Prove Gas Molecule Physics Notes

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Prove Gas Molecule Physics Notes:-The Laws of Thermodynamics: The Zeroth law, various indicator diagrams, work done by and on the system, first law of thermodynamics. internal energy as a state function and other applications. Reversible and irreversible changes. Carnot cycle and its efficiency, Carnot theorem and the second law of thermodynamics. Different versions of the second law, practical cycles used in internal combustion engines. Entropy, principle of increase of entropy. The thermodynamic scale of temperature, its identity with the perfect gas scale. Impossibility of attaining the absolute zero, third law of thermodynamics.

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यही अभीष्ट सम्बन्ध है।

अब हम एक-परमाणुक, द्वि-परमाणुक तथा त्रि-परमाणुक गैसों के लिए Cy, opil के मान ज्ञात कर सकते हैं। साधारण ताप पर अणुओं में परमाणुओं की कम्पन ऊजा न होती है, अत: इसे छोड़ा जा सकता है।

एक-परमाणुक गैस (Monoatomic gas)-एक-परमाणुक गैस के अणुओ की केवल 3 स्थानान्तरीय स्वातन्त्र्य कोटियाँ (n = 3) होती हैं। अतः

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द्वि-परमाणुक गैस (Diatomic gas) द्वि-परमाणुक गैस क 3 स्थानान्तरण की तथा 2 घूर्णन की स्वातन्त्र्य कोटियाँ होती हैं। इस प्रकार याद को नगण्य मान लिया जाए तो कुल 5 स्वातन्त्र्य कोटियाँ (n = 5) होगा।

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त्रि-परमाणुक गैस (Triatomic gas)-त्रि-परमाणुक गैस के अणुओं की 6 स्वातन्त्र्य कोटियाँ (n = 6) होती हैं, जिनमें 3 स्थानान्तरण तथा 3 घूर्णन की होती हैं। अतः

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प्रश्न 6. जूल प्रसार तथा जूल-टॉमसन प्रसार में अन्तर बताइए। सिद्ध कीजिए कि जूल-टॉमसन प्रसार में एन्थैल्पी हमेशा नियत रहती हैं। 

Distinguish between joule expansion and Joule-Thomson expansion. Show that enthalpy (U+pV) remains constant in Joule-Thomson expansion. 

उत्तर : जूल प्रसार तथा जूल-टॉमसन प्रसार में अन्तर— जूल प्रसार एक ‘मुक्त’ प्रसार है जिसमें गैस अचानक ही निर्वात में प्रसारित होती है, अत: कोई बाह्य कार्य नहीं करती। गैस केवल अन्तरा-अणुक आर्कषण के विरुद्ध ‘आन्तरिक’ कार्य करती है जिससे शीतलन उत्पन्न होता है। परन्तु यह प्रभाव उपकरण की अधिक ऊष्मा-धारिता के कारण प्रायः प्रेक्षित नहीं होता।

जूल-टॉमसन प्रसार में गैस आन्तरिक कार्य तो करती ही है, परन्तु इसके साथ-साथ गैस द्वारा अथवा गैस पर ‘बाह्य’ कार्य भी होता है। दोनों कार्यों का नेट प्रभाव शीतलन अथवा तापन अथवा शून्य कुछ भी हो सकता है। (यह गैस के प्रारम्भिक ताप पर निर्भर करता है।) साधारण तापों पर, हाइड्रोजन व हीलियम में हल्का-सा तापन होता है, जबकि अन्य सभी गैसों में शीतलन होता है।

अब हमें यह सिद्ध करना है कि जूल-टॉमसन प्रसार में एन्थैल्पी हमेशा नियत रहती है, इसके लिए ..

माना AB एक ऊष्मारोधी सिलिण्डर है, जिसमें एक सरन्ध्र-डाट के दोनों ओर दो अचालक पिस्टनें 1,2 लगी हैं। माना डाट (P) तथा पिस्टन 1 के बीच दाब p1 व आयतन V1 पर गैस का एक निश्चित द्रव्यमान (एक मोल) है। दूसरी ओर पिस्टन 2, डाट (P) से सटी हुई है। दोनों को दायीं ओर धीरे-धीरे इस प्रकार खिसकाते हैं कि डाट के बायीं ओर का दाब p1 तथा दायीं ओर का निम्न दाब p2 स्थिर बने रहें। जब पूरी गैस डाट में से गुजर कर दूसरी और पहुँच जाती है, तब माना उसका आयतन V2 हो जाता है। माना बायीं ओर गैस का ताप T1 तथा आन्तरिक ऊर्जा U2 है, जबकि दायीं ओर का ताप T2 एवं आन्तरिक ऊर्जा U2 है।

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