$ {V_0} $ કદ ધરાવતા સમોષ્મી નળાકાર પાત્રને $A$ આડછેદનું ક્ષેત્રફળ ધરાવતા પિસ્ટન વડે બે સમાન ભાગમાં વિભાજીત કરેલ છે.ડાબી બાજુમાં $P_1$ દબાણે અને $T_1$ તાપમાને, જયારે જમણી બાજુમાં $P_2$ દબાણે અને $T_2$ તાપમાને આદર્શ વાયુ $ ({C_P}/{C_V} = \gamma ) $ ભરેલ છે.પિસ્ટનનું સૂક્ષ્મ સ્થાનાંતર $x$ જમણી બાજુ કરાવીને છોડી દેતાં સમતોલનમાં આવે, ત્યારે બંને ભાગનું દબાણ કેટલુ થાય?
  • A$ {P_2} $
  • B$ {P_1} $
  • C$ \frac{{{P_1}{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2}} \right)}^\gamma }}}{{{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} + Ax} \right)}^\gamma }}} $
  • D$ \frac{{{P_2}{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2}} \right)}^\gamma }}}{{{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} + Ax} \right)}^\gamma }}} $
Diffcult
Download our app for free and get startedPlay store
c
(c) As finally the piston is in equilibrium, both the gases must be at same pressure \({P_f}\).

It is given that displacement of piston be in final state \(x\) and if \(A\) is the area of cross-section of the piston.

Hence the final volumes of the left and right part finally can be given by figure as

\({V_L} = \frac{{{V_0}}}{2} + Ax\) and \({V_R} = \frac{{{V_0}}}{2} - Ax\)

As it is given that the container walls and the piston are adiabatic in left side and the gas undergoes adiabatic expansion and on the right side the gas undergoes adiabatic compressive.

Thus we have for initial and final state of gas on left side

\({P_1}{\left( {\frac{{{V_0}}}{2}} \right)^\gamma } = {P_f}{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} + Ax} \right)^\gamma }\)                      ..... \((i)\) 

Similarly for gas in right side, we have \({P_2}{\left( {\frac{{{V_0}}}{2}} \right)^\gamma } = {P_f}{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} - Ax} \right)^\gamma }\)                            ..... \((ii)\)

From eq. \((i)\) and \((ii)\) 

\(\frac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = \frac{{{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} + Ax} \right)}^\gamma }}}{{{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2} - Ax} \right)}^\gamma }}}\) ==> \(Ax = \frac{{{V_0}}}{2}\frac{{\left[ {P_1^{1/\gamma } - P_2^{1/\gamma }} \right]}}{{\left[ {P_1^{1/\gamma } + P_2^{1/\gamma }} \right]}}\)

Now from equation \((i)\)

\({P_f} = \frac{{{P_1}{{\left( {\frac{{{V_0}}}{2}} \right)}^\gamma }}}{{{{\left[ {\frac{{{V_0}}}{2} + Ax} \right]}^\gamma }}}\)

art

Download our app
and get started for free

Experience the future of education. Simply download our apps or reach out to us for more information. Let's shape the future of learning together!No signup needed.*

Similar Questions

  • 1
    $P$ દબાણ અને $V$ કદના એક પરમાણ્વિક વાયુને પ્રથમ સમતાપીય રીતે વિસ્તરણ કરીને કદ $2V$ સુઘી અને પછી સમોષ્મી રીતે કદ $16 V $ કરે છે. વાયુનું અંતિમ દબાણ કેટલું થશે? ($\gamma = \frac{5}{3}$ લો)
    View Solution
  • 2
    સાચી પરિસ્થિતિ માટે સાચી થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયા પસંદ કરો. આપેલ ટેબલમાં $\Delta Q$ એ આપેલ ઉષ્મા, $\Delta W$ એ કાર્ય અને $\Delta U$ એ તંત્રની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર છે.
    પ્રક્રિયા પરિસ્થિતિ
    $(I)$ સમોષ્મી $(A)\; \Delta W =0$
    $(II)$ સમતાપી $(B)\; \Delta Q=0$
    $(III)$ સમકદ $(C)\; \Delta U \neq 0, \Delta W \neq 0 \Delta Q \neq 0$
    $(IV)$ સમદાબી $(D)\; \Delta U =0$
    View Solution
  • 3
    કાર્નોટ ચક્ર $P-V$ આલેખમાં દોરેલ છે. ક્યો ભાગ સમતાપી પ્રસરણ રજૂ કરે છે ?
    View Solution
  • 4
    કોઈ તંત્ર $2 \,Kcal$ ઉષ્મા શોષીને $500\; J$ કાર્ય કરતું હોય, તો તંત્રની આંતરિક ઊર્જામાં ...... $J$ ફેરફાર થાય.
    View Solution
  • 5
    નીચા તાપમાન માટે એક ધાતુની વિશિષ્ટ ઉષ્મા $C _{ p }$ નું સૂત્ર $32\left(\frac{ T }{400}\right)^{3}\;kJk ^{-1} kg ^{-1}$ છે. આ ધાતુના બનેલા એક $100\; g$ ના પાત્રને ઓરડાના તાપમાને $(27^oC$), $20\;K$ થી $4\; K$ સુધી એક ખાસ રેફ્રિજરેટર દ્વારા ઠંડુ કરવામાં આવે છે. આ પાત્રને ઠંડુ પાડવા માટે કેટલું કાર્ય કરવું પડે?
    View Solution
  • 6
    આકૃતિમાં દર્શાવેલ ચક્રિય પ્રક્રિયામાં થયેલ કાર્ય ..... છે.
    View Solution
  • 7
    વિધાન : જ્યારે ઠંડા પીણાની બોટલ ખોલવામાં આવે ત્યારે ઢાંકણા આગળ થોડોક ધુમ્મસ દેખાય છે.

    કારણ : વાયુનું સમોષ્મી વિસ્તરણ તાપમાન ઘટાડે છે તેથી પાણીની વરાળનું ઘનીકરણ (condensation) થાય છે.

    View Solution
  • 8
    $n\, mole$ આદર્શ વાયુ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે $A \to B$ પ્રક્રિયા કરે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન મહત્તમ તાપમાન કેટલું હશે?
    View Solution
  • 9
    એક વૈજ્ઞાનિક કહે છે કે તેના એન્જિનની કાર્યક્ષમતા જે $127^oC$ સ્ત્રોત અને $27^oC$ ઠારણ વચ્ચે કાર્ય કરે છે, તે $26\%$ છે, તો .... 
    View Solution
  • 10
    સમતાપી અને સમોષ્મી પ્રક્રિયાના આલેખનો ઢાળ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે પૈકી કયો છે? 
    View Solution