थर्मोडायनेमिक्स का प्रथम नियम - First Law of Thermodynamics

परिचय

• प्रथम लॉ ऑफ थर्मोडायनेमिक्स ऊर्जा संरक्षण का नियम है।
• ऊर्जा न तो उत्पन्न की जा सकती है और न ही नष्ट, केवल एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित की जा सकती है।
• Isolated सिस्टम की कुल ऊर्जा संरक्षित रहती है।

मुख्य सूत्र

• ( \Delta U = \Delta Q + \Delta W )
  • ( \Delta U ): आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन
  • ( \Delta Q ): प्रणाली को दी गई ऊष्मा
  • ( \Delta W ): प्रणाली पर किया गया कार्य

आंतरिक ऊर्जा (Internal Energy)

• आंतरिक ऊर्जा किसी प्रणाली की कुल ऊर्जा है। इसमें गतिज ऊर्जा और पोटेंशियल ऊर्जा शामिल होती है।
• आदर्श गैस के लिए आंतरिक ऊर्जा केवल तापमान पर निर्भर करती है।
• ( \Delta U = nC_v\Delta T ) (आदर्श गैसों के लिए)
  • ( C_v = \frac{F}{2} R )

ऊष्मा (Heat)

• ऊष्मा दी या ली जा सकती है।
• ऊष्मा का सामान्य सूत्र: ( nC\Delta T )
  • ( C_p ) और ( C_v ) के आधार पर भिन्न होता है।

कार्य (Work)

• ( W = -P_{\text{external}} \Delta V )
• पीवी डायग्राम में ग्राफ के नीचे का क्षेत्र कार्य का प्रतिनिधित्व करता है।_

प्रक्रियाएं

• Isothermal Process: ताप स्थिर रहता है, ( \Delta U = 0 )
• Isobaric Process: दबाव स्थिर रहता है।
• Isochoric Process (Isovolumetric): आयतन स्थिर, ( W = 0 )
• Adiabatic Process: ऊष्मा का आदान प्रदान नहीं, ( \Delta Q = 0 )

ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुप्रयोग

• थर्मोडायनामिक्स के प्रश्नों में ऊर्जा संरक्षण के नियम का उपयोग किया जाता है।
• विभिन्न स्थितियों पर ध्यान केंद्रित कर, जैसे कि कौन सा कार्य किया गया है और किस पर असर पड़ा है।

उदाहरण प्रश्न

• ऊष्मा और कार्य के बीच संबंधों का जांच करें।
• पीवी डायग्राम का उपयोग कर कार्य निकालें।
• प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा संरक्षण के नियम का अनुप्रयोग करें।

ग्राफ्स और समीकरण

• पीवी डायग्राम में क्षेत्र का कार्य से संबंध होता है।
• साइकलिक प्रोसेस में आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन शून्य होता है।

निष्कर्ष

• थर्मोडायनेमिक्स का पहला नियम ऊर्जा संरक्षण के नियम की पुष्टि करता है कि ऊर्जा को केवल रूप में बदला जा सकता है।

यह नोट्स थर्मोडायनेमिक्स के पहले नियम की गहन समझ और विभिन्न ऊष्मागतिक प्रक्रियाओं के अध्ययन के लिए सहायक होंगे।