வெப்ப இயக்கவியல்

கிளாசியஸ்-கிளாபிரான் சமன்பாடு

திரவ நீராவியை நீராவியாக மாற்றுவது போன்ற கட்ட மாற்றங்கள், நிலையான வெப்பநிலையில் அளவோடு உள் ஆற்றலில் பெரிய மாற்றம் இருக்கும் ஒரு அமைப்பின் முக்கிய எடுத்துக்காட்டு. சிலிண்டரில் நீர் மற்றும் நீராவி இரண்டையும் பி அழுத்தத்தில் ஒருவருக்கொருவர் சமநிலையில் வைத்திருப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம், மேலும் சிலிண்டர் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நிலையான வெப்பநிலை T இல் வைக்கப்படுகிறது. பிஸ்டன் மேலே செல்லும்போது, ​​இரண்டு கட்டங்களும் இருக்கும் வரை அழுத்தம் நீராவி அழுத்தம் பி _{வாப்பிற்கு} சமமாக இருக்கும். நடக்கும் அனைத்தும் என்னவென்றால், அதிக நீர் நீராவிக்கு மாறுகிறது, மேலும் வெப்ப நீர்த்தேக்கம் வெப்பநிலையை சீராக வைத்திருக்க, ஆவியாதலின் மறைந்த வெப்பத்தை, ஒரு மோலுக்கு λ = 40.65 கிலோஜூல்கள் வழங்க வேண்டும்.

முந்தைய பகுதியின் முடிவுகளை இப்போது அழுத்தத்துடன் தண்ணீரின் கொதிநிலையின் மாறுபாட்டைக் கண்டறிய பயன்படுத்தலாம். பிஸ்டன் மேலே செல்லும்போது, ​​1 மோல் நீர் நீராவியாக மாறும் என்று வைத்துக்கொள்வோம். சிலிண்டருக்குள் இருக்கும் அளவின் மாற்றம் பின்னர் ΔV = V _வாயு - வி _{திரவமாகும்}, இங்கு V _வாயு = 30.143 லிட்டர் என்பது 1 மோல் நீராவியின் அளவு 100 ° C ஆகவும், வி _திரவ = 0.0188 லிட்டர் 1 மோல் நீரின் அளவாகவும் இருக்கும். வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதிப்படி, நிலையான P மற்றும் T இல் வரையறுக்கப்பட்ட செயல்முறைக்கான உள் ஆற்றல் ΔU இன் மாற்றம் ΔU = λ - PΔV ஆகும்.

நீர் மற்றும் நீராவியின் முழுமையான அமைப்புக்கு நிலையான T இல் அளவோடு U இன் மாறுபாடு இவ்வாறு உள்ளது

(48)

சமன்பாடு (46) உடன் ஒப்பிடுகையில் சமன்பாடு கிடைக்கிறது (49) இருப்பினும், தற்போதைய சிக்கலுக்கு, P என்பது நீராவி அழுத்தம் P _{நீராவி ஆகும்}, இது T ஐ மட்டுமே சார்ந்துள்ளது மற்றும் V இலிருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது. பகுதி வழித்தோன்றல் பின்னர் மொத்த வழித்தோன்றலுடன் ஒத்ததாக இருக்கும் (50) கிளாசியஸ்-கிளாபிரான் சமன்பாட்டைக் கொடுக்கும்

(51)

இந்த சமன்பாடு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது, ஏனெனில் இது நீர் மற்றும் நீராவி சமநிலையில் இருக்கும் அழுத்தத்தின் வெப்பநிலையுடன் மாறுபாட்டைக் கொடுக்கிறது-அதாவது கொதிக்கும் வெப்பநிலை. வி _{வாயுவுடன்} ஒப்பிடுகையில் வி _{திரவத்தை} புறக்கணிப்பதன் மூலமும், சிறந்த வாயு சட்டத்திலிருந்து (52) பயன்படுத்துவதன் மூலமும் அதன் தோராயமான ஆனால் இன்னும் பயனுள்ள பதிப்பைப் பெறலாம். இதன் விளைவாக வரும் வேறுபாடு சமன்பாட்டை கொடுக்க ஒருங்கிணைக்க முடியும்

(53)

எடுத்துக்காட்டாக, எவரெஸ்ட் சிகரத்தின் உச்சியில், வளிமண்டல அழுத்தம் கடல் மட்டத்தில் அதன் மதிப்பில் 30 சதவீதம் ஆகும். K க்கு R = 8.3145 ஜூல்ஸ் மற்றும் ஒரு மோலுக்கு λ = 40.65 கிலோஜூல்கள் என்ற மதிப்புகளைப் பயன்படுத்தி, மேற்கண்ட சமன்பாடு தண்ணீரின் கொதிக்கும் வெப்பநிலைக்கு T = 342 K (69 ° C) தருகிறது, இது தேநீர் தயாரிக்க போதுமானதாக இல்லை.