$\gamma = 1.4$ ધરાવતા એક મોલ આદર્શ વાયુનું એડિબેટિકલી (adiabatic) સંકોચન કરવામાં આવે છે જેથી તેનું તાપમાન $27^{\circ}C$ થી વધીને $35^{\circ}C$ થાય છે. વાયુની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર ....... $J$ છે $(R = 8.3 \, J/mol \cdot K)$.

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.

એડિબેટિક (adiabatic) પ્રક્રિયામાં વાયુના નિરપેક્ષ તાપમાન $(T)$ અને દબાણ $(P)$ વચ્ચેનો સંબંધ શું છે?

$27^\circ C$ તાપમાને એક વાયુનું અચાનક સંકોચન કરવામાં આવે છે જેથી તેનું દબાણ મૂળ દબાણના $1/8$ ગણું થાય છે. વાયુનું તાપમાન કેટલું હશે? $(\gamma = 5/3)$

નીચે બે વિધાનો આપેલા છે:
વિધાન-$I$: જ્યારે $\mu$ જથ્થાનો આદર્શ વાયુ અવસ્થા $(P_1, V_1, T_1)$ થી અવસ્થા $(P_2, V_2, T_2)$ સુધી એડિબેટિક (સમઉષ્મીય) ફેરફાર અનુભવે છે,ત્યારે થયેલ કાર્ય $W = \frac{\mu R(T_2 - T_1)}{1 - \gamma}$ છે,જ્યાં $\gamma = \frac{C_P}{C_V}$ અને $R$ એ સાર્વત્રિક વાયુ અચળાંક છે.
વિધાન-$II$: ઉપરના કિસ્સામાં,જ્યારે વાયુ પર કાર્ય કરવામાં આવે છે,ત્યારે વાયુનું તાપમાન વધશે.
નીચે આપેલા વિકલ્પોમાંથી સાચો જવાબ પસંદ કરો:

એક મોનોએટોમિક વાયુ $(\gamma = 5/3)$ ને અચાનક તેના મૂળ કદના $1/8$ ભાગ સુધી એડિબેટિકલી સંકુચિત કરવામાં આવે છે,તો વાયુનું દબાણ કેટલું બદલાશે?