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Class 11 · Physics · Ch 11 Thermodynamicsकक्षा 11 · भौतिकी · अध्याय 11 ऊष्मागतिकीClass 11 · Physics · Ch 11 Thermodynamics

Carnot Engine & the Second Lawकार्नो इंजन और द्वितीय नियमCarnot Engine aur Second Law

2 isotherms + 2 adiabats · W = Q₁ − Q₂ · η = 1 − T₂/T₁2 समतापी + 2 रुद्धोष्म · W = Q₁ − Q₂ · η = 1 − T₂/T₁2 isotherms + 2 adiabats · W = Q₁ − Q₂ · η = 1 − T₂/T₁

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VP1234Q₁ in from T₁T₁ से Q₁ अंदरQ₁ in from T₁1 → 2: isothermal at T₁1 → 2: T₁ पर समतापीय1 → 2: T₁ par isothermal2 → 3: adiabatic2 → 3: रुद्धोष्म2 → 3: adiabaticW = Q₁ − Q₂W = Q₁ − Q₂W = Q₁ − Q₂Q₂ out to T₂T₂ को Q₂ बाहरQ₂ out to T₂4 → 1: adiabatic4 → 1: रुद्धोष्म4 → 1: adiabaticη = 1 − T₂/T₁η = 1 − T₂/T₁η = 1 − T₂/T₁3 → 4: isothermal at T₂3 → 4: T₂ पर समतापीय3 → 4: T₂ par isothermal🔍🔍

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Key points ✍️मुख्य बातें ✍️Key points ✍️

  • Reversible process — one that is quasi-static and non-dissipative; it can be retraced exactly.उत्क्रमणीय प्रक्रम — जो स्थैतिककल्प और अक्षयकारी (बिना क्षय) हो; उसे ठीक उल्टा किया जा सके।Reversible process — jo quasi-static aur non-dissipative ho; use bilkul ulta chalaya ja sake.
  • Irreversibility — comes from non-equilibrium states (free expansion, explosions) and dissipative effects (friction, viscosity).अनुत्क्रमणीयता — असाम्य अवस्थाओं (मुक्त प्रसार, विस्फोट) और क्षयकारी प्रभावों (घर्षण, श्यानता) से।Irreversibility — non-equilibrium states (free expansion, explosion) aur dissipative effects (friction, viscosity) se.
  • Kelvin–Planck statement — no process can have as its sole result complete conversion of absorbed heat into work.केल्विन–प्लांक कथन — कोई प्रक्रम ऐसा नहीं जिसका एकमात्र परिणाम ली गई ऊष्मा का पूरा कार्य में बदलना हो।Kelvin–Planck statement — koi process aisa nahi jiska akela result li gayi heat ka poora work mein badalna ho.
  • Clausius statement — no process can have as its sole result transfer of heat from a colder to a hotter object.क्लॉसियस कथन — कोई प्रक्रम ऐसा नहीं जिसका एकमात्र परिणाम ठंडी से गर्म वस्तु को ऊष्मा देना हो।Clausius statement — koi process aisa nahi jiska akela result thandi se garam cheez ko heat dena ho.
  • Carnot engine — a reversible heat engine working between two temperatures T₁ (hot) and T₂ (cold).कार्नो इंजन — दो तापों T₁ (गर्म) और T₂ (ठंडा) के बीच कार्य करने वाला उत्क्रमणीय ऊष्मा इंजन।Carnot engine — do temperatures T₁ (garam) aur T₂ (thanda) ke beech chalne wala reversible heat engine.
  • Carnot cycle — two isothermal processes joined by two adiabatic processes (Fig 11.9).कार्नो चक्र — दो समतापीय प्रक्रम, दो रुद्धोष्म प्रक्रमों से जुड़े (चित्र 11.9)।Carnot cycle — do isothermal processes, do adiabatic processes se jude (Fig 11.9).
  • Heat in — Q₁ = μRT₁ ln(V₂/V₁) during isothermal expansion at T₁.अंदर ऊष्मा — T₁ पर समतापीय प्रसार में Q₁ = μRT₁ ln(V₂/V₁)।Heat in — T₁ par isothermal expansion mein Q₁ = μRT₁ ln(V₂/V₁).
  • Heat out — Q₂ = μRT₂ ln(V₃/V₄) during isothermal compression at T₂.बाहर ऊष्मा — T₂ पर समतापीय संपीडन में Q₂ = μRT₂ ln(V₃/V₄)।Heat out — T₂ par isothermal compression mein Q₂ = μRT₂ ln(V₃/V₄).
  • Adiabatic steps — works in 2 → 3 and 4 → 1 are equal and opposite, μR(T₁ − T₂)/(γ − 1), so they cancel.रुद्धोष्म चरण — 2 → 3 और 4 → 1 के कार्य बराबर व विपरीत, μR(T₁ − T₂)/(γ − 1), अतः निरस्त।Adiabatic steps — 2 → 3 aur 4 → 1 ke works barabar aur ulte, μR(T₁ − T₂)/(γ − 1), isliye cancel.
  • Efficiency — η = W/Q₁ = 1 − Q₂/Q₁ = 1 − T₂/T₁ for a Carnot engine.दक्षता — कार्नो इंजन के लिए η = W/Q₁ = 1 − Q₂/Q₁ = 1 − T₂/T₁।Efficiency — Carnot engine ke liye η = W/Q₁ = 1 − Q₂/Q₁ = 1 − T₂/T₁.
  • Carnot’s theorem — (a) no engine between the same two temperatures is more efficient; (b) the efficiency is independent of the working substance.कार्नो प्रमेय — (a) समान दो तापों के बीच कोई इंजन अधिक दक्ष नहीं; (b) दक्षता कार्यकारी पदार्थ पर निर्भर नहीं।Carnot’s theorem — (a) same do temperatures ke beech koi engine zyada efficient nahi; (b) efficiency working substance par depend nahi.
  • Exam check — use kelvin in 1 − T₂/T₁; η is always less than 1 because some heat Q₂ must be rejected to the sink (second law).परीक्षा जाँच — 1 − T₂/T₁ में केल्विन लें; η सदा 1 से कम क्योंकि कुछ ऊष्मा Q₂ सिंक को देनी ही पड़ती है (द्वितीय नियम)।Exam check — 1 − T₂/T₁ mein kelvin lo; η hamesha 1 se kam kyunki kuch heat Q₂ sink ko deni hi padti hai (second law).

Source: NCERT Physics Class 11, Ch 11 Thermodynamics (Fig 11.9 Carnot cycle for a heat engine with an ideal gas as the working substance; Sections 11.9–11.11 Second law, reversible processes, Carnot engine). Notes and drawing: original work by Simple Learning Hub.स्रोत: NCERT भौतिकी कक्षा 11, अध्याय 11 ऊष्मागतिकी (चित्र 11.9 आदर्श गैस को कार्यकारी पदार्थ लेकर ऊष्मा इंजन का कार्नो चक्र; अनुभाग 11.9–11.11 द्वितीय नियम, उत्क्रमणीय प्रक्रम, कार्नो इंजन)। नोट्स और चित्र: Simple Learning Hub का मौलिक कार्य।Source: NCERT Physics Class 11, Ch 11 Thermodynamics (Fig 11.9 Carnot cycle for a heat engine with an ideal gas as the working substance; Sections 11.9–11.11 Second law, reversible processes, Carnot engine). Notes aur drawing: Simple Learning Hub ka original kaam.