વાયુના એડિબેટિક (નિરુદ્ધોષ્મ) વિસ્તરણમાં પ્રારંભિક અને અંતિમ તાપમાન અનુક્રમે $T_1$ અને $T_2$ છે. તો વાયુની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે?
$[R = \text{વાયુ અચળાંક}, \gamma = \text{એડિબેટિક ગુણોત્તર}]$

એક નાનો ગોળાકાર મોનોએટોમિક આદર્શ વાયુનો પરપોટો $\left(\gamma=\frac{5}{3}\right)$ $\rho_{\ell}$ ઘનતા ધરાવતા પ્રવાહીમાં ફસાયેલો છે (આકૃતિ જુઓ). ધારો કે પરપોટો પ્રવાહી સાથે કોઈ ઉષ્માની આપ-લે કરતો નથી. પરપોટામાં $n$ મોલ વાયુ છે. જ્યારે પરપોટો તળિયે હોય ત્યારે વાયુનું તાપમાન $T_0$ છે, પ્રવાહીની ઊંચાઈ $H$ છે અને વાતાવરણીય દબાણ $P_0$ છે (પૃષ્ઠતાણને અવગણો).
$1.$ જેમ પરપોટો ઉપરની તરફ ગતિ કરે છે, તેમ ઉત્પ્લાવક બળ સિવાય તેના પર નીચેના બળો કાર્ય કરે છે:
$(A)$ માત્ર ગુરુત્વાકર્ષણ બળ
$(B)$ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને પ્રવાહીના દબાણને કારણે લાગતું બળ
$(C)$ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ, પ્રવાહીના દબાણને કારણે લાગતું બળ અને પ્રવાહીની સ્નિગ્ધતાને કારણે લાગતું બળ
$(D)$ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ અને પ્રવાહીની સ્નિગ્ધતાને કારણે લાગતું બળ
$2.$ જ્યારે વાયુનો પરપોટો તળિયેથી $y$ ઊંચાઈ પર હોય, ત્યારે તેનું તાપમાન કેટલું હશે?
$(A)$ $T_0\left(\frac{P_0+\rho_{\ell} gH}{P_0+\rho_{\ell} gy}\right)^{2 / 5}$
$(B)$ $T_0\left(\frac{P_0+\rho_{\ell} g(H-y)}{P_0+\rho_{\ell} g H}\right)^{2 / 5}$
$(C)$ $T_0\left(\frac{P_0+\rho_{\ell} gH}{P_0+\rho_{\ell} gy}\right)^{3 / 5}$
$(D)$ $T_0\left(\frac{P_0+\rho_{\ell} g(H-y)}{P_0+\rho_{\ell} g H}\right)^{3 / 5}$
$3.$ વાયુના પરપોટા પર લાગતું ઉત્પ્લાવક બળ કેટલું છે (ધારો કે $R$ એ સાર્વત્રિક વાયુ અચળાંક છે):
$(A)$ $\rho_{\ell} nRgT_0 \frac{\left(P_0+\rho_{\ell} gH\right)^{2 / 5}}{\left(P_0+\rho_{\ell} gy\right)^{7 / 5}}$
$(B)$ $\frac{\rho_{\ell} nRgT_0}{\left(P_0+\rho_{\ell} gH\right)^{2 / 5}\left[P_0+\rho_{\ell} g(H-y)\right]^{3 / 5}}$
$(C)$ $\rho_{\ell} nRgT_0 \frac{\left(P_0+\rho_{\ell} g H\right)^{3 / 5}}{\left(P_0+\rho_{\ell} g(H-y)\right)^{8 / 5}}$
$(D)$ $\frac{\rho_{\ell} nRgT_0}{\left(P_0+\rho_{\ell} gH\right)^{3 / 5}\left[P_0+\rho_{\ell} g(H-y)\right]^{2 / 5}}$
પ્રશ્ન $1, 2,$ અને $3$ ના જવાબ આપો.

$N.T.P.$ પર એક મોલ દ્વિ-પરમાણ્વીય વાયુને તેના કદના અડધા ભાગ સુધી એડિબેટિકલી (સમઉષ્મીય રીતે) સંકોચવામાં આવે છે. જો $\gamma = 1.41$ હોય,તો વાયુ પર થયેલ કાર્ય આશરે ....... $J$ હશે.

$R$ ત્રિજ્યા ધરાવતા અને $T$ તાપમાને રહેલા એક ગોળાકાર કવચનો વિચાર કરો. તેની અંદર રહેલા બ્લેક બોડી રેડિયેશનને ફોટોનનો આદર્શ વાયુ ગણી શકાય,જેની એકમ કદ દીઠ આંતરિક ઉર્જા $E = \frac{U}{V} \propto T^4$ અને દબાણ $P = \frac{1}{3} \left( \frac{U}{V} \right)$ છે. જો આ કવચનું એડિબેટિક વિસ્તરણ થાય,તો $T$ અને $R$ વચ્ચેનો સંબંધ શું હશે?

એક એડિબેટિક વિસ્તરણમાં, એક મોલ આદર્શ મોનોએટોમિક વાયુ $(\gamma = 5/3)$ નું તાપમાન $60 \text{ K}$ થી ઘટીને $50 \text{ K}$ થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં વાયુ દ્વારા થયેલ કાર્ય કેટલું હશે ($\text{ J}$ માં)? (સાર્વત્રિક વાયુ અચળાંક $R = 8.3 \text{ J mol}^{-1} \text{ K}^{-1}$ લો)

એક મોનોએટોમિક વાયુ $\left( \gamma = \frac{5}{3} \right)$ ને અચાનક તેના મૂળ કદના $\frac{1}{8}$ ભાગ જેટલું સંકોચવામાં આવે છે. તો વાયુનું દબાણ તેના પ્રારંભિક દબાણ કરતા કેટલા ગણું થશે?