைொம்.

வெப்ப இயககவியலின் முதல்விதியின்்படி, வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில், வகொடுககப்படட

வெப்பம் முழுெதும் வெலையொக மொற்றமலடகிறது. (Q = W) எனில் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதியின் கூற்றுககு முரைொக உள்ளதொ? இல்லை. ஏவனனில் வெப்பநிலை மொறொ விரிவு என்்பது ஒரு சுழற்சி நிகழ்வு இல்லை (Non –Cyclic prosess). இந்நிகழ்வுகளின் மடடுவம வெப்பம் முழுலமயொக வெலையொக மொற்றமலடகிறது. ஆனொல் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம்விதியின் ்படி சுழற்சி நிகழ்வில் (Cyclic Process) நலடவ்பறும் நிகழ்வுகளில் வகொடுககப்படட வெப்பத்தில்

குறிபபு

Conducting bottom

ெவப கடதா ேமைடெவப கடதா வ

ந ய வா

எடுத்துககோடடு 8.24 ஒரு வெப்ப இயந்திரம் அதன் சுழற்சி நிகழ்வின் வ்பொது 500 J வெப்பத்லத வெப்பமூைத்திலிருந்து வ்பற்றுகவகொணடு ஒரு குறிபபிடட வெலைலய வசயதபின்னர் 300 J வெப்பத்லத சூழலுககு (வெப்ப ஏற்பிககு) வகொடுககிறது. இந்நி்பந்தலனகளின்்படி அந்த வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறு திறலனக கொணக. தீரவு வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன்

η = 1 − Q Q

η = 1 − 300 500

= 1 − 3 5

η = 1 – 0.6 = 0.4

வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 40% இதிலிருந்து வெப்ப இயந்திரம் வகொடுககப்படட வெப்பத்தில் 40% மடடுவம வெலையொக மொற்றியுள்ளது என்்பலத அறியைொம்.

கோரநனோ இலடசிய கவப்ப இயநதிரம் (Carnot’s Ideal heat engine)

ஒரு வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 100% இல்லை என முந்தய பிரிவில் நொம் ்பயின்வறொம். அவ்ெொறு இருககும்்படசத்தில் ஒரு வெப்ப இயந்திரத்தின் அதிக்படச ்பயனுறுதிறன் என்ன? 1824 ஆம் ஆணடு கொர்வனொ என்ற பிவரஞசு வ்பொறியொளர், வெப்பமூைம் மற்றும் வெப்ப ஏற்பிககளுககிலடவய சுற்றுவசயல்முலறயில் வசயல்்படும். மீள் நிகழ்வு வெப்ப இயந்திரம்

ஒரு குறிபபிடட அளவு மடடுவம வெலையொக மொற்றமலடகிறது”. (η < 100%) எனவெ அலனத்து வெப்ப இயந்திரஙகளும் சுழற்சி நிகழ்வில் இயஙகுெதொல் வகொடுககப்படட வெப்பத்லத முழுலமயொக வெலையொக மொற்றுெதில்லை.

(reversible heat engine) அதிக்படச ்பயனுறுதிறலனப வ்பற்றுள்ளது என நிரூபித்தொர். இந்த இயந்திரவம கொர்வனொ இயந்திரம் என்று அலழககப்படுகிறது. இரணடு வெப்பநிலைகளுககிலடவய சுழற்சி நிகழ்ெொக, வசயல்்படும் மீள்நிகழ்வு இயந்திரம் கொர்வனொ இயந்திரமொகும். கொர்வனொ இயந்திரம் நொன்கு முககியப்பொகஙகலளப வ்பற்றுள்ளது. அலெ பின்ெருமொறு (i) வெப்ப மூைம்: மொறொ உயர்வெப்பநிலையில்

உள்ள வெப்பமூைமொகும். இதிலிருந்து வெப்பநிலைமொறொமல் எவ்ெளவு வெப்பத்லதயும் வ்பறமுடியும்

(iI) வெப்பஏற்பி : மொறொத குலறந்த வெப்பநிலையில் உள்ள ஒரு வ்பொருளொகும். இது எவ்ெளவு வெப்பத்லதயும் ஏற்றுகவகொள்ளும்.

(iii) வெப்பககொபபு வமலட: முழுலமயொன வெப்பக கொபபு வ்பொருளினொல் இம்வமலட வசயயப்படடிருககும்,இம்வமலட ெழிவய வெப்பம் கடத்தப்படொது.

(iv) வசயல்்படும் வ்பொருள்: முழுலமயொன வெப்பம் கடத்தொத சுெர்கலளயும் முழுலமயொன வெப்பம் கடத்தும் அடிப்பொகத்லதயும் வகொணடுள்ள உருலளயில் அலடத்துலெககப்படடுள்ள நல்லியல்பு ெொயுெொகும். வெப்பக கடத்தொ மற்றும் உரொயெற்ற பிஸடன் ஒன்று உருலளயுடன் வ்பொருத்தப்படடுள்ளது.

இந்நொன்கு ்பொகஙகளும் ்படம் 8.44இல் கொடடப்படடுள்ளன.

்படம் 8.44 கொர்வனொ இயந்திரம்

Conducting bottom

ெவப கடதா ேமைடெவப கடதா வ

ந ய வா

TH ெவப ைலள ெவப ல

TL ெவப ைலள

ெவப ஏ

(a) (b)

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,_

O HGFE V

கோரநனோ சுறறு: கொர்வனொ சுற்றி வசயல்்படு வ்பொருள் நொன்கு வதொடர்ச்சியொன மீள் நிகழ்வுகலள சுழற்சி முலறயில் நிகழ்த்துகிறது. வசயல்்படு வ்பொருளின் வதொடகக அழுத்தம் மற்றும் ்பருமலன P1,V1 என்க. நிகழ்வு A → B (P1,V1,TH) மு்தல் (P2,V2,TH) வலரயிலோன மீகமது கவப்பநிலல மோ்றோ நிகழ்வு: உருலள வெப்ப மூைத்தின் மீது லெககப்படுகிறது. வெப்பம் வெப்ப மூைத்திலிருந்து உருலளயின் அடிப்பரபபின் ெழிவய வசயல்்படு வ்பொருளுககு (நல்லியல்பு ெொயுககு) ்பொயகிறது. இது ஒரு வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்ெொகும். எனவெ வசயல்்படு வ்பொருளில் அக ஆற்றல் எவ்வித மொற்றமும் ஏற்்படொது. வ்பறப்படட வெப்பத்தினொல் ெொயுவின் ்பருமன் அதிகரிககும். பிஸடலன மிக வமதுெொக வமவை ெருெதற்கு அனுமதிகக வெணடும். (மீவமது நிகழ்வின் அடிப்பலடயில்) இது ்படம் 8.47 இல் கொடடப்படடுள்ளது. ெொயுவின் ்பருமன் V1 லிருந்து V2 ககு அதிகரிககும். அதன் அழுத்தம் P1 லிருந்து P2 ககு குலறயும் வ்பொது ெொயுவினொல் வசயயப்படடவெலை W என்க. இது P-V ெலர்படத்தில் AB ்பொலதயொக குறிககப்படடுள்ளது. ்படம் (8.45)

்படம் 8.45 கொர்வனொ சுற்றுககொன PV ெலர்படம்

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

ெவ பபமாற

 ல

ா

 க

வ ை

ரபட

ெவபபமாறலா

க வைரபட

ெவபைல மாறா க வைரபட

ெொயுவினொல் வசயயப்படட வெலை

∴_Q_H = _W_A→B = V

ò PdV

இந்நிகழ்வு மீவமது நிகழ்ெொக உள்ளதொல் நல்லியல்பு ெொயு அதன் இறுதி நிலைலய அலடயும் ெலர வெப்பமூைத்துடன் சமநிலையில் இருககும்.

வெப்பநிலை மொறொ விரிவினொல் வசயயப்படட வெலை சமன்்பொடு (8.34)இல் குறிபபிடப்படடுள்ளது.

W_A→B = μ_RT_H_ln V V



 



 

= AB ெலள வகொடடிற்குக

கீவழ உள்ள ்பரபபு (8.56)

இது ்படம் 8.46 (a) இல் கொடடப்படடுள்ளது

்படம் 8.46 கொர்வனொ சுற்றில் வசயயப்படட வெலை

(a) (b) (c)

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3,_

O HGFE V

(c) (d)

TL)

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

A_(V1, P1,TH)_

B_(V2, P2,TH)_

D (V 4 , P

4, TL ) C_(V3, P3,TL)_

O HGFE V

நிகழ்வு B → C (P2,V2,TH) மு்தல் (P3,V3,TL) வலரயிலோன மீகமது கவப்பப்பரிமோற்றமில்லோ விரிவு உருலள வெப்பககடத்தொ வமலட மீது லெககப்படுகிறது பிஸடலன வமல் வநொககி நகர அனுமதிகக வெணடும். ெொயு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ முலறயில் விரிெலடெதொல் அதன் ்பருமன் V2 லிருந்து V3 ககு அதிகரிககும் அதன் அழுத்தம் P2 விலிருந்து P3 ககுக குலறயும். வெப்பநிலை TL ஆகும். PV ெலர்படத்தில் இந்த வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவு BC ெலளவகொடொக கொடடப்படடுள்ளது. இந்த வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு மீவமது நிகழ்ெொக நலடவ்பற்றதொல், நல்லியல்பு ெொயு இந்நிகழ்வு முழுெதும் சமநிலையில் இருககும். வமலும் இது ஒரு மீள் நிகழ்வு என்்பலதயும் இது கொடடுகிறது. இது ்படம் 8.47 (b) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

(a)

(d)

ெவபகா

D A ெவப பமா ற லா

அக

காேன

C ெவப

அ

ந ய வா‚

ந ய

A ெவப

TL ெவ ைலƒ

ெவப ஏ

TH ெவ ைல ெவப ˆ

்படம் 8.47 கொர்வனொ சுற்று

(b)

(c)

ெவபகா

ா 

B C ெவப பமா ற லா

 D ைல மாறா க

 வா‚

ந ய வா‚

 B ைல மாறா 

ப „ள ‡

ப ƒ„ள

ல

சமன்்பொடு (8.42) இல் இருந்து வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ விரிவினொல் ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை

_W_B→C = V

ò PdV = µ γ

_R T TH L_− −[ ]

1 = BC

ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு (8.57)

இது ்படம் 8.46 (b) யிலும் கொடடப்படடுள்ளது. நிகழ்வு C → D (P3,V3,TL) முதல் (P4,V4,TL) ெலரயிைொன மீவமது வெப்பநிலை மொறொ அமுககம். இது ்படம் 8.47 (c) இல் கொடடப்படடுள்ளது. உருலள, வெப்ப ஏற்பியின் மீது லெககப்படுகிறது. ெொயுவின் அழுத்தம் P4 மற்றும் அதன் ்பருமன் V4 ஐ அலடயும் ெலர ெொயு வெப்பநிலை மொறொ அமுககத்திற்கு உட்படுகிறது. இது PV ெலர்படத்தில் CD ெலளவகொடடினொல் குறிபபிடப்படடுள்ளது.

Q W PdV RT V V RT

V VL C D L L

= = =   

  =−



 



 → µ µln ln4

_V_4

∫

= −CD ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு (8.58)

இது ்படம் 8.46 (c) இல் கொடடப்படடுள்ளது. இஙகு V3 , ஆனது V4 ஐ விட அதிகம் எனவெதொன் வசயயப்பட வெலை எதிர்ககுறியில் உள்ளது. இதிலிருந்து ெொயுவின் மீது வெலை வசயயப்படடது என்்பலத அறியைொம். நிகழ்வு D→A: (P4,V4,TL) முதல் (P1,V1,TH) ெலரயிைொன மீவமது வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககம். இது ்படம் 8.47 (d) இல் கொடடப்படடுள்ளது. உருலள வெப்பம் கடத்தொ வமலட மீது மீணடும் லெககப்படுகிறது. ெொயு தனது வதொடகக நிலைகளொன அழுத்தம் P1 ்பருமன் V1 மற்றும் வெப்பநிலை TH ஐ அலடயும்ெலர வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககத்திற்கு உட்படுகிறது. இது PV ெலர்படத்தில் DA ெலளவகொடொக கொடடப்படடுள்ளது.

∴ = =− −

−( )=−→ ∫_W PdV R T T DAD A H L V_

V µ

γ 1 4

ெலளவகொடடிற்குக கீவழ உள்ள ்பரபபு (8.59)

இந்த வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ அமுககத்திலும் ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலை எதிர்ககுறியொகும். இது ்படம் 8.46 (d) யில் கொடடப்படடுள்ளது. வசயல்்படு வ்பொருளின் மீது ஒரு முழு சுற்றில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை W என்க. ∴W= ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை – ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலை

= _W_A→B + _W_B→C + _W_C→D + _W_D→A

இஙகு WD→A = −WB→C

= _W_A→B + _W_C→D

முழு சுற்றுககு கொர்வனொ இயந்திரத்தொல் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை

W= |W|A→B − |W|C→D (8.60)

ஒரு முழு சுற்றுககு வசயல்்படு வ்பொருளொல் (நல்லியல்பு ெொயு) வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை PV ெலர்படத்தில் உள்ள ABCD என்ற மூடப்படட ெலளவகொடடினொல் சூழப்படட ்பரபபிற்குச் சமம் என்்பலத சமன்்பொடு (8.60) கொடடுகிறது. இது ்படம் (8.48) இல் கொடடப்படடுள்ளது.

்படம் 8.48 கொர்வனொ சுற்றினொல் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை

A(V1, P1,TH)

B(V2, P2,TH)

D (V 4 , P

4, TL ) C(V3, P3,TL)

O HGFE V

மிக முககியமொக கெனிகக வெணடிய ஒன்று, ஒரு முழு சுற்றுககுப பின்னர் வசயல்்படு வ்பொருள் தனது வதொடகக வெப்பநிலை TH ஐ அலடகிறது. இதிலிருந்து நொம் அறிந்து வகொள்ெது என்னவென்றொல் ஒரு முழு சுற்றுககுபபின்னர் வசயல்்படு வ்பொருளின் (நல்லியல்பு ெொயுவின்) அக ஆற்றல் மொறு்பொடு சுழி என்்பதொகும்.

கோரநனோ இயநதிரத்தின் ்பயனுறுதி்றன்

ஒரு முழு சுற்றுககு வசயல்்படு வ்பொருளினொல் (நல்லியல்பு ெொயு) வசயயப்படட வெலைககும், வெப்ப மூைத்திலிருந்து வ்பறப்படட வெப்பத்தின் அளவுககும் உள்ள விகிதம் கொர்வனொ இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் என்று ெலரயறுககப்படுகிறது.

η= = W QH

ெசயபட ேவைல ெபறபட ெவப

(8.61)

வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியிலிருந்து W = _Q_H − _Q_L

∴ = −

= −η Q Q Q

Q Q

H L

1 (8.62)

வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வின் நி்பந்தலனலய ்பயன்்படுத்தும்வ்பொது

Q RT V

Q RT V V

H H

L L

=   

  

=   

  

(8.63)

எனப வ்பறைொம். இஙகு QL ல் எதிர்ககுறியொல் நொம் குறிபபிடவில்லை. ஏவனனில் வெப்ப ஏற்பிககு வெளிவயற்றிய வெப்பத்தின் எணைளவிற்கு மடடுவம முககியத்துெம் அளிககப்படுகிறது.

∴ =

  

  

  

  

Q Q

T V V

(8.64)

வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வின் நி்பந்தலனலய ்பயன்்படுத்தும்வ்பொது

_T V T VH L_2 1

3 1γ γ− −=

_T V T VH L_1 1

4 1γ γ− −=

இவ்விரணடு சமன்்பொடுகலளயும் ெகுககும்வ்பொது

V V

1

 



  = 

 



 

− −γ γ

எனக கிலடககும். இதிலிருந்து

V V

= (8.65)

என அறியைொம். சமன்்பொடு (8.65) ஐ சமன்்பொடு (8.64) இல் பிரதியிடும்வ்பொது

Q Q

T T

= (8.66)

எனககிலடககும்.

∴்பயனுறுதிறன் η= −1 T T

(8.67)

குறிபபு: TL மற்றும் TH இவ்விரணடும் வகல்வின் அைகில் மடடுவம குறிககப்படுகின்றன. முககிய முடிவுகள்: 1. η எபவ்பொழுதும் 1 ஐ விடக குலறெொக

இருககும். ஏவனனில் TL ஆனது TH ஐவிடக குலறவு. இதிலிருந்து நொம் அறிந்துகவகொள்ெது என்னவென்றொல் ்பயனுறுதிறன் எபவ்பொதும் 100% இருககொது. TL = 0K (சுழி வெப்பநிலை) வெப்ப நிலையில் உள்ளவ்பொது மடடுவம ்பயனுறுதிறன் 1 அல்ைது 100% ஆகும். இது நலடமுலறயில் சொத்தியமற்றதொகும்.

2. கொர்வனொ இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன், வசயல்்படு வ்பொருலளச் சொர்ந்ததல்ை. இது வெப்ப மூைம், வெப்ப ஏற்பி இெற்றின் வெப்பநிலைகலளச் சொர்ந்ததொகும். இவ்விரணடின் வெப்பநிலைகளின் வெறு்பொடு வ்பருமவமனில், ்பயனுறுதிறனும் வ்பருமமொக இருககும்.

3. TH=TL என்ற நிலையில் η =0. எனவெ எந்த ஒரு இயந்திரமும் வெப்ப மூைமும், வெப்ப ஏற்பியும் ஒவர வெப்பநிலையில் உள்ளவ்பொது இயஙகொது.

4. கொர்வனொ சுற்றின் அலனத்து நிகழ்வுகளும் மீள் நிகழ்வுகளொகும். எனவெ கொர்வனொ இயந்திரம் ஒரு மீள் வெப்ப இயந்திரமொகும் (reversible heat engine). எனவெ அதன் ்பயனுறுதிறனும் வ்பருமமொகும். ஆனொல் நலடமுலறயில் உள்ள டீசல் இயந்திரம், வ்படவரொல் இயந்திரம் மற்றும் நீரொவி இயந்திரஙகளும் சுற்று நிகழ்வில் இயஙகுகின்றன. ஆனொல் அலெ முழுலமயொன மீள் வெப்ப இயந்திரஙகள் அல்ை. எனவெ அெற்றின் ்பயனுறுதிறன், கொர்வனொவின் ்பயனுறுதிறலனவிடக குலறெொகவெ இருககும். இதலனக கொர்வனொ வதற்றத்லதக வகொணடு ெலரயலற வசயயைொம்.

“மொறொ வெப்பநிலையிலுள்ள இரணடு வெப்பமூைஙகளுககிலடவய, கொர்வனொ இயந்திரம் மடடுவம வ்பரும ்பயனுறுதிறலனப வ்பற்றிருககும். மற்ற அலனத்து இயல்பு இயந்திரஙகளின் ்பயனுறுதிறனும், கொர்வனொ இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறலனவிடக குலறெொகவெ இருககும்”.

எடுத்துககோடடு 8.25 250°C வெப்பநிலையிலுள்ள நீரொவி இயந்திரத்லதப ்பயன்்படுத்தி தணணீர் நீரொவியொக மொற்றப்படுகிறது. நீரொவியினொல் வெலை வசயயப்படடு, சூழலுககு 300 K வெப்பநிலையில் வெப்பம் வெளிவயற்றப்படுகிறது எனில், நீரொவி இயந்திரத்தின் வ்பரும ்பயனுறு திறலனக கொணக. தீரவு நீரொவி இயந்திரம் கொர்வனொ இயந்திரம் அல்ை. ஏவனனில் நீரொவி இயந்திரத்தில் வசயயப்படும் சுழற்சி நிகழ்வுகள் அலனத்தும் முழுலமயொன மீள் நிகழ்வுகள் அல்ை. இருபபினும் இதலன ஒரு கொர்வனொ இயந்திரம் எனககருதி அதன் வ்பரும ்பயனுறுதிறலனக கைககிடைொம்.

η= −1 T T

= 1 − 300 523

K K = 0.43

நீரொவி இயந்திரத்தின் வ்பரும ்பயனுறுதிறன் 43% ஆகும். வகொடுககப்படட வெப்பத்தில் 43% மடடுவம ்பயன்தரும் வெலையொக மொற்றப்படுகிறது

என்்பலத இது கொடடுகிறது. மீதமுள்ள 57% வெப்பம் வெளிவயற்றப்படுகிறது. ஆனொல் நலடமுலறயில் நீரொவி இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 43% விடக குலறெொகும்.

எடுத்துககோடடு 8.26 A மற்றும் B என்ற இரணடு கொர்வனொ இயந்திரஙகள் வெவ்வெறு வெப்பநிலையில் வசயல்்படுகின்றன. A கொர்வனொ இயந்திரத்தின் வெப்ப மூைம் மற்றும் வெப்ப ஏற்பியின் வெப்பநிலைகள் முலறவய 150°C மற்றும் 100°C . இவதவ்பொன்று B இயந்திரத்திற்கு 350°C மற்றும் 300°C. இெற்றுள் எந்த இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் குலறெொனது?

தீர்வு

A இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் = 1 − 373 423

= 0.11 A இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 11% ஆகும்.

B இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 1 - 573 623

= 0.08

B இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 8% மடடுவம.

இரணடு இயந்திரஙகளிலும் உள்ள வெப்ப மூைம் மற்றும் வெப்ப ஏற்பியின் வெப்பநிலை வெறு்பொடுகள் சமமொக இருந்தொலும் அெற்றின் ்பயனுறுதிறன்கள் சமமில்லை. ஏவனனில் ்பயனுறுதிறன் வெப்பநிலைகளின் விகிதத்லதச் சொர்ந்தலெ, வெறு்பொடலடச் சொர்ந்ததல்ை. எந்த இயந்திரம் குலறந்த வெப்பநிலையில் இயஙகுகிறவதொ அதன் ்பயனுறுதிறன் வ்பருமமொக இருககும்.

கொரில் ்பயன்்படுத்தப்படும் டீசல் இயந்திரஙகள் மற்றும் வமொடடொர் ெொகனஙகளில் ்பயன்்படுத்தப்படும் வ்படவரொல் இயந்திரஙகள், ஆகியலெ

அலனத்தும் நலடமுலற வெப்ப இயந்திரஙகள். டீசல் இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் அதிக ்படசமொன 44% ஆகும். வ்படவரொல் இயந்திரத்தின் வ்பரும ்பயனுறுதிறன் 30% ஆகும். ஏவனனில் இலெ நல்இயல்பு இயந்திரஙகள் (கொர்வனொ இயந்திரஙகள்)

என்டநரோபி (Entropy) மறறும் கவப்ப இயககவியலின் இரண்டோம் விதி

சமன்்பொடு (8.66) லிருந்து Q T

= Q T

என்று

அறிந்வதொம். Q T

என்ற இந்த அளவு என்டவரொபி

என்று அலழககப்படுகிறது. வெப்ப இயககவியல் அலமபபின் மிக முககியப்பணபுகளில் ஒன்று என்டவரொபி ஆகும். இது ஒரு நிலை மொறி ஆகும். Q T

என்்பது வெப்ப மூைத்திலிருந்து கொர்வனொ

இயந்திரம் வ்பற்றுகவகொணட என்டவரொபி, Q T

என்்பது கொர்வனொ இயந்திரம் வெப்ப ஏற்பிககு வெளிவயற்றிய என்டவரொபி ஆகும். ஒரு மீள் நிகழ்வு இயந்திரத்திற்கு (கொர்வனொ இயந்திரம்) இவ்விரணடு என்டவரொபிகளும் சமமொகும். எனவெ ஒரு முழு சுற்றுககு கொர்வனொ இயந்திரத்தின் என்டவரொபி மொற்றம் சுழியொகும். இது சமன்்பொடு (8.66) இல் நிரூபிககப்படடுள்ளது. டீசல் மற்றும் வ்படவரொல் இயந்திரஙகள் வ்பொன்ற நலடமுலற இயந்திரஙகள்

மீள் நிகழ்வு இயந்திரஙகள் அல்ை. அலெ Q T

> Q T

என்ற சமன்்பொடலட நிலறவு வசயகின்றன. இதன் அடிப்பலடயில் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிலய வெறு ெலகயில் கூறைொம். “இயற்கையில் நகடகபறும் அகனதது க்சயல்முகைைளிலும் (மீ்ளாநிைழவுைள), என்டரராபி எபரபாதும் அதிைரிககும். மீள நிைழவுைளில் மடடுரம என்டரராபியின் மதிபபு மாைாது. இயற்கை நிைழவுைள நகடகபறும் திக்சகய என்டரராபி்தான் தீர்மானிககிைது.

அல்ை. இெற்றின் ்பயனுறுதிறன் வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதியொல் கடடுப்படுத்தப்படுகிறது. தற்கொைத்தில் வமொடடொர் லசககிள் ஒன்று 1 L வ்படவரொலுககு 50 km வதொலைவு ்பயணிககிறது. அதொெது 1 L வ்படவரொலில் 30% மடடுவம இயந்திர வெலையொக மொற்றமலடகிறது. மீதமுள்ள 70% வ்படவரொல் ்பயனற்ற வெப்பமொக சூழலுககு வெளிவயற்றப்படுகிறது.

நொம் மீணடும் ஏற்வகனவெ வகடட வினொவிற்கு ெருவெொம். ஏன் வெப்பம் எபவ்பொதும் உயர் வெப்பநிலையிலிருந்து குலறந்த வெப்பநிலைககுப ்பொயகிறது? ஏன் எதிர்த்திலசயில் ்பொயெதில்லை? ஏவனனில் வெப்பம் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து, குளிர்ந்த வ்பொருளுககு ்பொயும்வ்பொது என்டவரொபி உயரும். வெப்பம் குளிர்ந்தவ்பொருளிலிருந்து சூடொன வ்பொருளுககு ்பொயும்வ்பொது என்டவரொபி குலறயும். அவ்ெொறு என்டவரொபி குலறெது வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிககு எதிரொனது. என்டவரொபிலய ஒரு அலமபபில் இருககும் “ஒழுஙகற்றத் தன்லமயின் அளவீடு” என்றும் அலழககைொம். அலனத்து இயற்லக நிகழ்வுகள் நலடவ்பறும் வ்பொழுதும் ஒழுஙகற்றத்தன்லம எபவ்பொதும் உயர்ந்துவகொணவட வசல்லும். ெொயு அலடத்து லெககப்படடுள்ள கணைொடிக குடுலெ ஒன்லறக கருதுக. குடுலெயின் உள்வள ெொயு இருககும்ெலர அதன் ஒழுஙகற்றத்தன்லம குலறவு. அவ்ெொயு அலற முழுெதும் ்பரவிய பின்பு அதன் ஒழுஙகற்றத்தன்லம அதிகரிககும். வெறுெலகயில் கூறுவெொமொயின் ெொயு கணைொடி குடுலெயில் இருககும் ெலர அதன் என்டவரொபி குலறவு, அவத ெொயு அலற முழுெதும் ்பரவிய பின்னர் அதன் என்டவரொபி அதிகம். ெொயு மூைககூறுகள் குடுலெககு மீணடும் ெந்தொல் என்டவரொபி குலறயும். வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதியின்்படி இந்த நிகழ்வு சொத்தியமல்ை. இவத விளககம் தணணீரில் ்பரவும் லமககும் வ்பொருந்தும். வ்பனொ லம தணணீரில் ்பரவியவுடன் அதன் என்டவரொபி அதிகரிககும். ்பரவிய வ்பனொ லம மூைககூறுகள் மீணடும் ஒன்றிலைந்து லமத்துளிலய உருெொககொது. அலனத்து மீளொ நிகழ்வுகளிலும் என்டவரொபி உயரும் ெணைம் இயற்லக நிகழ்வுகள் நலடவ்பறுகின்றன.

குளிரெோ்தனபக்படடி (REFRIGERATOR)

எதிர்திலசயில் வசயல்்படும் ஒரு கொர்வனொ இயந்திரவம குளிர்சொதனப வ்படடியொகும். இது ்படம் 8.49 இல் கொடடப்படடுள்ளது.

8.10

கெயல்்படும் ்தத்துவம்

்படம் 8.49 (a) குளிர்சொதனபவ்படடியின் திடட ெலர்படம் (b) உணலமயொன குளிர் சொதனபவ்படடி

Q H

Q L

ெவபல

ெவபஏ

(அைற ெவப ைல உள சைமயலைற)

 சாதன ெப

( சாதன ெப)

உய அத ரவ

QH (ெவேய ெச ெவ ப)

ெவ ப ெவேய க

அ

ைறத அத

வசயல்்படுவ்பொருள் TL என்ற குலறந்த வெப்பநிலையிலுள்ள குளிர் வ்பொருளிலிருந்து (வெப்ப .ஏற்பி) QL அளவு வெப்பத்லத வ்பற்றுக வகொள்கிறது. அமுககியினொல் (Compressor)வசயல்்படு வ்பொருளின்மீது W என்ற குறிபபிடட அளவு வெலை வசயயப்படடு, QH அளவு வெப்பத்லத வெப்பமூைத்திற்கு வசயல்்படு வ்பொருள் வெளிவயற்றுகிறது. அதொெது TH வெப்பநிலையிலுள்ள சூழலுககு வெளிவயற்றுகிறது.

(b)

(a)

இலத குளிர்சொதனபவ்படடிககு ்பககத்தில் நிற்கும்வ்பொது வெதுவெதுப்பொன கொற்லற உைரைொம். வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியிலிருந்து

QL +W = QH (8.68)

முடிெொக குளிர்சொதனபவ்படடி வமலும் குளிர்ச்சி அலடகிறது. சூழல் (சலமயைலற) அல்ைது (ெளிமணடைம்) வெப்பமலடகிறது. வசயல்திறன் குைகம் (Coefficient of performance) (COP) குளிர்சொதனப வ்படடியின் வசயல்திறலன அளவிடுெது வசயல்திறன் குைகமொகும் (COP). குளிர்வ்பொருளிலிருந்து வ்பறப்படட வெப்பத்திற்கு (வெப்ப ஏற்பி) அமுககியினொல் வசயயப்படட புற வெலைககும் (W) உள்ள தகவு வசயல்திறன் குைகம் என்று ெலரயறுககப்படுகிறது.

COP=β= Q W

L (8.69)

சமன்்பொடு (8.68) இல் இருந்து

β= −

Q Q Q

H L

β= −

1_Q Q_

(8.70)

ஆனொல் நொம் அறிந்த்படி Q Q

T T

இச்சமன்்பொடடிலன (8.70) இல் பிரதியிடும்வ்பொது பின்ெரும் சமன்்பொடடிலனப வ்பறைொம்.

β= − =

− 1

1_T T_

T T TH

H L

குளிர்சொதனப வ்படடியின் வசயல்திறன் குைகத்திலிருந்து பின்ெருெனெற்லற நொம் அனுமொனிககைொம். 1. COP அதிகமொக இருந்தொல் குளிர்சொதனபவ்படடி

சிறப்பொக இயஙகும். ஒரு நல்ை குளிர்சொதனபவ்படடியின் (COP) கிடடத்தடட 5 முதல் 6 ெலர இருககும்.

2. குளிர்சொதனப வ்படடியின் குளிரூடடும் ்பகுதியின் (Cooling camber) வெப்பநிலைககும், சூழலின் (அலறயின்) வெப்பநிலைககும் உள்ள வெறு்பொடு குலறெொக இருந்தொல், குளிர்சொதனபவ்படடியின் COP அதிகமொக இருககும்.

3. குளிர்சொதனபவ்படடியில் புறவெலை வசயயப்படடு, குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து வெப்பம் எடுககப்படடு வெப்பமொன வ்பொருளுககுக வகொடுககப்படுகிறது. புறவெலை இல்ைொமல் வெப்ப ஆற்றல் குளிர்ச்சியொன வ்பொருளிலிருந்து வெப்பமொன வ்பொருளுககுப ்பொயொது. இது வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிககு எதிரொனது அல்ை. ஏவனனில் வெப்பம் சுற்றுபபுறத்திலுள்ள கொற்றுககுக வகொடுககப்படுகிறது. வமலும் வமொத்த என்டவரொபி (குளிர்சொதனபவ்படடி + சூழல்) எபவ்பொதும் உயரும்.

வகொலடகொைத்தில் நொம் மண்பொலன ்படுத்துகிவறொம். மண்பொலனயொன தணணீரின் வெப்பநிலைலய கு குளிர்சொதனபவ்படடியொகக (Refrig முடியொது. ஏவனன்றொல் வெப்ப

குளிர்சொதனபவ்படடிகவகொ சுழற்சி நிகழ்வு (cyclic proce மண்பொலனயில் நடககும் குளிர்விககும் நிகழ்ெொன மண்பொலன சுெற்றில் உள்ள நுணணிய துலளக வெளிவயறுெதொல் உள்ளிருககும் நீரொனது குளிர்விக துலள ெழியொக சுற்றுபபுறசூழலுககு வெளிவயறியபி மண்பொலனயில் வெப்பமொனது குளிர்ந்த நீரிலிருந்து இது வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிககு இருககும் (தணணீர் + வெளிபபுற ெளிமணடைம்) கருதினொல் இதன் என்டவரொபி எபவ்பொதும் அதிகரிககி

எடுத்துககோடடு 8.27 குளிர்சொதனபவ்படடி ஒன்றின் COP யொனது 3 ஆகும். 200 J வெப்பத்லத குளிர்சொதனபவ்படடியிலிருந்து வெளிவயற்ற வெணடுவமனில் எவ்ெளவு வெலை வசயயப்பட வெணடும்? தீரவு

COP =β= Q W

W Q COP

JL= = = 200

3 66 67.

த் தணணீலர குடிககப்பயன் து அதனுள்வள ஊற்றப்படட லறககிறது. மண்பொலனலய erator) கருதைொமொ? கருத எந்திரத்திற்வகொ அல்ைது ss) மிக முககிய வதலெ ஆகும்.

து ஒரு சுழற்சி நிகழ்ெல்ை. ளிலிருந்து நீர் மூைககூறுகள் கப்படுகிறது. நீர் மூைககூறுகள் ன் திரும்்பவும் மண்பொலனககுள் ெருெதில்லை. , வெளிபபுற ெளிமணடைத்துககு கடத்தப்படடொலும், முரைொக இல்லை. ஏவனனில் மண்பொலனககுள் வசர்ந்த ஒரு வெப்ப இயககவியல் அலமப்பொகக றது.

்பசுலம இல்ல வில்ளவு புவியில் மனிதன் உயிர் ெொழ்ெதற்கு, புவிலயச் சூழ்ந்துள்ள வமற்்பகுதியின் வெப்பநிலை -19°C அதன் அடிப்பகுதியின் வெ அடிப்பரபபுககு ெரும்வ்பொது வெப்பநிலை 33°C அளவுககு உ சிை ெொயுககளொகும். இவ்ெொயுககளுககு ்பசுலம இல்ை ெ விலளவு என்று வ்பயர். ்பசுலம இல்ை ெொயுககளில் முதன்லமயொனலெ CO2, நீர்ம NH3. வ்பொன்றலெயொகும். CO2, மற்றும் நீர்ம மூைககூறில ெளிமணடைத்தில் உள்ளன. சூரியனில் இருந்து ெரும் (visible region) இருககிறது. இககதிர்வீச்சுகலள புவி உடகெ CO2 மற்றும். நீர்ம மூைககூறுகுள் அகச்சிெபபுக கதிர்கல மற்றும் ஆகஸிஜனுடன் ஒபபிடும்வ்பொது அதிக அதிர்வுறு சுத ்படிபபீர்கள்) அலெ அகச்சிெபபுக கதிர்கலள உடகெர்ெத இந்நிகழ்வு ்படத்தில் கொடடப்படடுள்து. 1900 இல் இருந்து மனிதனின் வசயல்்பொடுகளொல் ெளிமண அதிகரித்துள்ளது. CO2 உருெொெதற்கொன முதன்லமயொ உைகம் முழுெதும் தொனியஙகி இயந்திரஙகளின் ்பய ெளிமணடைத்தில் இந்த CO2 வின் அளவு அதிகரித்திரு இதற்கு உைகவெப்பமயமொதல்(Global warming) என்று வ்ப ்பனிப்பொலறகள் உருகுெதற்கு இந்த உைக வெப்பமயமொத அதிகரித்துள்ளது. இது கடல்ெொழ் உயிரினஙகளுககு மிகவு CO2 உடன் வசர்த்து மற்வறொரு மிக முககியமொன ்பசுலம இது குளிர்சொதனபவ்படடிகளில் குளிர்விப்பொனொக உைகம் மு ்பசுலம இல்ை ெொயுககள் 55 சதவீதம் CO2, 24 சதவீதம் CFC சதவீதம் மீத்வதன் ஆகும். CFC ெொயுககள் ஓவசொன் ்படைத்தி CO2, மற்றும் CFC ெொயுககளின் அளலெக கடடுப்படுத்துெ ஈடு்படடுள்ளன. புலத்படிம எரிவ்பொருள்களுககு மொற்றொக புல ்பயன்்படுத்துெதற்கொன ஆரொயச்சிகள் வதொடர்ந்து நலடவ்ப மற்றும் ஐவரொபபிய யூனியன் நொடுகள் வ்பருமளவு CO2 ஐ வ 2020 ககுள் CO2, உமிழ்லெ வ்பருமளவு குலறப்பதற்க வ்பொடப்படடுள்ளன. இருபபினும் உைக வெப்பமயமொதல் ஒ நொடுகள் உைரவில்லை.

பைம இல

வ 

ம டல

(Green house effect) ெளிமணடைத்தின் ்பஙகு அளப்பறியது.ெளிமணடைத்தின்

ப்பநிலை +14°C. ெளிமணடைத்தின் வமற்்பரபபிலிருந்து யருகின்றது. இதற்குக கொரைம் ெளிமணடைத்திலுள்ள

ொயுககள் என்று வ்பயர், இவ்விலளவிற்கு ்பசுலம இல்ை

மூைககூறு, Ne, He, NO2, CH4, Xe, Kr, ஓவசொன் மற்றும் னத் தவிர்த்து மற்ற மூைககூறுகள் வசொற்்ப அளவிவைவய நிறமொலையில் சூரியககதிர்வீச்சு கணணுரு ்பகுதியில்

ர்ந்து மீணடும் அகச்சிெபபு கதிர்களொக வெளியிடுகிறது. ள நன்கு உடகெரும். ஏவனனில் அலெ லநடரஜன் ந்திர இயககககூறுகலளப வ்பற்றுள்ளன (அைகு 9 இல் ொல் தொன் ெளிமணடைம் வெது வெதுப்பொக உள்ளது.

டைத்திலுள்ள CO2 வின் அளவு 20% முதல் 40% ெலர ன மூைம் புலத்படிம எரிவ்பொருள்கலள எரிப்பதொகும். ன்்பொடு அதிகரித்திருப்பவத இதற்குக கொரைமொகும்.

ப்பதொல், புவியின் சரொசரி வெப்பம் 1°C உயர்ந்துள்ளது. யர். ஆர்டடிக மற்றும் அணடொர்டிக ்பகுதிகளில் உள்ள வை கொரைமொகும். வமலும் CO2 வின் அளவு கடலிலும் ம் ஆ்பத்தொனதொகும். இல்ை ெொயு குவளொவரொ புவளொவரொ கொர்்பனொகும் (CFC)

ழுெதும் ்பயன்்படுத்தப்படுகிறது. மனிதன் உருெொககும் ெொயுககள், 6 சதவீதம் லநடரஜன் ஆகல்ஸடு மற்றும் 15 ல் அதிக ்பொதிபபுகலள ஏற்்படுத்துகின்றன. தற்கொன முயற்சிகளில் உைகிலுள்ள ்பல்வெறு நொடுகள் த்படிமமற்ற எரிவ்பொருள்கலள தொனியஙகி எந்திரஙகளில் ற்று ெருகின்றன. ெளர்ச்சியலடந்த நொடுகளொன USA

ெளியிடுகின்றன. ொக உைக நொடுகளுககிலடவய ்பல்வெறு ஒப்பந்தஙகள்

ரு தீஙகு விலளவிககும் நிகழ்வு என வ்பரும்்பொைொன

ைள வமடலள CO2 ம ற வா க அகவ கைச த க கைவ, ைய கதகதபாக ைவ €‚றன.

„ சூடொன வ்பொருளிலிருந்து, குளிர்ச்சியொன வ்பொ வெப்பமொகும். இருபபினும் வெப்பம் வசமித்து லெ

„ ஒரு வ்பொருளிலிருந்து மற்வறொரு வ்பொருளுககு ஆற்

„ வ்பொருளின் வெப்பஅளலெ (Hotness) அளவிடு வெப்பம் ்பொயும் திலசலயத் தீர்மொனிககிறது.

„ நல்லியல்பு ெொயு விதி PV = NkT அல்ைது P மடடுவம நல்லியல்பு ெொயு விதி வ்பொருந்தும். வெப வ்பொருந்தொது.

„ வ்பொருவளொன்றின் வெப்பநிலைலய 1°C அல்ைது அளவெ வெப்ப ஏற்புத்திறன் எனப்படும். இது S கு

„ 1 வமொல் அளவுள்ள வ்பொருளின் வெப்பநிலைலய வெப்பத்தின் அளவெ வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்

„ வெப்பநிலை மொறு்பொடடினொல் வ்பொருளின் ெடிெ மொற்றம் வெப்ப விரிவு எனப்படும்

„ தணணீர் முரண்படட விரிவுப்பணல்பப வ்பற்றுள்

„ வ்பொருளின் நிலைமொற்றத்திற்குத் வதலெப்படு ஏற்புத்திறன் எனப்படும்.

„ வெப்ப இயகக அலமபபு ஒன்றிலன வெப்பப்படுத் அவ்ெலமபபிலிருந்து வெளிவயற்றப்படட வெப அளவீடடியல் என்று வ்பயர் .

„ வெப்பமொற்றமொனது வெப்பககடத்தல், வெப்பச்ச முலறகளில் நலடவ்பறுகிறது.

„ ஸவடெஃ்பொன் – வ்பொல்டஸவமன் விதி: E = σ T4 ம

„ வெப்ப இயககச் சமநிலைகள்: வெப்பச்சமநிலை,

„ வெப்ப இயகக மொறிகள்: அழுத்தம், வெப்பநிலை,

„ வெப்ப இயககவியலின் சுழிவிதி: இரணடு வெ வ்பொருளுடன் வெப்பச் சமநிலையில் இருந்தொல் வெப்பச்சமநிலையில் உள்ளது எனக கருதை சமமொகும்.

„ வெப்ப இயகக அலமபபிலுள்ள மூைககூறுகளின் கூடுதவை அக ஆற்றைொகும்.

„ ஜுல் இயந்திர ஆற்றலை, வெப்ப இயகக அலமப

்போடச்சுருககம்

ருளுககு ்பொயும் ஒருெலக ்பரிமொற்ற ஆற்றவை ககப்படும் ஓர் ஆற்றல் அளெல்ை.

றலை மொற்றககூடிய வசயவை வெலை எனப்படும்.

ெது வெப்பநிலையொகும். வெப்பநிலையொனது

V = μRT ஆகும். வெப்ப இயககச் சமநிலைககு ்ப இயககச் சமநிலையற்ற நிகழ்வுகளுககு இவ்விதி

1K உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் வெப்பத்தின் றிபபிடப்படுகிறது.

1°C அல்ைது 1K உயர்த்துெதற்குத் வதலெப்படும் திறன் ஆகும். இது C எனக குறிபபிடப்படுகிறது.

ம், ்பரபபு மற்றும் ்பருமன் வ்பொன்றெற்றொல் ஏற்்படும்

ளது.

ம் ஆற்றலின் அளவு அபவ்பொருளின் மலறவெப்ப

தும் வ்பொது, அவ்ெலமபபு ஏற்றுகவகொணட அல்ைது ்பத்தின் அளலெ அளவிடும் முலறககு, வெப்ப

ைனம் மற்றும் வெப்பககதிர்வீச்சு ஆகிய மூன்று

ற்றும் வியன் விதி λmax T = b.

இயந்திரவியல் சமநிலை மற்றும் வெதிச்சமநிலை.

்பருமன், அக ஆற்றல் மற்றும் என்டவரொபி.

வ்வெறு வ்பொருள்கள் தனித்தனிவய மூன்றொெது , அவ்விரணடு வ்பொருள்களும் தனககுள்வளவய

ொம். அவ்விரணடு அலமபபுகளின் வெப்பநிலை

இயகக ஆற்றல் மற்றும் நிலையொற்றல் இெற்றின்

பின் அக ஆற்றைொக மொற்றிககொடடினொர்.

„ ஆற்றல் மொறொக கூற்றின் ஒரு ெடிெவம வெப்ப இ இயகக அலமபபின் வெப்பத்லத உள்ளடககியுள்

„ மீவமது நிகழ்வு என்்பது ெலரயறுகக இயைொத இந்நிகழ்வில் அலமபபு எபவ்பொதும் சூழலுடன் சம

„ அலமபபின் ்பருமன் மொறும்வ்பொது அலமபபினொல்

„ PV ெலர்படத்தில் ெலள வகொடடிற்குக கீவழ உ அல்ைது அலமபபின் மீது வசயயப்படட வெலைக

„ ்பருமன் மொறொத் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் எபவ்பொ விடக குலறெொக இருககும்.

„ வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வு: T = மொறிலி

„ அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு: P= மொறிலி

„ ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு : V = மொறிலி

„ வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு: Q = 0.

„ அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலை வ வசயயப்படட வெலை சிறுமமொகும்.

„ சுழற்சி நிகழ்வு ஒன்றின் அக ஆற்றல் மொறு்பொடு சு

„ சுழற்சி நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வ வகொடடின் ்பரபபுககுச் சமமொகும்.

„ மீள் நிகழ்வு ஓர் இைடசிய வசயல்முலறயொகும். ந

„ இயற்லக நிகழ்வுகள் அலனத்தும் மீளொ நிகழ்வு

„ ஒரு வெப்ப இயந்திரம் வெப்ப மூைத்திலிருந்து வெ வெப்ப ஆற்றலை வெப்ப ஏற்பிககுக வகொடுககிறது

„ கொர்வனொ இயந்திரம் ஓர் மீள் நிகழ்வு இயந்திரமொ நலடமுலற இயந்திரஙகளுககும் கொர்வனொ இய

„ குளிர்்பதனபவ்படடி என்்பது எதிர்த்திலசயில் நலடமுலறயில் ்பயன்்படுத்தப்படும் குளிர்்பத இைடசியக குளிர்்பதனவ்படடியின் வசயல்திறன் கு

யககவியலின் முதல் விதியொகும். இவ்விதி வெப்ப ளது.

அளவு வமதுெொக நலடவ்பறும் ஓர் நிகழ்ெொகும். நிலையில் இருககும்.

வசயயப்படட வெலை W = ∫P dV

ள்ள ்பரபபு, அலமபபினொல் வசயயப்படட வெலை குச் சமமொகும்.

தும் அழுத்தம் மொறொத் தன் வெப்ப ஏற்புத்திறலன

்பருமம் மற்றும் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில்

ழியொகும்.

ெலை, PV ெலர்படத்தினுள் மூடப்படட ெலள

லடமுலறயில் சொத்தியமில்லை

களொகும்.

ப்பத்லதபவ்பற்று வெலை வசயது, குலறந்த அளவு .

கும் இதன் ்பயனுறு திறன் மிக அதிகம். வெறு எந்த ந்திரத்லதப வ்பொன்ற ்பயனுறுதிறன் இல்லை.

வசயல்்படும் ஒரு கொர்வனொ இயந்திரமொகும் னபவ்படடியின் வசயல்திறன் குைகம் (COP),

ைகத்லதவிடக குலறெொகும்.

ெவப இய

ெவப

ெவபஏ ற

அக ஆ

அ த மாறா க ெவபபமாறலா க

ெவப இயகய

காேனா இயர

ெவப இயகய

நய வா

கருத்து வ

கய

ேவைல

ைல

ற

பம மாறா க ெவபைலமாறா க

த

‚ƒ சாதன ெப…†

இர‡டா

Š ெவப 

ெவபப‡ க‹

லர்படம்

I. ெரியோன விலடலயத் ந்தரநக்தடுத்து எழுதுக.

. 1 வெப்பமொன வகொலடகொைத்தில் சொதொரை நீரில் குளித்த பின்னர் நமது உடலின் (a) அக ஆற்றல் குலறயும் (b) அக ஆற்றல் அதிகரிககும் (c) வெப்பம் குலறயும் (d) அக ஆற்றல் மற்றும் வெப்பத்தில் மொற்றம்

நிகழொது 2. சொர்ைஸ விதியின்்படி ்பருமன் மற்றும்

வெப்பநிலைககுமொன ெலர்படம் (a) ஒரு நீள்ெடடம் (b) ஒரு ெடடம் (c) ஒரு வநர்கவகொடு (d) ஒரு ்பரெலளயம்

3. லசககில் டயர் திடீவரன்று வெடித்து அதில் உள்ள கொற்று விரிெலடகிறது. இதற்கு _______ நிகழ்வு என்று வ்பயர். (a) வெப்பநிலை மொறொ (b) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ (c) அழுத்தம்மொறொ (d) ்பருமன் மொறொ

4. ஒரு நல்லியல்பு ெொயு ஒன்று (P1, V1, T1, N) என்ற சமநிலை நிலையிலிருந்து (2P1, 3V1, T2, N) என்ற மற்வறொரு சமநிலை நிலைககுச் வசன்றொல்

_(a) T1 = T2 (b) T1 = T_2

6 (c) T1 = 6T2 (d) T1 = 3T2

5. சீரொன அடர்த்தி உள்ள தணடு ஒன்றிலன வெப்பப்படுத்தும்வ்பொது அத்தணடின் பின்ெரும் எப்பணபு அதிகரிககும். (a) நிலற (b) எலட (c) நிலற லமயம் (d) நிலைமத்திருபபுத்திறன்

6. மூடப்படட ்பொத்திரத்தினுள் உைவு சலமககப்படுகிறது. சிறிது வநரத்திற்குபபின் நீரொவி ்பொத்திரத்தின் மூடிலய சற்வற வமவை தள்ளுகிறது. நீரொவிலய வெப்ப இயகக அலமபபு என்று கருதினொல் இந்நிகழ்விற்கு வ்பொருத்தமொன கூற்று எது? (a) Q > 0, W > 0, (b) Q < 0, W > 0, (c) Q > 0, W < 0, (d) Q < 0, W < 0,

7. நொம் அதிகொலை உடற்்பயிற்சி வசயயும் நிகழ்வில், நமது உடலை ஒரு வெப்ப இயகக அலமபபு என்று கருதினொல், கீழ்கணடெற்றுள் வ்பொருத்தமொனக கூற்று எது? a) Δ_U > 0, W > 0, b)_ Δ_U < 0, W > 0, c)_ Δ_U < 0, W < 0, d)_ Δ_U = 0, W > 0,_

8. வமலச மீது லெககப்படட சூடொன வதநீர் சிறிது வநரத்தில் சூழலுடன் வெப்பச் சமநிலைலய அலடகிறது. அலறயில் உள்ள கொற்று மூைககூறுகலள வெப்ப இயகக அலமபபு என்று கருதினொல் கீழ்கணடெற்றுள் எககூற்று வ்பொருத்தமொனது? a) Δ_U > 0, Q = 0 b)_ Δ_U > 0, W < 0 c)_ Δ_U > 0, Q > 0 d)_ Δ_U = 0, Q > 0_

9. நல்லியல்பு ெொயு ஒன்று (Pi,Vi) என்ற வதொடகக நிலையிலிருந்து (Pf,Vf) என்ற இறுதிநிலைககு பின்ெரும் மூன்று ெழிமுலறகளில் வகொணடு வசல்ைப்படுகிறது, எவ்ெழிமுலறயில் ெொயுவின் மீது வ்பரும வெலை வசயயப்படடிருககும்?

Vf Vi

வைற A வைற B வைற C

Vf Vi

்பயிறசி வினோககள்

fi

fi

fi

(a) ெழிமுலற A (b) ெழிமுலற B (c) ெழிமுலற C (d) அலனத்து ெழிமுலறகளிலும் சமமொன

வெலை வசயயப்படடுள்ளது. 10. A→B→C→D என்ற மீள் சுற்று நிகழ்வில்

(Cyclic process) உள்ள நல்லியல்பு ெொயுவின் V-T ெலர்படம் கொடடப்படடுள்ளது. (இஙகு D→A மற்றும் B→C இவ்விரணடும் வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வுகள்)

V C

இச்வசயல் முலறககு வ்பொருத்தமொன PVெலர்படம் எது?

11. வெகுவதொலைவிலுள்ள விணமீவனொன்று 350 nm அலைநீளத்தில் வ்பருமச் வசறிவுவகொணட கதிர்வீச்லச உமிழ்கிறது எனில், அவ்விணமீனின் வெப்பநிலை

(a) 8280 K b) 5000K (c) 7260 K (d) 9044 K

12. கீழ்ககணடெற்றுள் எது நிலைமொறிகலளக வகொணட வதொகுபபு?

a) Q, T, W b) P, T, U c) Q, W d) P, T, Q

13. ்பருமன் மொறொ நிகழ்விற்கு பின்ெருெனெற்றுள் எது வ்பொருத்தமொனது?

a) W = 0 b) Q = 0 c) U = 0 d) T = 0

14. நீரின் உலற நிலைககும் அதன் வகொதி நிலைககும் இலடவய இயஙகும் வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுத்திறன்

(NEET 2018)

a) 6.25% b)20% c) 26.8% d)12.5% 15. ஒரு இைடசிய குளிர்்பதனப வ்படடியின்

உலறவிககும் ்பொகத்தின் (freezer) வெப்பநிலை −12°C. அதன் வசயல்திறன் குைகம் COP யொனது 5 எனில் குளிர்்பதனப வ்படடிலயச் சூழ்ந்துள்ள கொற்றின் வெப்பநிலை என்ன?

a) 50°C (b)45.2°C c) 40.2°C (d)37.5°C

விலடகள்:

1) a 2) c 3) b 4) b 5) d 6) a 7) b 8) c 9) b 10) a 11) a 12) b 13) a 14) c 15) c

D CBA

D	B
A

A BD

D CA B

A BD

II. சிறு வினோககள் 1. “ஒரு வ்பொருள் மிகவும் வெப்பமொக இருககிறது”.

இது சரியொன ெொககியமொ? 2. ்பொயிலின் விதி மற்றும் சொர்ைஸ விதியிலிருந்து

நல்லியல்பு ெொயுச் சமன்்பொடலடப வ்பறுக 3. ஒரு வமொல் ெலரயறு 4. தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்றொல் என்ன?

அதன் அைலக எழுதுக. 5. வமொைொர் (மூைககூறு) தன் வெப்ப ஏற்புத்திறன்

என்றொல் என்ன? 6. வெப்ப விரிவு என்றொல் என்ன? 7. நீள் ்பரபபு மற்றும் ்பரும

வ ெ ப ்ப வி ரி வு க கு ை க ங க ளு க க ொ ன சமன்்பொடுகலள எழுதுக.

8. உள்ளுலற வெப்பம் ெலரயறு. அதன் அைலகத் தருக.

9. ஸவடெஃ்பொன் – வ்பொல்டஸவமன் விதிலயக கூறுக

10. வியன் விதிலயக கூறுக 11. வெப்பக கடத்துத்திறன் ெலரயறு. அதன்

அைலகத் தருக 12. கரும்வ்பொருள் என்றொல் என்ன? 13. வெப்ப இயகக அலமபபு என்றொல் என்ன?

எடுத்துககொடடுத்தருக 14. வெப்ப இயகக அலமபபின் ெலககள் யொலெ? 15. வெப்பச் சமநிலை என்றொல் என்ன? 16. நிலை மொறிகள் என்றொல் என்ன?

எடுத்துககொடடுகள் தருக. 17. அளவுச்சொர்்பற்ற மொறிகள் மற்றும்

அளவுச்சொர்புள்ள மொறிகள் என்றொல் என்ன? எடுத்துககொடடு தருக

18. நிலைச் சமன்்பொடு என்றொல் என்ன? எடுத்துககொடடுத் தருக

19. வெப்ப இயககவியலின் சுழி விதிலயக கூறுக. 20. அலமபபு ஒன்றின் அக ஆற்றலை ெலரயறு. 21. அக ஆற்றலும், வெப்ப ஆற்றலும் ஒன்றொ?

விளககுக. 22. ஒரு கவைொரி ெலரயறு.

23. ஜுல் இயந்திர ஆற்றலை, வெப்ப ஆற்றைொக மொற்றினொரொ? விளககுக

24. வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதிலயக கூறுக. 25. ஒரு வ்பொருலளத் வதொடுெதன் மூைம்

அபவ்பொருளின் வெப்பநிலைலய அளவிட முடியுமொ?

26. Q மற்றும் W இெற்றிற்கொன குறியீடடு மரல்பக கூறுக.

27. மீவமது நிகழ்வு விளககுக. 28. ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலைககொன

சமன்்பொடலட ெருவி. 29. P V ெலர்படம் என்றொல் என்ன? 30. அழுத்தம் மொறொத்தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன்,

்பருமன் மொறொத்தன்வெப்ப ஏற்புத்திறலனவிட ஏன் அதிகமொக உள்ளது? விளககுக

31. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்விற்கொன நிலைச் சமன்்பொடலடத் தருக

32. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககொன சமன்்பொடலட விளககுக.

33. வமொைொர் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் அடிப்பலடயில் அக ஆற்றல் மொறு்பொடலட எழுதுக.

34. a) வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வு b) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு c) அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு இெற்றுககு வெப்ப இயககவியலின்

முதல் விதிலயப ்பயன்்படுத்தி அதற்கொன சமன்்பொடுகலளத் தருக.

35. வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்விற்கொன நிலைச்சமன்்பொடலடத் தருக.

36. ்பருமன் மொறொ நிகழ்விற்கொன நிலைச் சமன்்பொடலடத் தருக.

37. வகொள்கைன் ஒன்றின் பிஸடலன வெகமொக உள்வள அழுத்தும்வ்பொவத நல்லியல்பு ெொயுவிதிலயப ்பயன்்படுத்த முடியுமொ? இல்லைவயன்றொல் கொரைம் கூறுக.

38. பின்ெரும் நிகழ்வுகளுககொன PV ெலர்படஙகலள ெலரக.

a) வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வு b) வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வு c) அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு d) ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு

39. சுழற்சி நிகழ்வு என்றொல் என்ன? 40. மீள் நிகழ்வு மற்றும் மீளொ நிகழ்வு என்றொல்

என்ன? 41. வெப்ப இயககவியல் இரணடொம் விதியின்

கிளொசியஸ கூற்லறக கூறுக. 42. வெப்ப இயககவியல் இரணடொம் விதியின்

வகல்வின் – பிளொஙக ெடிலெககூறுக. 43. வெப்ப இயந்திரம் ெலரயறு. 44. கொர்வனொ இயந்திரத்தின் நிகழ்வுகள் யொலெ? 45. சுழற்சி நிகழ்வு ஒன்றில் வகொடுககப்படட வெப்ப

ஆற்றல் முழுெலதயும் வெப்ப இயந்திரம் வெலையொக மொற்றுமொ? முயைொவதன்றொல் எந்த நி்பந்தலனயில் வெப்பம் முழுலமயொக வெலையொக மொறும்?

46. என்டவரொபியின் அடிப்பலடயில் வெப்ப இயககவியல் இரணடொம் விதிலயக கூறுக.

47. வெப்பம் ஏன் சூடொன வ்பொருளிலிருந்து, குளிர்ச்சியொன வ்பொருளுககு ்பொயகிறது?

48. வசயல்திறன் குைகத்லத ெலரயறு.

III. க�டுவினோககள் 1. வெப்பம் மற்றும் வெலையின் உடவ்பொருலள

தகுந்த எடுத்துககொடடுகளுடன் விளககுக. 2. நல்லியல்பு ெொயு விதிலய விெரி 3. வெப்ப விரிலெப்பற்றி விெொதித்து எழுதவும் 4. தணணீரின் முரண்படட விரிலெப்பற்றி

விெரி. நீர்ெொழ் உயிரினஙகளுககு அதனொல் ஏற்்படும் நன்லம என்ன?

5. வெப்ப அளவீடடியலை விளககி அதன் அடிப்பலடயில் ஒன்றுடன் ஒன்று கைந்துள்ள இரணடு வெப்ப இயகக அலமபபுகளின் இறுதி வெப்ப நிலைககொனச் சமன்்பொடலட ெருவி.

6. வெப்பம் ்பரவும் வெவ்வெறு ெழிமுலறகலள விரிெொக விளககுக.

7. நியூடடன் குளிர்வு விதிலய விரிெொக விளககுக.

8. வியன் விதிலய விளககி, நமது கணகளொல் ஏன் கணணுறு ஒளிலய மடடும் ்பொர்கக முடிகிறது என்்பதற்கொன விளககத்லதத் தருக

9. கீழ்ககணடெற்லற விெொதிகக a. வெப்பச்சமநிலை b. இயந்திரவியல் சமநிலை c. வெதிச்சமநிலை d. வெப்ப இயககச்சமநிலை 10. வெப்பத்தின் இயந்திரச் சமொனத்லத

விெொதிககும் ஜுலின் ஆயலெ விெரி. 11. வெப்ப இயகக அலமபபின் ்பருமன் மொறும்

வ்பொது வசயயப்படட வெலைககொனச் சமன்்பொடலடப வ்பறுக.

12. நல்லியல்பு ெொயு ஒன்றிற்கொன வமயர் வதொடர்ல்பப வ்பறுக.

13. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்லெ விரிெொக விளககுக.

14. வெப்பநிலை மொறொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககொன சமன்்பொடலடப வ்பறுக.

15. வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்லெப்பற்றி விரிெொக விெொதிககவும்.

16. வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககொன சமன்்பொடலடப வ்பறுக.

17. அழுத்தம் மொறொ நிகழ்விலன விெரித்து, அந்நிகழ்வில் வசயயப்படட வெலைககொன சமன்்பொடலடப வ்பறுக.

18. ்பருமன் மொறொ நிகழ்விலன விெரி. 19. வெப்ப இயககவியலின் முதல் விதியின்

ெரம்புகள் யொலெ? 20. வெப்ப இயந்திரத்லத விளககி அதன்

்பயனுறுதிறனுககொனக வகொலெலயப வ்பறுக.

21. கொர்வனொ வெப்ப இயந்திரத்லதப்பற்றி விரிெொக விளககுக.

22. கொர்வனொ வெப்ப இயந்திரத்தின் ்பயனுறுத்திறனுககொன வகொலெலயப வ்பறுக.

23. வெப்ப இயககவியலின் இரணடொம் விதிலய என்டவரொபியின் அடிப்பலடயில் விரிெொக விளககுக.

24. குளிர்்பதனபவ்படடி ஒன்றின் வசயல்்பொடலட உரிய விளககஙகளுடன் விரிெொக விெொதிககவும்.

IV. ்பயிறசி கணககுகள் 1. ்படத்தில் கொடடப்படடுள்ள ்பலூனில் எத்தலன

வமொல்கள் கொற்று நிரப்பப்படடுள்ளது என்்பலத அலற வெப்ப நிலையில் கைககிடுக.

்பலூனின் ஆரம் 10 cm மற்றும் ்பலூனில் உள்வள அழுத்தம் 180kPa என்க.

விலட: μ ≅ 0.3 mol

2. வசவ்ெொயகவகொளின் சரொசரி வெப்பநிலை கிடடத்தடட -53°C மற்றும் அதன ெளிமணடை அழுத்தம் 0.9kPa எனில் வசவ்ெொயகவகொளின் ஓரைகு ்பருமனில் உள்ள மூைககூறுகளின் எணணிகலகலய வமொல்களில் கைககிடுக. புவியில் ஓரைகு ்பருமனில் உள்ள வமொல்களின் எணணிகலகயுடன் ஒபபிடுக.

விலட: μகெவவோய் = 0.49 mol

μபுவி ≅ 40 mol 3. வெப்பம் கடத்தொ வகொள்கைனில் உள்ள

இரணடு அலறகள் வெப்பம் கடத்தொ தடுபபு ஒன்றினொல் பிரிககப்படடுள்ளன. ஒரு அலறயில் உள்ள ெொயுவின் வெப்பநிலை T1, அழுத்தம் P1 மற்றும் ்பருமன் V1. மற்வறொரு அலறயில் உள்ள ெொயுவின் வெப்பநிலை T2, அழுத்தம் P2 மற்றும் ்பருமன் V2. ெொயுவின் மீது எவ்வித வெலையும் வசயயொமல் தடுபபுச் சுெர் மடடும் நீககப்படடொல் வகொள்கைனின் உள்ள ெொயுவின் இறுதி சமநிலை வெப்பநிலை என்ன?

விலட: T TT PV P V PVT P V T

= + +

1 2 1 1 2 2

1 1 2 2 2 1

( )

4. நீள் விரிவுககுைகம் αL வகொணட L நீளமுலடய சீரொன தணடின் வெப்பநிலையில் ஏற்்படும் மொறு்பொடு ∆Tஎன்க. தணடின் அச்சுககு வசஙகுத்தொக, அதன் நிலறலமயம் ெழிவய வசல்லும் அச்லசப வ்பொருத்து அத்தணடின் புதிய நிலைமத்திருபபுத்திறலனக கொணக.

விலட: I’ = I (1 + αL ∆T)2

5. a) ்பருமன் மொறொ நிகழ்வு b) வெப்பநிலைமொறொ நிகழ்வு c) அழுத்தம் மொறொ நிகழ்வு இலெகளுககொன TP ெலர்படம் (P-x அச்சு, T-y அச்சு) மற்றும் VT ெலர்படம் (T-x அச்சு, a அச்சு) அச்சில் ெலரக

6. அதிகொலையில் லசககளில் வசல்லும் ஒருெர் 25°C வெப்பநிலையில் லசககிளின் கொற்றழுத்தத்லத 500 kPa என அளவிடுகிறொர். பிற்்பகலில் அெர் லசககிளின் கொற்றழுத்தத்லத அளவிடும்வ்பொது அது 520 kPa ஆக உள்ளவதனில் பிற்்பகலில் லசககிள் டயரின் வெப்பநிலை என்ன? (இஙகு டயரின் வெப்ப விரிலெப புறககணிககவும்)

விலட: T = 36.9°C

7. மனித உடலின் சொதொரை வெப்பநிலை 98.6°F. அதிக கொயச்சலின்வ்பொது உடலின் வெப்பநிலை 104°F ஆக உயர்ந்தொல் உடலிலிருந்து வெளிப்படும் வெப்பககதிர்வீச்சின் அலைநீளத்தின் வ்பருமமதிபல்பக கைககிடுக. (இஙகு மனித உடலை ஒரு கரும்வ்பொருள் எனக கருதுக)

விலட:(a) λmax ≈ 9348 nm at 98.6°F (b) λ_max_ ≈ 9258 nm at 104°F

8. வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ நிகழ்வில் கொற்றின் ்பருமன் 4% அதிகரித்துள்ளது எனில் அழுத்த மொற்றத்தின் சதவிகிதம் என்ன? (கொற்றுககு γ = 1.4)

விலட: 5.6%

9. வ்படவரொல் இயந்திரவமொன்றில் (உள்எரி இயந்திரம்) ெளிமணடை அழுத்தத்தில் 20°C வெப்பநிலையிலுள்ள கொற்று பிஸடன் ஒன்றின் மூைம் இறுதி ்பருமன் அதன் வதொடகக ்பருமனில் 1/8 ்பஙகு உள்ளெொறு வெப்பப்பரிமொற்றமில்ைொ

முலறயில் அமுககப்படுகிறது. அமுககப்படட கொற்றின் வெப்பநிலைலயக கைககிடு. (கொற்றுககு γ = 1.4)

விலட: T ≅ 400°C

10. வெப்பநிலை மொறொ, ்பருமன் மொறொ மற்றும் அழுத்தம் மொறொ சுழற்சி நிகழ்வுகலளக கொடடும் P – V ெலர்படம் கீவழ கொடடப்படடுள்ளது.

2 P

இவத சுழற்சி நிகழ்விலனககொடடும் V–T ெலர்படம் (T – x அச்சிலும், V – y அச்சிலும்) ெலரந்து, ஒவ்வெொரு நிகழ்விலும் வெப்பம் ்பரிமொற்றப்படும் முலறயிலன ஆயவு வசயக.

விலட:

2 3 P

நிகழ்வு 1 - 2 = ்பருமன் அதிகரிககிறது. எனவெ அலமபபிற்கு வெப்பம் அளிககப்படுகிறது. நிகழ்வு 2 - 3 = ்பருமன் மொறொமல், வெப்பநிலை உயர்கிறது. இதிலிருந்து அளிககப்படட வெப்பம் அலமபபின் அக ஆற்றலை உயர்த்த ்பயன்்படுகிறது என அறியைொம். நிகழ்வு 3 - 1 = அழுத்தம் மொறொமல், ்பருமனும் வெப்பநிலையும் குலறகின்றன. அலமபபிலிருந்து வெப்பம் வெளிவயறுகிறது. இது ஒரு அழுத்தம் மொறொ அமுககமொகும் வமலும் அலமபபின்மீது வெலை வசயயப்படுகிறது.

11. நல்லியல்பு ெொயு ஒன்றின் சுழற்சி நிகழ்விலனக கொடடும் பின்ெரும் ்படத்திலிருந்து, கீழ்ககணடெற்லறக கொணக.

a. ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை b. ெொயுவின் மீது வசயயப்படட வெலை

c. இந்நிகழ்வில் வசயயப்படட வதொகு்பயன் வெலை

P (Pa)

V (m)

600

400

0 3 6

B C

விலட: (a) W = +1.5kJ (b) W = −1.2kJ (c) W = +300J. 12. ெளிமணடை அழுத்தத்திலுள்ள நல்லியல்பு

ெொயுவிற்கு வெப்பம் அளிககப்படுகிறது. இதனொல் ெொயுவின் ்பருமன் 4 m3 இல் இருந்து 6 m3 ககு அதிகரிககிறது எனில் பின்ெருெனெற்லறக கைககிடுக. (a) ெொயுெொல் வசயயப்படட வெலை (b) ெொயுவின் அக ஆற்றலில் ஏற்்படும் மொற்றம் (c) P – V ெலர்படம் மற்றும் V – T ெலர்படஙகளில் இந்நிகழ்வுகலள ெலரந்து கொடடுக.

விலட: (a) W = +202.6 kJ (b) dU = 397.4 kJ

(c)

V (m)

1 atm

4 6

V (m)4 6

P=1a tm

13. 100°C மற்றும் 300°C வெப்பநிலை வெறு்பொடடில் வசயல்்படும் மீள் நிகழ்வில் வெப்ப இயந்திரம் ஒன்றின் ்பயனுறுதிறலன அதிகரிகக விரும்பும் ஒருெர் பின்ெரும் இரணடு ெழிமுலறகளில் எவ்ெழிமுலறலய வமற்வகொள்ெது மிகுந்த ்பயனளிககும். a) வெப்ப மூைத்தின் வெப்பநிலைலய

மொறொமல் லெத்துகவகொணடு மூைத்தின் வெப்ப ஏற்பியின் நிலைலய 100°C யிலிருந்து மற்றும் 50°C ககு குலறத்தல்

|——|——|——|

| C |

|——|

231

|——|——|——| | P=1atm |

|——|——|——|

b) வெப்ப ஏற்பியின் மூைத்தின் வெப்பநிலைலய மொற்றொமல் லெத்துகவகொணடு, வெப்பமூைத்தின் வெப்பநிலைலய 300°C இலிருந்து 350°Cககு உயர்த்துதல்.

விலட: வதொடகக ்பயனுறுதிறன் = 34.9% வசயல்முலற (a) யில் ்பயனுறுதிறன் =43.6 % வசயல்முலற (b) யில் ்பயனுறுதிறன் =40.1 % வசயல்முலற (a) மிகவும் அதிக ்பயனுறுதிறன்

உள்ளது. 14. வெப்ப மூைத்தின் வெப்ப நிலை 327°C உள்ள

கொர்வனொ இயந்திரத்தின் ்பயனுறுதிறன் 45% இவத கொர்வனொ இயந்திரத்தில் ்பயனறுதிறலன 60% ஆக உயர்த்த வெணடுவமன்றொல், வெப்ப மூைத்தின் வெப்பநிலை எவ்ெளவு இருகக வெணடும்?

நமறநகோள் நூல்கள் (BOOKS FOR REFERE 1. Serway and Jewett, Physics for scientist and

publishers, Eighth edition

2. Paul Tipler and Gene Mosca, Physics for sci

Sixth edition, W.H.Freeman and Company

3. James Walker, Physics, Addison-Wesley pub

4. Douglas C Giancoli, Physics for scientist & E Prentice Hall, 4th edition.

5. H.C.Verma, Concepts of physics volume 1 a

6. Tarasov and Tarasova, Question and problem

(குறிபபு: இஙகு இரணடு வநர்வுகளிலும் வெப்ப ஏற்பியின் வெப்பநிலை சமம்)

விலட: 552°C

15. இைடசிய குளிர்்பதனபவ்படடி ஒன்று அதில் லெககப்படடுள்ள வ்பொருள்களின் வெப்பநிலைலய 0°C ல் லெத்திருககின்றது. குளிர்்பதனபவ்படடி லெககப்படடுள்ள அலறயின் வெப்பநிலை 27°C எனில் அககுளிர்்பதனபவ்படடியின் வசயல்திறன் குைகத்லதக (COP) கொணக.

விலட: β=10.11

NCE) Engineers with modern physics, Brook/Coole

entist and engineers with modern physics,

lishers, 4th Edition

ngineers with modern physics, Pearson

nd Volume 2, Bharati Bhawan Publishers

s in school physics, Mir Publishers

கவப்பமும் கவப்ப

்பல்வெறு வெப்ப இயககவியல் வசயல்முலறகளுககொன PV ெலர்படஙகள்

்பற்றி அறியைொம்.

்படிகள்

• கீழ்ககொணும் உரலி / விலரவுக குறியீடலடப ்பயன் இலையப ்பககத்திற்குச் வசல்க.

• வதரிவு வசயயப்படட வெப்பநிலையில், ெலர்படத்தின் வ்பொத்தொலன அழுத்தவும்.

• இபவ்பொழுது வெவ்வெறு வெப்பநிலைகலளத் வதரிவு இடப்பககத்தில் உள்ள ்படம் மற்றும் ெலர்படம் இரண கொைவும்.

• வெவ்வெறு மதிபபீடுகளுககு இவத வ்பொன்று மீணடு

உரலி: http://physics.bu.edu/~duffy/HTML5/PV_diagram.htm *்படஙகள் அலடயொளத்திற்கு மடடும். * வதலெவயனில் Flash Player or Java Script அனுமதிகக.

இலணயச் கெயல்்போடு

்படி 1

்படி 3

இயககவியலும்

்படுத்தி “Pressure and Volume Diagram” என்ற

கீவழ உள்ள “Volume” என்்பலத மொற்றி ‘Play’

வசயது, ‘Volume’ என்்பலத மீணடும் மொற்றி, டிலும் அழுத்த (pressure) வெறு்பொடலடக

ம் வசயது, அதன்்படி ெலர்படத்திலன ெலரயவும்.

்படி 4

்படி 2

அறிமுகம்:

கவப்பம் மறறும் கவப்பநிலல:

கவப்பத்தின் உடகருத்து

நவலலயின் உடகருத்து:

்போயில் விதி, ெோரலஸ் விதி மறறும் �ல்லியல்பு வோயு விதி:

கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் மறறும் ்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன் (Heat capacity and specific heat capacity)

திட, திரவ மறறும் வோயுககளின் கவப்ப விரிவு

நீரின் முரண்்படட விரிவு (ANOMALOUS EXPANSION OF WATER)

கவப்ப மோற்றம் (HEAT TRANSFER)

நியூடடனின் குளிரவு விதி:

கவப்ப மோற்றத்தின் விதிகள் (LAWS OF HEAT TRANSFER):

கவப்பப்பரிமோற்றத்திறகோன பிரிகவோஸ்ட ககோள்லக (Prevost theory of heat exchange)

ஸ்கடெஃ்போன் ந்போல்டஸ்கமன் விதி (Stefan Boltzmann law)

வியனின் இடபக்பயரச்சி விதி (WIEN’S DISPLACEMENT LAW):

அக ஆற்றல் (U) (INTERNAL ENERGY (U))

ஜுலின் கவப்ப இயநதிரவியல் ெமோனம் (JOULE’S MECHANICAL EQUIVALENT OF HEAT)

மீகமது நிகழ்வு (Quasi-static process)

்பருமனில் மோற்றம் ஏற்படும்ந்போது கெய்யப்படட நவலல:

PV வலர்படம்

்தன்கவப்ப ஏறபுத்தி்றன்

கவப்பநிலல மோ்றோ நிகழ்வு (Isothermal process):

அழுத்்தம் மோ்றோ நிகழ்வு (Isobaric process)

்பருமன் மோ்றோ நிகழ்வு (Isochoric process)

சுழறசி நிகழ்வு (Cyclic Process)

சுழறசி நிகழ்விறகோன PV வலர்படம்

கவப்ப இயககவியல் மு்தல் விதியின் வரம்புகள்:

கோரநனோ இலடசிய கவப்ப இயநதிரம் (Carnot’s Ideal heat engine)

கோரநனோ இயநதிரத்தின் ்பயனுறுதி்றன்

என்டநரோபி (Entropy) மறறும் கவப்ப இயககவியலின் இரண்டோம் விதி

Jerry's Event

jerry

Jerry's Event

jerry

Videos

References

Books