রুদ্ধ তাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় কেন?
উত্তর: যে কোনো তাপগতীয় প্রক্রিয়ার জন্য, ∆Q = ∆U + ∆W সম্পর্কটি প্রযোজ্য। রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় ∆Q = 0, সুতরাং ∆U + ∆W = 0 বা ∆U = -△W। সিস্টেম (গ্যাস) সংকুচিত হওয়ায় △W ঋণাত্মক, সুতরাং ∆U ধনাত্মক। অতএব, রূদ্ধতাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি (∆U) বৃদ্ধি পায়। প্রকৃতপক্ষে সংকোচনের ফলে সিস্টেমের উপর কার্য সম্পাদিত হয় যা অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করে।
HSC Physics 2nd Paper Chapter 1: তাপগতিবিদ্যা CQ — Prosthuti প্রশ্নব্যাংক
HSC · Physics 2nd Paper · Chapter 1: তাপগতিবিদ্যা · সৃজনশীল
রুদ্ধ তাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় কেন?
উদ্দীপক
পিস্টনযুক্ত একটি সিলিন্ডারে কিছু গ্যাস আবদ্ধ আছে। 300 Pa স্থির চাপে ধীরে ধীরে 600 J তাপশক্তি সরবরাহ করার সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজের পরিমাণ হল 900 JI
Rajshahi · 2017
উত্তর
সরবরাহকৃত তাপের কত অংশ কোনো ইঞ্জিন কাজে রূপান্তরিত করতে পারে, তাকে ঐ ইঞ্জিনের দক্ষতা বলে।
উত্তর
যে কোনো তাপগতীয় প্রক্রিয়ার জন্য, ∆Q = ∆U + ∆W সম্পর্কটি প্রযোজ্য। রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় ∆Q = 0, সুতরাং ∆U + ∆W = 0 বা ∆U = -△W। সিস্টেম (গ্যাস) সংকুচিত হওয়ায় △W ঋণাত্মক, সুতরাং ∆U ধনাত্মক। অতএব, রূদ্ধতাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি (∆U) বৃদ্ধি পায়। প্রকৃতপক্ষে সংকোচনের ফলে সিস্টেমের উপর কার্য সম্পাদিত হয় যা অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করে।
উত্তর
উদ্দীপকের নিচে বি:দ্র: অংশের আলোচনা থেকে বোঝা যায় যে, প্রকৃতপক্ষে এখানে গ্যাস প্রথমে সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় 600J তাপ গ্রহণ করে যা সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত হয়। পরে রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় আরও 300J কার্য সম্পাদিত হয়।
এখানে, গ্যাসের আদি চাপ, P = 300 Pa
মনে করি, আদি আয়তন, তাপমাত্রা এবং গ্যাসের মোল সংখ্যা যথাক্রমে Vo, n₁
∴ সমোষ্ণ প্রসারণে কৃতকাজ,
বা,
আবার, রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে কৃতকাজ,
এখানে, হলো গ্যাসের চূড়ান্ত তাপমাত্রা,
বা,
বা,
বা,
বা,
বা,
বা,
গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন,
উপরের সমীকরণে গ্যাসের আদি তাপমাত্রা, মোল সংখ্যা ও এর মান বসিয়ে আয়তন পরিবর্তন নির্ণয় করা যাবে।
আবার, উদ্দীপকে উপস্থিত চাপকে গ্যাসের আদি চাপ বিবেচনা করলে,
উত্তর
উদ্দীপক হতে পাই,
সিস্টেমে সরবরাহকৃত তাপশক্তি, Q = 600J
সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজ, W = 900J
সিস্টেমের অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন ∆U হলে,
আমরা জানি,
Q = ∆U + W
বা, ∆U = Q-W
= 600-900
=-300J
সুতরাং সিস্টেমের অন্তঃস্থ শক্তি 300J পরিমাণ হ্রাস পাবে। 900J পরিমাণ কাজ সম্পাদন করার জন্য সিস্টেম বাইরে থেকে সরবরাহকৃত 600J তাপ ব্যবহার করে এবং সিস্টেমের অন্তঃস্থ 300J পরিমাণ ব্যবহার করে। সুতরাং এক্ষেত্রে তাপ বা শক্তির কোনোরূপ অপচয়, সৃষ্টি বা ধ্বংস হয়নি। ফলে উদ্দীপক অনুসারে শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতিটি লঙ্ঘিত হয় না।