આકૃતિમાં દર્શાવેલ ચક્રની કાર્યક્ષમતા (જે એક આઈસોબાર,એક એડિયાબેટ અને એક આઈસોથર્મની બનેલી છે) $50 \%$ છે. આ ચક્રમાં પ્રાપ્ત થયેલા મહત્તમ અને ન્યૂનતમ તાપમાન વચ્ચેનો ગુણોત્તર $x$ નીચેનામાંથી કયા સંબંધનું પાલન કરે છે (કાર્યકારી પદાર્થ આદર્શ વાયુ છે):

એક ગેસને ગતિશીલ ઘર્ષણરહિત પિસ્ટન ધરાવતા સિલિન્ડરમાં બંધ કરવામાં આવ્યો છે. તેની પ્રારંભિક થર્મોડાયનેમિક સ્થિતિ $P_i = 10^5 \text{ Pa}$ અને કદ $V_i = 10^{-3} \text{ m}^3$ થી બદલાઈને અંતિમ સ્થિતિ $P_f = (1/32) \times 10^5 \text{ Pa}$ અને $V_f = 8 \times 10^{-3} \text{ m}^3$ થાય છે, જે એક એડિબેટિક ક્વોસી-સ્ટેટિક પ્રક્રિયા છે, જેમાં $P^3 V^5 = \text{constant}$ છે. બીજી થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયાનો વિચાર કરો જે સિસ્ટમને સમાન પ્રારંભિક સ્થિતિમાંથી સમાન અંતિમ સ્થિતિમાં બે તબક્કામાં લાવે છે: $P_i$ પર આઇસોબેરિક વિસ્તરણ, ત્યારબાદ $V_f$ કદ પર આઇસોકોરિક (આઇસોવોલ્યુમેટ્રિક) પ્રક્રિયા. બે-તબક્કાની પ્રક્રિયામાં સિસ્ટમને આપવામાં આવેલી ગરમી આશરે કેટલી છે: ($\text{ J}$ માં)

એક $m$ દળનો નાનો કણ એક ભારે, પોલી અને સીધી નળીમાં નળીની અક્ષ પર ગતિ કરે છે અને બંને છેડે સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ અનુભવે છે. નળીમાં કોઈ ઘર્ષણ નથી અને તે એક છેડે સપાટ સપાટી દ્વારા બંધ છે જ્યારે બીજો છેડો આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ ભારે હલનચલન કરી શકે તેવા સપાટ પિસ્ટન સાથે જોડાયેલ છે. જ્યારે પિસ્ટનનું બંધ છેડાથી અંતર $L = L_0$ હોય ત્યારે કણની ઝડપ $v = v_0$ છે. પિસ્ટનને ખૂબ જ ઓછી ઝડપ $V$ થી અંદરની તરફ ખસેડવામાં આવે છે જેથી $V \ll \frac{dL}{L} v_0$, જ્યાં $dL$ એ પિસ્ટનનું અત્યંત નાનું સ્થાનાંતર છે. નીચેનામાંથી કયું/કયા વિધાન સાચું/સાચા છે?
$(1)$ જે દરે કણ પિસ્ટન સાથે અથડાય છે તે $v / (2L)$ છે
$(2)$ પિસ્ટન સાથેની દરેક અથડામણ પછી, કણની ઝડપ $2V$ જેટલી વધે છે
$(3)$ જ્યારે પિસ્ટનને $L_0$ થી $L_0 / 2$ સુધી અંદરની તરફ ખસેડવામાં આવે ત્યારે કણની ગતિ ઊર્જા $4$ ના ગુણાંકમાં વધે છે
$(4)$ જો પિસ્ટન $dL$ જેટલું અંદરની તરફ ખસે, તો કણની ઝડપ $v \frac{dL}{L}$ જેટલી વધે છે

આપેલ $P-V$ આલેખમાં,વાયુ સમતાપી પ્રક્રિયા $ab$ માં $5 \, J$ કાર્ય કરે છે અને સમોષ્મી પ્રક્રિયા $bc$ માં $4 \, J$ કાર્ય કરે છે. તો સીધા પથ $c$ થી $a$ માં વાયુની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર કેટલો હશે ($, J$ માં)?

અચળ દબાણે દ્વિ-પરમાણ્વિક વાયુને ઉષ્મા આપવામાં આવે છે. $\Delta Q: \Delta U: \Delta W$ નો ગુણોત્તર કેટલો થાય?
[આપેલ છે $\rightarrow \Delta Q=$ આપેલી ઉષ્મા,$\Delta U=$ આંતરિક ઉર્જામાં ફેરફાર,$\Delta W$ $=$ કરેલું કાર્ય]

$P-V$ આલેખ પર એક વાયુને પ્રારંભિક અવસ્થાથી અંતિમ અવસ્થા સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે. આ પથ $(i)$ $50 J$ કાર્ય ધરાવતું સમતાપી વિસ્તરણ,$(ii)$ એક સમોષ્મી વિસ્તરણ અને $(iii)$ $20 J$ કાર્ય ધરાવતું સમતાપી વિસ્તરણનો બનેલો છે. જો વાયુની આંતરિક ઊર્જામાં $-30 J$ નો ફેરફાર થતો હોય,તો સમોષ્મી વિસ્તરણ દરમિયાન વાયુ દ્વારા થયેલું કાર્ય કેટલું હશે ($J$ માં)?