મિકેનિક્સ (યાંત્રિકી) અને થર્મોડાયનેમિક્સ (ઉષ્માગતિશાસ્ત્ર) વચ્ચેનો તફાવત શું છે?

એક આદર્શ મોનોએટોમિક વાયુને સ્પ્રિંગ-લોડેડ પિસ્ટન દ્વારા આડા સિલિન્ડરમાં રાખવામાં આવે છે (આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ). શરૂઆતમાં વાયુ તાપમાન $T_1$,દબાણ $P_1$ અને કદ $V_1$ પર છે અને સ્પ્રિંગ તેની મુક્ત સ્થિતિમાં છે. ત્યારબાદ વાયુને ખૂબ જ ધીમેથી તાપમાન $T_2$,દબાણ $P_2$ અને કદ $V_2$ સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન પિસ્ટન $x$ જેટલા અંતરે બહારની તરફ ખસે છે. પિસ્ટન અને સિલિન્ડર વચ્ચેના ઘર્ષણને અવગણતા,સાચું વિધાન(નો) કયું(કયા) છે:
$(A)$ જો $V_2=2V_1$ અને $T_2=3T_1$ હોય,તો સ્પ્રિંગમાં સંગ્રહિત ઉર્જા $\frac{1}{4}P_1V_1$ છે.
$(B)$ જો $V_2=2V_1$ અને $T_2=3T_1$ હોય,તો આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર $3P_1V_1$ છે.
$(C)$ જો $V_2=3V_1$ અને $T_2=4T_1$ હોય,તો વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્ય $\frac{7}{3}P_1V_1$ છે.
$(D)$ જો $V_2=3V_1$ અને $T_2=4T_1$ હોય,તો વાયુને આપેલી ઉષ્મા $\frac{41}{6}P_1V_1$ છે.

$PV$ આકૃતિમાં દર્શાવેલ થર્મોડાયનેમિક ચક્ર ત્રણ પ્રક્રિયાઓનું બનેલું છે. પ્રક્રિયા $1\rightarrow 2$ અચળ તાપમાને થાય છે. પ્રક્રિયા $2\rightarrow 3$ અચળ કદ પર થાય છે,અને પ્રક્રિયા $3\rightarrow 1$ એડિયાબેટિક છે. સંપૂર્ણ ચક્ર દરમિયાન,થયેલ કુલ કાર્ય $10\,J$ છે. પ્રક્રિયા $2\rightarrow 3$ દરમિયાન,આંતરિક ઉર્જામાં $20\,J$ નો ઘટાડો થાય છે અને પ્રક્રિયા $3\rightarrow 1$ દરમિયાન,તંત્ર પર $20\,J$ કાર્ય કરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા $1\rightarrow 2$ દરમિયાન તંત્રને કેટલી ઉષ્મા આપવામાં આવે છે ($,J$ માં)?

નીચેના વિધાનો સાચા છે કે ખોટા તે તપાસો:
$1.$ ચક્રીય પ્રક્રિયામાં આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર $\Delta U = 0$ હોય છે.
$2.$ એડિબેટિક (નિરુદ્ધોષ્મ) પ્રક્રિયામાં તાપમાન અચળ રહે છે.
$3.$ સમતાપી પ્રક્રિયા દરમિયાન તંત્રની આંતરિક ઉર્જા ઘટે છે.

બે વાયુઓ $A$ અને $B$ ને સમાન દબાણે અલગ-અલગ નળાકારોમાં ભરવામાં આવ્યા છે,જેમાં અનુક્રમે $r_A$ અને $r_B$ ત્રિજ્યાના ફરતા પિસ્ટન છે. અચળ દબાણે બંને સિસ્ટમોને સમાન પ્રમાણમાં ઉષ્મા આપતા,વાયુ $A$ અને $B$ ના પિસ્ટન અનુક્રમે $16 \ cm$ અને $9 \ cm$ જેટલા સ્થાનાંતરિત થાય છે. જો તેમની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર સમાન હોય,તો ગુણોત્તર $\frac{r_A}{r_B}$ કેટલો થાય?

શરૂઆતના તાપમાન $T_0$ અને શરૂઆતના કદ $V_0$ પર રહેલા એક આદર્શ વાયુને એડિબેટિકલી (સમઉષ્મીય રીતે) $2 V_0$ કદ સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ વાયુને આઇસોથર્મલી (સમતાપી રીતે) $5 V_0$ કદ સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે અને ત્યારબાદ એડિબેટિકલી સંકુચિત કરવામાં આવે છે જેથી વાયુનું તાપમાન ફરીથી $T_0$ થઈ જાય. જો વાયુનું અંતિમ કદ $\alpha V_0$ હોય, તો અચળાંક $\alpha$ નું મૂલ્ય શોધો.