প্রবন্ধ তাপগতিবিদ্যার প্রক্রিয়া : সমতাপীয় রুদ্ধতাপীয় সমআয়তনীয় সমচাপীয়
তাপগতিবিদ্যার চারটি প্রক্রিয়া রয়েছে, যথা সমতাপীয়, সমায়তন, সমচাপীয় এবং রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া।
সমতাপীয় প্রক্রিয়া (স্থির তাপমাত্রা)
সমতাপীয় প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমের তাপমাত্রা স্থির রাখা হয়। তাত্ত্বিকভাবে, বিশ্লেষিত সিস্টেমটি একটি আদর্শ গ্যাস। আদর্শ গ্যাসের তাপমাত্রা আদর্শ অভ্যন্তরীণ গ্যাস শক্তির (U = 3/2 n RT) সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। T পরিবর্তিত হয় না, তাই U-ও পরিবর্তিত হয় না। সুতরাং, সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় প্রয়োগ করলে, তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের সমীকরণটি দাঁড়ায়:
Δ U = Q – W
অভ্যন্তরীণ শক্তির কোনো পরিবর্তন হয় না, তাই Δ U = 0।
0 = Q – W
Q=W
এই সমীকরণ অনুসারে, সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় (স্থির তাপমাত্রা), সিস্টেমে যোগ করা তাপ (Q) সিস্টেম কর্তৃক কাজ (W) সম্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়।
সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ ও আয়তনের পরিবর্তন নিচের গ্রাফটিতে দেখানো হয়েছে:
প্রথম সিস্টেমের আয়তন = V1 (স্বল্প আয়তন) এবং সিস্টেমের চাপ = P1 (বৃহৎ চাপ)। সিস্টেমের তাপমাত্রা স্থির থাকার জন্য, সিস্টেমে তাপ যোগ করার পর সিস্টেমটি প্রসারিত হয় এবং পরিবেশের উপর কাজ করে। পরিবেশের উপর কাজ করার পর, সিস্টেমের আয়তন V-তে পরিবর্তিত হয়।2 (সিস্টেমের আয়তন বৃদ্ধি পায়) এবং সিস্টেমের চাপ P-তে পরিবর্তিত হয়2 (সিস্টেমের চাপ হ্রাস)। গ্রাফটির আকৃতি বক্রাকার, কারণ প্রক্রিয়া চলাকালীন সিস্টেমের চাপ নিয়মিতভাবে পরিবর্তিত হয় না। সিস্টেম দ্বারা কৃত কাজের পরিমাণ = ছায়াচ্ছন্ন এলাকা।
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে কোনো তাপ যোগ হয় না বা সিস্টেম থেকে কোনো তাপ বেরিয়ে যায় না (Q = 0)। রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া সু-বিচ্ছিন্ন বদ্ধ সিস্টেমে ঘটতে পারে। একটি সু-অন্তরক বদ্ধ সিস্টেমের ক্ষেত্রে, সাধারণত সিস্টেমে কোনো তাপ প্রবেশ করে না বা সিস্টেম থেকে কোনো তাপ বেরিয়ে যায় না। রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া এমন বদ্ধ সিস্টেমেও ঘটতে পারে যা বিচ্ছিন্ন নয়।
এক্ষেত্রে, প্রক্রিয়াটি দ্রুত সম্পন্ন করতে হবে যাতে সিস্টেমে তাপ প্রবাহিত না হয় বা সিস্টেম থেকে তাপ বেরিয়ে না যায়। যদি এটি একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় প্রয়োগ করা হয়, তাহলে তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের সমীকরণ পরিবর্তিত হবে:
Δ U = Q – W
সিস্টেমের ভিতরে বা বাইরে কোনো তাপ প্রবেশ করে না, তাই Q = 0।
Δ U = 0 – W
Δ U = -W
যদি সিস্টেমটিকে দ্রুত চাপ দেওয়া হয় (সিস্টেমের উপর কাজ করা হয়), তাহলে কৃত কাজ ঋণাত্মক হয়। যেহেতু W ঋণাত্মক, তাই U ধনাত্মক হয় (সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি পায়)। বিপরীতক্রমে, যদি সিস্টেমটি দ্রুত প্রসারিত হয় (সিস্টেম কাজ করে), তাহলে W ধনাত্মক হয়। যেহেতু W ধনাত্মক, তাই U ঋণাত্মক হয় (সিস্টেমের শক্তি হ্রাস পায়)। সিস্টেমের (আদর্শ গ্যাস) শক্তি তাপমাত্রার সমানুপাতিক (U = 3/2 n RT), সুতরাং যদি সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি পায় তবে সিস্টেমের তাপমাত্রাও বৃদ্ধি পায়। বিপরীতক্রমে, যদি সিস্টেমের শক্তি হ্রাস পায়, তাহলে সিস্টেমের তাপমাত্রা হ্রাস পায়।
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ ও আয়তনের পরিবর্তন নিচের গ্রাফটিতে দেখানো হয়েছে:
এই গ্রাফের রুদ্ধতাপীয় রেখা (রেখা ১-২) সমতাপীয় রেখার (রেখা ১-৩) চেয়ে বেশি খাড়া। এই খাড়া হওয়ার পার্থক্যটি দেখায় যে, একই পরিমাণ আয়তন বৃদ্ধির জন্য, সমতাপীয় প্রক্রিয়ার তুলনায় রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ বেশি হ্রাস পায়। রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ বেশি হ্রাস পায় কারণ যখন রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ ঘটে, তখন সিস্টেমের তাপমাত্রাও হ্রাস পায়। তাপমাত্রা চাপের সমানুপাতিক, তাই যদি সিস্টেমের তাপমাত্রা কমে যায়, তাহলে সিস্টেমের চাপও কমে যায়। সমতাপীয় প্রক্রিয়ার বিপরীতে, সিস্টেমের তাপমাত্রা সর্বদা স্থির থাকে। সুতরাং, সমতাপীয় প্রক্রিয়ায়, তাপমাত্রা চাপের হ্রাসকে প্রভাবিত করে না।
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার একটি উদাহরণ অভ্যন্তরীণ দহন ইঞ্জিনে দেখা যায়, যেমন ডিজেল ইঞ্জিন এবং গ্যাসোলিন ইঞ্জিন। ডিজেল ইঞ্জিনে, সিলিন্ডারের মধ্যে বাতাস প্রবেশ করানো হয় এবং পিস্টন ব্যবহার করে সিলিন্ডারের ভেতরের বাতাসকে দ্রুত চাপ দেওয়া হয় (বাতাসের উপর কাজ করা হয়)। রুদ্ধতাপীয় সংকোচন প্রক্রিয়া (সিস্টেমের আয়তন হ্রাস) বক্ররেখা ২-১ দ্বারা চিত্রিত করা হয়েছে। দ্রুত রুদ্ধতাপীয় চাপের কারণে তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। একই সময়ে, ইনজেক্টরের মাধ্যমে সিলিন্ডারে ডিজেল স্প্রে করা হয় এবং মিশ্রণটি তাৎক্ষণিকভাবে জ্বলে ওঠে। গ্যাসোলিন ইঞ্জিনে, বাতাস এবং গ্যাসোলিনের একটি মিশ্রণ সিলিন্ডারে প্রবেশ করানো হয় এবং তারপর পিস্টন ব্যবহার করে দ্রুত চাপ দেওয়া হয়। যেহেতু এটিকে দ্রুত রুদ্ধতাপীয়ভাবে ধাক্কা দেওয়া হয়, তাই তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। একই সময়ে, স্পার্ক প্লাগ জ্বলে ওঠে যাতে দহন প্রক্রিয়া সম্পন্ন হয়।
আইসোকোরিক প্রক্রিয়া (স্থির আয়তন)
সমায়তনিক প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমের আয়তন স্থির রাখা হয়। যেহেতু সিস্টেমের আয়তন সর্বদা স্থির থাকে, তাই সিস্টেম পরিবেশের উপর কোনো কাজ করতে পারে না। পরিবেশও সিস্টেমের উপর কোনো কাজ করতে পারে না। সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় প্রয়োগ করা হলে, তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের সমীকরণটি পরিবর্তিত হয়ে দাঁড়ায়:
Δ U = Q – W
সিস্টেমটি পরিবেশের উপর কাজ করে না, তাই W = 0
Δ U = Q – 0
Δ U = Q
এই ফলাফল থেকে আমরা এই সিদ্ধান্তে আসতে পারি যে, সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় (স্থির আয়তন), সিস্টেমে যোগ করা তাপ (Q) সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি করতে ব্যবহৃত হয়। সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ এবং আয়তনের পরিবর্তন নিচের গ্রাফের মাধ্যমে দেখানো হয়েছে:
প্রথমে, সিস্টেমের চাপ = p₁ ( কম চাপ)। সিস্টেমের অতিরিক্ত তাপের কারণে সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি পায়। সিস্টেমের শক্তি বাড়ার সাথে সাথে সিস্টেমের তাপমাত্রা (আদর্শ গ্যাস) বৃদ্ধি পায় (U = 3/2 n RT)। তাপমাত্রা চাপের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। সুতরাং, যদি সিস্টেমের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তাহলে সিস্টেমের চাপও বৃদ্ধি পায় (p₂ ) । সিস্টেমের আয়তন স্থির থাকায় কোনো কাজ করা হয় না (কোনো ছায়াচ্ছন্ন এলাকা নেই)।
সমায়তনিক প্রক্রিয়ায়, সিস্টেম পরিবেশের উপর কোনো কাজ করতে পারে না। একইভাবে, পরিবেশও সিস্টেমের উপর কোনো কাজ করতে পারে না। এর কারণ হলো, সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের আয়তন সর্বদা স্থির থাকে। কিছু নির্দিষ্ট ধরনের কাজ আছে যেগুলোতে আয়তনের কোনো পরিবর্তন হয় না। তাই সিস্টেমের আয়তন পরিবর্তিত না হলেও, সিস্টেমের উপর কাজ করা সম্ভব। উদাহরণস্বরূপ, একটি বদ্ধ পাত্রের মধ্যে একটি পাখা ও একটি ব্যাটারি আছে। ব্যাটারির শক্তি ব্যবহার করে পাখাটি ঘুরতে পারে। এক্ষেত্রে, পাখা, ব্যাটারি এবং পাত্রের ভেতরের বাতাসকে সিস্টেম হিসেবে বিবেচনা করা হয়।
যখন পাখাটি ঘোরে, তখন এটি পাত্রের মধ্যে কাজ করে। একই সাথে, পাখার গতিশক্তি বাতাসে শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। ব্যাটারির বৈদ্যুতিক শক্তি অবশ্যই কমে যায়, কারণ এটি বাতাসের শক্তিতে রূপান্তরিত হয়েছে। এই উদাহরণটি দেখায় যে সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় (যেখানে আয়তন সর্বদা স্থির থাকে), সিস্টেমের উপর কাজ করা সম্ভব (যে কাজে আয়তনের পরিবর্তন হয় না)।
সমচাপীয় প্রক্রিয়া (ধ্রুব চাপ)
সমচাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের চাপ স্থির রাখা হয়। চাপ স্থির থাকায়, এই প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন ( ΔU ), তাপ (Q) এবং কাজ (W) শূন্য হয় না। সুতরাং, তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের কোনো পরিবর্তন হয় না।
ΔU = Q−W
সমচাপীয় প্রক্রিয়ায় চাপ ও গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন নিচের গ্রাফটিতে দেখানো হয়েছে:
প্রথমত, সিস্টেমের আয়তন = V1 (স্বল্প আয়তন)। যেহেতু চাপ স্থির রাখা হয়, তাই সিস্টেমে তাপ যোগ করার পর সিস্টেমটি প্রসারিত হয় এবং পারিপার্শ্বিকের উপর কাজ করে। পারিপার্শ্বিকের উপর কাজ করার পর সিস্টেমের আয়তন V-তে পরিবর্তিত হয়।2 (সিস্টেমের আয়তন বৃদ্ধি পায়)। সিস্টেম দ্বারা সম্পাদিত কাজের (W) পরিমাণ = ছায়াচ্ছন্ন ক্ষেত্রফল।
প্রশ্ন ৪০:
নীচের দুটি চিত্রের ১-২ নং রেখাংশ রুদ্ধতাপীয় এবং সমতাপীয়ভাবে সংঘটিত গ্যাসের প্রসারণ (গ্যাসের আয়তন বৃদ্ধি) দেখাচ্ছে। কোন প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা কৃত কাজ কম?
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা কৃত কাজ সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা কৃত কাজের চেয়ে কম। ছায়াচ্ছন্ন ক্ষেত্র = প্রসারণ প্রক্রিয়ার (গ্যাসের আয়তন বৃদ্ধি) সময় গ্যাস দ্বারা কৃত কাজ। রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার ছায়াচ্ছন্ন ক্ষেত্র সমতাপীয় প্রক্রিয়ার ছায়াচ্ছন্ন ক্ষেত্রের চেয়ে কম।
প্রশ্ন ৪০:
নিচের চিত্রে তাপগতিবিদ্যার প্রক্রিয়াগুলো দেখানো হয়েছে। ab এবং dc রেখাংশ দুটি হলো সমায়তনিক প্রক্রিয়া (স্থির আয়তন)। bc এবং ad রেখাংশ দুটি হলো সমচাপীয় প্রক্রিয়া (স্থির চাপ)। ab প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে ৬০০ জুল তাপ (Q) যোগ করা হয়। bc প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে ৮০০ জুল তাপ (Q) যোগ করা হয়।
ab প্রক্রিয়ায় শক্তির পরিবর্তন
খ) এবিসি প্রক্রিয়ায় শক্তির পরিবর্তন
গ) ADC প্রক্রিয়ায় যোগ করা মোট তাপ
P 1 = 2 x 10 5 Pa = 2 x 10 5 N / m 2
P 2 = 4 x 10 5 Pa = 4 x 10 5 N / m 2
V 1 = ২ লিটার = ২ ঘন ডেসিমিটার = ২ × ১০⁻³ ঘনমিটার
V 2 = ৪ লিটার = ২ ঘন ডেসিমিটার = ৪ × ১০⁻³ ঘনমিটার
সমাধান
a) ab প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন
ab প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে ৬০০ জুল তাপ যোগ করা হয়। ab প্রক্রিয়া = সমায়তনিক প্রক্রিয়া (স্থির আয়তন)। সমায়তনিক প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে তাপ যোগ করলে কেবল সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি পায়। সুতরাং, তাপ গ্রহণের পর সিস্টেমের শক্তির পরিবর্তন হয়:
ΔU = প্রশ্ন
ΔU = 600 J
খ) এবিসি প্রক্রিয়ায় শক্তির পরিবর্তন
ab প্রক্রিয়া = সমায়তনিক প্রক্রিয়া (স্থির আয়তন)। ab প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে ৬০০ জুল তাপ যোগ করা হয়। স্থির আয়তনের কারণে, সিস্টেম দ্বারা কোনো কাজ সম্পন্ন হয় না।
প্রক্রিয়া bc = সমচাপীয় প্রক্রিয়া (স্থির চাপ)। bc প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমে ৮০০ জুল তাপ (Q) যোগ করা হয়। সমচাপীয় প্রক্রিয়ায়, সিস্টেম কাজ করতে পারে। bc প্রক্রিয়ায় (সমচাপীয় প্রক্রিয়া) সিস্টেম দ্বারা কৃত কাজের পরিমাণ হলো:
W = P (V 2 – V 1 ) — স্থির চাপ
W = P 2 (V 2 – V 1 )
W = 4 x 10⁵ N / m² ( 4 x 10⁻³ m³ – 2 x 10⁻³ m³ )
W = 4 x 10⁵ N / m² ( 2 x 10⁻³ m³ )
W = 8 x 10² জুল
W = ৪০০ জুল
abc প্রক্রিয়ায় সিস্টেমে মোট যোগ করা তাপ হল:
Q মোট = Q ab + Q bc
মোট Q = ৬০০ জুল + ৮০০ জুল
মোট Q = ১৪০০ জুল
abc প্রক্রিয়ায় সিস্টেম দ্বারা সম্পাদিত মোট কাজ হলো:
মোট ওজন = ওজন ab + ওজন bc
W মোট = 0 + W bc
মোট ওজন = ০ + ৮০০ জুল
মোট শক্তি = ৮০০ জুল
abc প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন = ৬০০ জুল
গ) ADC প্রক্রিয়ায় মোট যোগ করা তাপ
সিস্টেমে যোগ করা মোট তাপ নিচের সমীকরণের সাহায্যে গণনা করা যেতে পারে:
ΔU = Q – W
প্রশ্ন = ΔU + W
এডিসি প্রক্রিয়ায় মোট সংযোজিত তাপ = এডিসি-র অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন + এডিসি প্রক্রিয়ায় সম্পাদিত কাজ
সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে শক্তি স্থানান্তরে তাপ ও কাজ জড়িত থাকে, অপরদিকে সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে শক্তি স্থানান্তরের ফলে অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন ঘটে। সুতরাং, শক্তির পরিবর্তন শক্তি স্থানান্তর প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে না। অপরদিকে, তাপ ও কাজ প্রক্রিয়ার উপর নির্ভর করে। সমায়তনিক প্রক্রিয়ায় (স্থির আয়তনের সিস্টেম), শক্তি স্থানান্তর শুধুমাত্র তাপের আকারে হয়, কিন্তু কাজ হয় না। সমচাপীয় প্রক্রিয়ায় (স্থির চাপ), শক্তি স্থানান্তরে তাপ ও কাজ উভয়ই জড়িত থাকে। প্রক্রিয়ার উপর নির্ভরশীল না হলেও, শক্তির পরিবর্তন সিস্টেমের প্রাথমিক অবস্থা এবং শেষ অবস্থার উপর নির্ভর করে। যদি প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত অবস্থা একই হয়, তবে প্রক্রিয়া ভিন্ন হলেও শক্তির পরিবর্তন সর্বদা একই থাকে।
উপরের গ্রাফে abc প্রক্রিয়ার প্রাথমিক ও চূড়ান্ত অবস্থা = adc প্রক্রিয়ার প্রাথমিক ও চূড়ান্ত অবস্থা। সুতরাং, adc প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন = ৬০০ জুল।
এডিসিতে সম্পাদিত মোট (ওয়াট) কাজ = এডি প্রক্রিয়ার কাজ + ডিসি প্রক্রিয়ার কাজ।
ad প্রক্রিয়াটি একটি সমচাপীয় প্রক্রিয়া (ধ্রুব চাপ), অপরদিকে dc প্রক্রিয়াটি একটি সমায়তন প্রক্রিয়া (ধ্রুব আয়তন)। আয়তন ধ্রুব হওয়ায় dc প্রক্রিয়ার উপর কোনো কাজ করা হয় না। প্রথমে, আমরা ad প্রক্রিয়ার উপর কৃত কাজ গণনা করব।
W ad = P (V 2 ‐ V 1 )
W ad = P 1 (V 2 ‐ V 1 )
W ad = 2 x 10 5 N/m 2 (4 x 10 ‐3 m 3 ‐ 2 x 10 ‐3 m 3 )
W ad = 2 x 10 5 N/m 2 (2 x 10 ‐3 m 3 )
W ad = 4 x 10 2 জুল
W ad = 400 জুল
মোট W = প্রক্রিয়া a-d এর W + প্রক্রিয়া d-c এর W
মোট ওজন = ৪০০ জুল + ০
মোট শক্তি = ৮০০ জুল
সুতরাং, ADC প্রক্রিয়ায় যোগ করা তাপের পরিমাণ হলো:
প্রশ্ন = ΔU + W
Q = 600 J + 400 J
প্রশ্ন = 1000 জে
প্রশ্ন ৪০:
১ atm চাপে ১ লিটার পানি ফোটালে তা ১৬৭১ লিটার বাষ্পে পরিণত হয়। পানি বাষ্পীভূত হওয়ার সময় এর অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন এবং কৃত কাজ নির্ণয় করুন … (পানির বাষ্পীভবন তাপ = L V = ২২.৬ x ১০⁵ জুল /কেজি)
সমাধান
পানির ঘনত্ব = ১০০০ কেজি/ মি³
পানির বাষ্পীভবনের তাপ (L V ) = 22.6 x 10 5 জুল / কেজি
P = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa = 1.013 x 10⁵ N/ m²
V 1 = ১ লিটার = ১ dm 3 = ১ x ১০ -৩ m 3 (পানির আয়তন)
V 2 = ১৬৭১ লিটার = ১৬৭১ dm 3 = ১৬৭১ x ১০ -৩ m 3 (বাষ্পের আয়তন)
ক) অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন
অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন = জলে যোগ করা তাপ বিয়োগ জল বাষ্পীভূত হওয়ার সময় কৃত কাজ। প্রথমে জলে যোগ করা তাপ (Q) গণনা করুন…
Q = m L V
পানির ঘনত্ব = পানির ভর / পানির আয়তন
পানির ভর (m) = পানির ঘনত্ব x পানির আয়তন
পানির ভর (মি) = (১০০০ কেজি/মি³ ) ( ১ x ১০⁻³ মি³ )
পানির ভর (মি) = (১০০০ কেজি/মি³ ) (০.০০১ মি³ )
পানির ভর (m) = ১ কেজি
Q = (1 কেজি) (22.6 x 10⁵ জুল / কেজি)
Q = 22.6 x 10⁵ জুল
পানি বাষ্পীভূত হলে কৃত কাজ (W) নির্ণয় করুন। পানির স্ফুটন স্থির চাপে (সমচাপীয় প্রক্রিয়া) ঘটে।
W = p (V 2 – V 1 )
W = 1.013 x 10⁵ N / m² ( 1671 x 10⁻³ m³ – 1 x 10⁻³ m³ )
W = 1.013 x 10⁵ N / m² ( 1670 x 10⁻³ m³ )
W = ৪ x ১০⁵ জুল
W = ১.৭ x ১০⁵ জুল
পানির অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন:
ΔU = Q – W
ΔU = 22.6 x 10 5 J – 1.7 x 10 5 J
ΔU = ২০.৯ x ১০⁵ জুল
ΔU = 21 x 10⁵ জুল
পানিতে যোগ করা ২১ x ১০⁵ জুল তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়াতে ব্যবহৃত হয় (যা পানির অণুগুলোর মধ্যকার টান বলকে অতিক্রম করে, যে বল পানিকে তরল রাখে)। অন্য কথায়, পানিকে বাষ্পে রূপান্তরিত করতে ২১ x ১০⁵ জুল ব্যবহৃত হয়। পানি বাষ্পে পরিণত হওয়ার পর, অবশিষ্ট ১.৭ x ১০⁵ জুল শক্তি কাজ করতে ব্যবহৃত হয়।
প্রশ্ন ৪০:
একটি সিলিন্ডারে থাকা ১ মোল গ্যাস রুদ্ধতাপীয়ভাবে দ্রুত প্রসারিত হয়। প্রথমে, গ্যাসের তাপমাত্রা ছিল ১০০০ কেলভিন। প্রসারণের পর, গ্যাসের তাপমাত্রা কমে ৫০০ কেলভিনে দাঁড়ায়। গ্যাস দ্বারা কৃত কাজ নির্ণয় করুন…
সমাধান
গ্যাসের প্রসারণ রুদ্ধতাপীয়ভাবে ঘটে। রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেমে কোনো তাপ প্রবেশ করে না বা নির্গত হয় না। সুতরাং, গ্যাসে কৃত কাজ = গ্যাসে শক্তির পরিবর্তন।
ΔU = Q – W অথবা W = Q – Δ U → Q = 0
W = 0 – ΔU
W = – ΔU
আদর্শ গ্যাসের শক্তি সমীকরণ ব্যবহার করে আমরা গ্যাসের শক্তির পরিবর্তন গণনা করতে পারি:
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (500 K – 1000 K)
ΔU = 3/2 (1 mol) (8.315 J / mol. K) (- 500 K)
ΔU = -6236.25 জুল
সুতরাং, গ্যাস দ্বারা সম্পাদিত কাজের পরিমাণ হলো:
W = – ΔU
W = – (- 6236.25 J)
ডাব্লু = 6236.25 জে
