তাপ ইঞ্জিনের সমস্যার ৯টি উদাহরণ (তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের প্রয়োগ)
এক চক্রে একটি ইঞ্জিন উচ্চ-তাপমাত্রার আধার থেকে ৩০০০ জুল তাপ শোষণ করে এবং নিম্ন-তাপমাত্রার আধারে ১০০০ জুল তাপ বর্জন করে। তাপ ইঞ্জিনটির দক্ষতা নির্ণয় করুন।
আলোচনা
তাপ ইঞ্জিন এই পৃষ্ঠার প্রশ্নগুলিতে ব্যবহৃত 'কার্নো' শব্দটি কার্নো ইঞ্জিনের সমার্থক নয়। কার্নো ইঞ্জিন হলো একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিন এবং এর অস্তিত্ব কেবল তাত্ত্বিকভাবেই রয়েছে। এর বিপরীতে, এই প্রশ্নে উল্লিখিত তাপ ইঞ্জিনটি একটি বাস্তব তাপ ইঞ্জিন, কোনো তাত্ত্বিক তাপ ইঞ্জিন (কার্নো ইঞ্জিন) নয়।
এটা জানা আছে :
শোষিত তাপ (QH) = ১৬ জুল
তাপ নির্গত (Q)L) = ১৬ জুল
যন্ত্র দ্বারা উৎপাদিত কাজ (W) = ২০০০ – ১২০০ = ৮০০ জুল
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা (e)
জওয়াব :
২. একটি তাপ ইঞ্জিন এক চক্রে ২০০০ জুল কাজ উৎপন্ন করে এবং ৫০০ জুল তাপ বর্জন করে। ইঞ্জিনটির কর্মদক্ষতা হলো…
আলোচনা
এটা জানা আছে :
যন্ত্র দ্বারা উৎপাদিত কাজ (W) = ২০০০ জুল
তাপ নির্গত (Q)L) = ১৬ জুল
শোষিত তাপ (QH) = ২০০০ + ৫০০০ = ৭০০০ জুল
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা (e)
জওয়াব :
৩. একটি গাড়ির ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা ৩০%। যদি ইঞ্জিনটি প্রতি চক্রে ১০,০০০ জুল কাজ উৎপন্ন করে, তবে প্রতি চক্রে ইঞ্জিনটি থেকে কী পরিমাণ তাপ বর্জিত হয়?
আলোচনা
এটা জানা আছে :
দক্ষতা (e) = ৩০% = ৩০/১০০ = ০.৩
যন্ত্র দ্বারা উৎপাদিত কাজ (W) = ২০০০ জুল
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে প্রতিটি চক্রে ইঞ্জিন দ্বারা নির্গত তাপ (Q)L)
জওয়াব :
শোষিত তাপ (Q) গণনা করুন।Hতাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা সূত্র (e) ব্যবহার করে:
প্রতি চক্রে অপসারিত তাপ (QL) = শোষিত তাপ (QH) – সৃষ্ট কাজ (W)
QL = ১০,০০০ জুল – ৩,০০০ জুল
QL = ২,৩৭৬,০০০ জুল
তাপীয় ইঞ্জিনের দক্ষতা, কার্নো ইঞ্জিন
৪. একটি তাপ ইঞ্জিন উচ্চ-তাপমাত্রার আধার থেকে ৩,০০০ জুল তাপ শোষণ করে এবং নিম্ন-তাপমাত্রার আধারে ২,৪০০ জুল তাপ বর্জন করে। ইঞ্জিনটির দক্ষতা হলো ….
এ. ১০%
খ. ২০%
সি. ২৫%
ডি. ৩০%
ই. ৩৫%
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
QH = ৩০০০ জুল, QL = ২৫ জুল।
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
একটি তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা (e) কত?
জওয়াব :
সঠিক উত্তরটি হলো C।
৫. একটি কার্নো ইঞ্জিনে ৩০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার একটি উচ্চ তাপমাত্রার আধার রয়েছে। oসি এবং নিম্ন তাপমাত্রার জলাধার ১২৭ oগ. যন্ত্রটির কর্মদক্ষতা হলো…
এ. ১০%
খ. ২০%
সি. ২৫%
ডি. ৩০%
ই. ৩৫%
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
TL = 80oC = (80 + 273) K = 353 K
TH = 300oC = (300 + 273) K = 573 K
যদি তাপমাত্রা সেলসিয়াস এককে জানা থাকে, তবে এটিকে কেলভিন এককে রূপান্তর করতে হবে (কেলভিন হলো তাপমাত্রার আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি)।
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা (e) কত?
জওয়াব :
সঠিক উত্তরটি হলো A।
৬. কার্নো ইঞ্জিনের রিজার্ভারের উচ্চ তাপমাত্রা ৬০০ কেলভিন এবং এর কর্মদক্ষতা ৬০%। ৭০% কর্মদক্ষতা অর্জন করতে হলে, কার্নো ইঞ্জিনের রিজার্ভারের উচ্চ তাপমাত্রা অবশ্যই...
এ. ১,৬০০ কেলভিন
খ. ২,০০০ কেলভিন
সি. ২,৪০০ কেলভিন
ডি. ৪,০০০ কেলভিন
ই. ৬,৪০০ কেলভিন
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
ডেটা ২ : টিH = ৬০০ কেলভিন, e = ৬০%
ডেটা ২ : টিH = …. K ?, e = ৭০ %
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
উচ্চ তাপমাত্রা (TH)
জওয়াব :
ডেটা ১ ব্যবহার করে সর্বনিম্ন তাপমাত্রা (T) গণনা করুন।L).
টি ব্যবহার করুনL এবং উচ্চ তাপমাত্রা (T) গণনা করার জন্য ডেটা 2H):
৭০% দক্ষতা অর্জনের জন্য সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ৮০০ কেলভিন।
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৭. নিচে কার্নো ইঞ্জিনের PV লেখচিত্রটি দেখুন। যদি W = ৫০০০ জুল হয়, তাহলে প্রতি চক্রে ইঞ্জিন দ্বারা নির্গত তাপের পরিমাণ হলো...
এ. ১৫৮,৪০০ জুল
বি. ৯৫০,৪০০ জুল
সি. ৫,৮৬০,৮০০ জুল
ডি. ৯,৫০৪,০০০ জুল
ই. ৪ জুল
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
W = ৪০০ জুল
TH = 780 কে
TL = 320 কে
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
Q2 ?
জওয়াব :
কার্নোট ইঞ্জিনের দক্ষতা:
e = 1 – (TL/TH) = ১ – (৩৮০/৮২০) = ১ – ০.৪৬ = ০.৫৪
তাপের মাত্র ৫৯% কাজ করতে ব্যবহৃত হয়। এই তথ্য ব্যবহার করে কার্নো ইঞ্জিন দ্বারা শোষিত তাপ (Q) গণনা করুন।1).
(0,59)(Q1) = ১৬ জুল
Q1 = ৫০০০ জুল/০.৫৯ = ৮৪৭৫ জুল
ইঞ্জিন দ্বারা শোষিত তাপের পরিমাণ হলো ৮৪৭৫ জুল।
প্রতি চক্রে ইঞ্জিন থেকে নির্গত তাপের পরিমাণ:
W = Q1 - প্রশ্ন2
৫০০০ জুল = ৮৪৭৫ জুল – Q2
Q2 = ১০,০০০ জুল – ৩,০০০ জুল
Q2 = ২,৩৭৬,০০০ জুল
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৮. নিচে কার্নো ইঞ্জিনের PV ডায়াগ্রামটি দেখুন! যদি শোষিত তাপ (Q1) = ৮০০০ জুল হলে, কার্নো ইঞ্জিন দ্বারা কৃত কাজ হলো…
এ. ৩৫০ জুল
বি. ২৫০ জে
সি. ১৫০ জুল
ডি. ১০০ জে
ই. ৮,০০০ জুল
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
Q1 = ৬০০ জুল
TH = 820 কে
TL = 380 কে
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
W ?
জওয়াব :
কার্নোট ইঞ্জিনের দক্ষতা:
e = 1 – (TL/TH) = ১ – (৩৮০/৮২০) = ১ – ০.৪৬ = ০.৫৪
তাপের মাত্র ৫৪% কাজ করতে ব্যবহৃত হয়। এই তথ্য ব্যবহার করে কার্নো ইঞ্জিন দ্বারা কৃত কাজ (W) গণনা করুন।
(0,59)(8000) = 4720 জুল
কার্নো ইঞ্জিন দ্বারা কৃত কাজ হলো ৪৭২০ জুল।
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৯. একটি কার্নো ইঞ্জিন ৫২০° সেলসিয়াস তাপমাত্রার একটি আধারের মধ্যে কাজ করে। oসি এবং শীতল জলাধার ১১০ oগ. যদি যন্ত্রটি উষ্ণ আধার থেকে ৩০০০ জুল তাপ শোষণ করে, তাহলে যন্ত্রটি থেকে বর্জিত তাপের পরিমাণ হলো...
এ. ২,২৫০ জুল
খ. ১০ জুল
সি. ১০০০ মিনিট
ডি. ৪ জুল
ই. ২ জুল
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
TH = ২০ + ২৭৩ = ২৯৩ কেলভিন
TL = ২০ + ২৭৩ = ২৯৩ কেলভিন
Q1 = ৬০০ জুল
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
Q2 = … ?
জওয়াব :
কার্নোট ইঞ্জিনের দক্ষতা:
e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52
এই তথ্য ব্যবহার করে ইঞ্জিন দ্বারা কৃত কাজ (W) গণনা করুন।
(0,52)(3000) = 1560 জুল
যন্ত্রটি দ্বারা কৃত কাজ হলো ১৫৬০ জুল।
ইঞ্জিন থেকে নির্গত তাপের পরিমাণ:
Q2 = ১০,০০০ জুল – ৩,০০০ জুল
Q2 = ২,৩৭৬,০০০ জুল
ইঞ্জিন থেকে নির্গত তাপের পরিমাণ ১৪৪০ জুল।
