তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics)
ক্লাস শুরুর আলোচনা
Class Overview
এই অধ্যায়ে আমরা মূলত ত্রৈধবিন্দু, তাপমাত্রার বিভিন্ন স্কেল, বিভিন্ন তাপগতীয় প্রক্রিয়া, তাপগতিবিদ্যার সূত্রসমূহ (laws of thermodynamics), মোলার আপেক্ষিক তাপ, এনট্রপি এবং কার্নো ইঞ্জিন ও রেফ্রিজারেটর সম্পর্কে ধারণা লাভ করার চেষ্টা করব।
ত্রৈধ বিন্দু
Triple Point
আমরা জানি, গলন আর স্ফুটন শুধু তাপমাত্রার উপর নির্ভর করেনা বরং চাপের উপরও নির্ভর করে।
[Image in Slide – 3]
আমরা জানি,গলন আর স্ফুটন শুধু তাপমাত্রার উপর নির্ভর করেনা বরং চাপের উপরও নির্ভর করে।
কেননা-
- চাপ বাড়লে গলনাঙ্ক কমে, স্ফুটনাংক বাড়ে।
একইভাবে,
- চাপ কমলে গলনাঙ্ক বাড়ে, স্ফুটনাংক কমে।
[Image in slide 5]
যে তাপমাত্রা ও চাপে কোনো পদার্থ একইসাথে বাষ্পীয়, তরল এবং কঠিন অবস্থায় বিরাজ করতে পারে তাকে ওই বস্তুর ত্রৈধ বিন্দু বলে। পানির ত্রৈধ বিন্দু হলো ২৭৩.১৬ কেলভিন তাপমাত্রা।
তাপমিতিক বস্তু ও তাপমিতিক ধর্ম
তাপমাত্রার তারতম্যের জন্য পদার্থের যে ধর্ম নিয়মিতভাবে পরিবর্তিত হয় এবং এই পরিবর্তন লক্ষ করে সহজ ও সূক্ষ্মভাবে তাপমাত্রা নিরূপন করা যায় সেই ধর্মকেই পদার্থের তাপমাত্রিক ধর্ম বলে। যেমন, পারদ থার্মোমিটারে তাপমাত্রা বাড়ালে পারদের প্রসারণ হয়। সুতরাং, এখানে পারদের উচ্চতা হল তাপমিতিক ধর্ম।
[Image in slide 6]
তাপমাত্রা পরিমাপের মূলনীতি
[Image 1 in Slide 7]
একটি গাছ (প্রসঙ্গ) কে আদর্শ ধরে অবস্থানের মাপ।
[Image 2 in Slide 7]
দুইটি গাছ (প্রসঙ্গ) কে আদর্শ ধরে অবস্থানের পরিমাপ।
আমরা এক্ষেত্রে তাপমাত্রা পরিমাপেও একটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে অথবা দুটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে কাজ করতে পারি।
মুলনীতি দুটি-
- এক স্থির বিন্দু- (একটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে যে পরিমাপ)
- দ্বি স্থির বিন্দু- (দুটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে যে পরিমাপ)
এক স্থির বিন্দু নীতি
(একটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে যে পরিমাপ)
নির্দিষ্ট তাপমাত্রাটি – ত্রৈধ বিন্দু (triple point)
মানঃ কেলভিনে এর মান = 273.16K (চাপ = 0.06 atm)
[Image here – Slide 9]
[Equations as image in Slide 10]
সুতরাং,
[Equation as image in Slide 11]
T = নির্ণেয় তাপমাত্রা
X = নির্ণেয় তাপমাত্রায় তাপমিতিক ধর্ম
X_tr = ত্রৈধ বিন্দুতে তাপমিতিক ধর্ম
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
পানির ত্রৈধবিন্দুতে কোনো রোধ থার্মোমিটারের রোধ 10Ω। যখন রোধ 20Ω হয়, তখন তাপমাত্রা কত?
[Ans as image, Slide – 12]
Home Task
একটি নির্দিষ্ট রোধ থার্মোমিটারের রোধ পানির ত্রৈধ বিন্দুতে 32.12Ω এবং কোন তরলের স্ফুটনাংকে 27.316Ω হলে তরলের স্ফুটনাংক নির্ণয় কর?
দ্বি স্থির বিন্দু নীতি
(দুটি তাপমাত্রাকে আদর্শ ধরে যে পরিমাপ)
নিম্ন স্থির বিন্দু বা বরফ বিন্দু (Ice point):
যে তাপমাত্রায় প্রমাণ চাপে বিশুদ্ধ বরফ গলতে শুরু করে তাকে নিম্ন স্থির বিন্দু বা বরফ বিন্দু বলে।
ঊর্ধ্ব স্থির বিন্দু বা বাষ্প বিন্দু (Steam point):
যে তাপমাত্রায় প্রমাণ চাপে বিশুদ্ধ পানি জলীয় বাষ্পে পরিণত হতে শুরু করে তাকে ঊর্ধ্ব স্থির বিন্দু বা বাষ্প বিন্দু বলে ।
[rest of the contents are in image, Slide – 13]
[Equations are in image, Slide – 14]
সুতরাং,
[Equation given as image, Slide – 15]
T= নির্ণেয় তাপমাত্রা
Tice = নিম্নস্থির বিন্দু
Tsteam = ঊর্ধ্বস্থির বিন্দু
X= নির্ণেয় তাপমাত্রায় তাপমিতিক ধর্ম
Xice = নিম্নস্থির বিন্দুতে তাপমিতিক ধর্ম
Xsteam = ঊর্ধ্বস্থির বিন্দুতে তাপমিতিক ধর্ম
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
একটি নির্দিষ্ট রোধ থার্মোমিটারের রোধ বরফ বিন্দু ও স্টিম বিন্দুতে যথাক্রমে 4.5Ω ও 9.5Ω। কোনো তরলে স্থাপন করলে এর রোধ 6.10 হয়। তরলের তাপমাত্রা কত?
[Ans as image, Slide – 16]
Home Task
[Question as image, Slide – 16]
বিভিন্ন স্কেলের মধ্যে সম্পর্ক
[Image 1 in Slide 17]
সম্পর্কটি সকল স্কেল ( প্রচলিত ও ত্রুটিপূর্ণ ) এর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য
তাহলে বিভিন্ন স্কেলে প্রয়োগ করে পাই,
সেলসিয়াস ফারেনহাইট কেলভিন
↓ ↓ ↓
[Image 2 and 3 in Slide 17]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
একটি ত্রুটিপূর্ণ থার্মোমিটারে বরফের হিমাংক ৫ ডিগ্রী এবং স্বাভাবিক চাপে পানির স্ফুটনাংক ৯৫ ডিগ্রী। কোন বস্তুর প্রকৃত তাপমাত্রা ৩০ ডিগ্রী সেলসিয়াস হলে ঐ থার্মোমিটারের পাঠ কত?
[Solution given as image in Slide 18]
কোন তাপমাত্রায় ফারেনহাইট স্কেলের পাঠ সেলসিয়াস স্কেলের পাঠের দ্বিগুণ হবে?
[Solution given as image in Slide 19]
সিস্টেম ও পরিবেশ
- সিস্টেমঃ মহাবিশ্বের সে ক্ষেত্র যা পরীক্ষা নিরীক্ষায় বিবেচনা করা হয়।
- পরিবেশঃ সিস্টেম ছাড়া সকল কিছু নিয়েই পরিবেশ
-> মুক্ত -> ভর ও শক্তি উভয়ই স্থানান্তর সম্ভব
সিস্টেম -> বদ্ধ -> শক্তি সম্ভব, ভর সম্ভব নয়
-> বিচ্ছিন্ন -> ভর ও শক্তি কোনোটিই স্থানান্তর সম্ভব নয়
[above this is a flow chart, please check slide 20 before doing something]
তাপগতীয় চলক ও তাপগতীয় প্রক্রিয়া
তিনটি তাপগতীয় চলক;
- চাপ (P)
- আয়তন (V)
- তাপমাত্রা (T)
তাপগতীয় প্রক্রিয়া: সিস্টেমের তাপগতীয় চলকের যেকোন একটির পরিবর্তন হলে,উক্ত প্রক্রিয়াকে তাপগতীয় প্রক্রিয়া বলে।
চারটি তাপগতীয় প্রক্রিয়া:
- সমচাপ (P=constant)
- সমায়তন (V=constant)
- সমোষ্ণ (T=constant)
- রূদ্ধতাপীয় (Q=constant)
তাপগতিবিদ্যার শূণ্যতম সূত্র ( Zeroth Law of Thermodynamics )
দুটি বস্তু যদি তৃতীয় কোনো বস্তুর সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে তবে প্রথমোক্ত বস্তু দুইটি পরস্পরের সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকবে। এটিই তাপগতিবিদ্যার শূণ্যতম সূত্র।
[Image here – Slide 22]
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র ( 1st Law of Thermodynamics)
জুলের মতবাদঃ
যখন কাজ সম্পূর্ণ ভাবে তাপ বা তাপ সম্পূর্ণ ভাবে কাজে রূপান্তরিত হয় তখন কাজ ও তাপ পরস্পরের সমানুপাতিক হয়।
W ∝ Q or, W = JQ ;
J = তাপের যান্ত্রিক সমতা (Joules’s equivalent)
ক্লসিয়াসের মতবাদঃ
যখন কোন ব্যবস্থায় তাপ সরবরাহ করা হয় বা ব্যবস্থা কর্তৃক তাপ গৃহীত হয়, তখন এর কিছু অংশ অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করতে অর্থাৎ তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে এবং অবশিষ্ট অংশ বাহ্যিক কাজ সম্পাদনে ব্যয় হয়।
গাণিতিক ভাবে-
[Please watch Slide 23 before doing anything]
তাপশক্তির পরিবর্তন অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কৃতকাজ পরিবর্তন
[Also watch Slide 24, same chart contiues ]
| (+ve) | (-ve) | |
| ΔQ | সিস্টেম তাপ গ্রহণ করে পরিবেশ থেকে | সিস্টেম তাপ বর্জন করে পরিবেশে |
| ΔU | সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি | সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস |
| ΔW | সিস্টেম কাজ করে পরিবেশের উপর | পরিবেশ কাজ করে সিস্টেমের উপর |
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
তাপগতিবিদ্যার একটি সিস্টেমের একটি নির্দিষ্ট ভর গ্যাসের চাপ এমনভাবে পরিবর্তন হল যাতে গ্যাসটি 20J তাপ ত্যাগ করল ও গ্যাসের ওপর ৪J কাজ হল। প্রাথমিক অভ্যন্তরীণ শক্তি 30J হলে চূড়ান্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি ?
[Solution given as image, Slide 25]
1g পানিকে স্বাভাবিক বায়ুমন্ডলীয় চাপে এবং 100°C তাপমাত্রায় ফুটালে 1672 cc বাষ্পে পরিণত হয়। এই চাপে পানির বাষ্পীভবনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 2270000 J/kg বাহ্যিক কৃতকাজ ও অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি নির্ণয় করো।
[Solution given as image, Slide 26]
বিভিন্ন তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটির রূপ
সমচাপ তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটির রূপ-
P = constant
Heat Change Change in Internal energy Work Done
↓
Heat Change Change in Internal energy Work Done
[Please check Slide 27, One is a graph, another one is diagram]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
পিস্টনযুক্ত একটি সিলিন্ডারে কিছু গ্যাস আবদ্ধ আছে। 300 Pa স্থির চাপে ধীরে ধীরে 600 J তাপশক্তি সরবরাহ করায় সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজের পরিমাণ হল 900 J
১. গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন নির্ণয় কর।
২. সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পাবে কি? গাণিতিক যুক্তি সহকারে উপস্থাপন কর?
[Solution given as image, Slide 28]
সমআয়তন তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটির রূপ-
V = constant ΔV=0
Heat Change Change in Internal energy Work Done
↓
Heat Change Change in Internal energy [Image, Slide 29]
[graph image in Slide 29]
সমোষ্ণ তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটির রূপ-
T = constant as internal energy depends on temperature Then, U=constant ; ΔU=0
Heat Change Change in Internal energy Work Done
↓
Heat Change Work Done
[Please check Slide 30 for diagram]
রূদ্ধতাপীয় তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটির রূপ-
Q = constant
Heat Change Change in Internal energy Work Done
↓
[Image] Work Done Change in Inter Energy
↓
[Image]
[Please check Slide 31 for diagram]
[More images related to this topic in Slide 32]
শক্তির নিত্যতা ও তাপশক্তি
তাপমাত্রার পরিবর্তন হলে,
[Equation as image in Slide 33]
অবস্থার পরিবর্তন হলে,
[Equation as image in Slide 33]
[Below this text has to be in a box, right aligned, Ref. Slide. 33]
এসকল সমস্যায় ধরে নেয়া হয় যে, সকল বিভব বা গতিশক্তিই তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়েছে
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[Question and Solution are given as image in Slide 34]
গ্যাসের মোলার আপেক্ষিক তাপ
স্থির চাপে মোলার আপেক্ষিক তাপ, C_p :
স্থির চাপে এক মোল গ্যাসের তাপমাত্রা এক কেলভিন পরিবর্তন করতে যে তাপ লাগে
[Equation given as image in Slide 35]
স্থির আয়তনে মোলার আপেক্ষিক তাপ, C_v :
স্থির আয়তনে এক মোল গ্যাসের তাপমাত্রা এক কেলভিন পরিবর্তন করতে যে তাপ লাগে
[Equation given as image in Slide 35]
C_p এর ক্ষেত্রে তাপ দুই উপায়ে রূপান্তর হয়। C_v এর ক্ষেত্রে তাপ শুধুমাত্র তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে ব্যয় হয়। একারণে, C_p , C_v এর তুলনায় বড়।
[Equation given as image in Slide 35]
C_p – C_v সম্পর্ক
[No text content, Slide no. 36]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[Problem and answers are given as image in Slide 37]
বয়েলের সুত্র রুদ্ধতাপীয় ও সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায়
শর্তঃ
- নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (T=constant)
- নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের (n=constant)
ক্ষেত্রে আয়তন প্রযুক্ত চাপের ব্যাস্তানুপাতিক।
[Graph and equations are given as image in Slide 38]
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায়, T = constant
| P | V |
| 2 | 3 |
| 3 | 2 |
| ↓ | ↓ |
| ↓ | ↓ |
| ↓ | ↓ |
সকল PV=ধ্রুবক
[Graphs are in image, Slide 39]
রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায়, Q = constant
| P | V |
| ↓ | ↓ |
| ↓ | ↓ |
| ↓ | ↓ |
[Few text and graph is in image, slide 40]
সমোষ্ণ প্রক্রিয়া, T = constant
নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের জন্য, (n=constant)
PV = constant
রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া, Q = constant
[Equations are in image, Slide 41]
Note :
প্রশ্নে যদি হঠাৎ বা আকস্মিক চাপ বা আয়তন পরিবর্তন এর কথা বলা থাকে তবে রূদ্ধতাপীয় পরিবর্তন।
কেননা হঠাৎ পরিবর্তনে তাপীয় আদান-প্রদান হতে পারেনা ফলে রূদ্ধতাপীয় পরিবর্তন হয়।
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
টায়ারে রক্ষিত কোনো গ্যাস এর চাপ 1098140.163 Pa। টায়ারটি হঠাৎ ফেটে গেলে এর আয়তন 6 গুণ হলে গ্যাসটি কত পরমাণুক বলে তুমি মনে কর?
[Answers are given in image, Slide 42]
গ্যাসটি ত্রি পরমাণুক গ্যাস
বিভিন্ন প্রক্রিয়ায় কৃতকাজের সূত্রাবলী
সমআয়তনে,
ΔV=0
সুতরাং, কৃতকাজ = ΔP V=0
সমচাপে,
[Graph and side notations are in image, slide 43]
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায়,
[Graph and text contents are given as image, Slide 44]
রূদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায়,
[Graph and text contents are given as image, Slide 45]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[Question is given as image, Slide 46]
Solution: সমোষ্ণ প্রসারণে কৃতকাজ,
[Rest of the solution are in image, Slide 47]
এনট্রপি
ENTROPY, “S”
কোনো সিস্টেমের বিশৃঙ্খলতার পরিমাপই হলো তার এনট্রপি। তাপ দিলে এনট্রপি বাড়বে, আর তাপ হারালে এন্ট্রপি কমবে।
[Image here – Slide 48]
এনট্রপির পরিবর্তন
আমরা যেমন কোনো বস্তুর মোট তাপের পরিমাণ পরিমাপ করতে পারিনা তেমনি আমরা কোনো বস্তুর মোট এন্ট্রপির পরিমাণ পরিমাপ করতে পারিনা। আমরা কেবল এন্ট্রপির পরিবর্তন হিসাব করতে পারি।
“কোনো সিস্টেমের তাপমাত্রার সাথে এর তাপের পরিবর্তনের মানকে এন্ট্রপির পরিবর্তন রূপে হিসাব করা হয়।”
[Rest of the content are given as image, Slide 49, 50]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[Question and answers are given as image, Slide – 51, 52, 53]
কোনো স্বতঃস্ফূর্ত ঘটনার ক্ষেত্রে এন্ট্রপির পরিবর্তন
আদান-প্রদানকৃত তাপ
[rest of the contents are image, Slide – 54]
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র (2nd Law of Thermodynamics)
- ক্লসিয়াসের বিবৃতিঃ
বাইরের কোনো শক্তির সাহায্য ছাড়া কোন স্বয়ংক্রিয় যন্ত্রের পক্ষে নিম্ন তাপমাত্রার কোনো বস্তু হতে উচ্চ তাপমাত্রার কোনো বস্তুতে তাপেরস্থানান্তর সম্ভব নয়।
- কেলভিনের বিবৃতিঃ
কোনো বস্তুকে তার পরিপার্শ্বের শীতলতম অংশ হতে অধিকতর শীতল করে শক্তির অবিরাম সরবরাহ পাওয়া সম্ভব নয়।
- প্লাঙ্কের বিবৃতিঃ
কোনো তাপ উৎস হতে অনবরত তাপ শোষণ করবে এবং তা সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত হবে এরূপ তাপ ইঞ্জিন তৈরি করা সম্ভব নয়।
- কার্নোর বিবৃতিঃ
কোনো নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপশক্তি সম্পূর্ণ বা পুরোপুরিভাবে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করার মত যন্ত্র তৈরি করা সম্ভব নয়।
সুতরাং, “তাপশক্তি ঐদিকেই স্থানান্তরিত হবে যেখানে হলে এন্ট্রপির পরিবর্তন ধনাত্মক”
[Image here, Slide 56]
তাপমাত্রা ক্রম লিখ?
T_2 > T_3 > T_1
তাপ ইঞ্জিনের মূলনীতি
তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরকারী যন্ত্রকে তাপ ইঞ্জিন বলা হয়।
[Rest of the contents are images, Slide 57]
তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা
[No text content, Slide 58]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
কোনো তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 70%। ইঞ্জিনটি যদি তাপ গ্রাহকে 6000 J তাপ বর্জন করে তবে ইঞ্জিনটি দ্বারা কৃতকাজ কত?
[Solution given as image, Slide 59]
অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া ও প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া
অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া
(১) প্রত্যাবর্তন ঘটে না। বরফ → পানি সাধারন তাপমাত্রায় হলেও পানি → বরফ -> হবেনা। কাজেই বরফ → পানি হবার প্রক্রিয়া অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া।
(২) এটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া।
(৩) এটি দ্রুত প্রক্রিয়া।
(৪) তাপীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকেনা।
প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া
(১) প্রত্যাবর্তন ঘটে। এটি আসলে দুটি ধাপএর সমষ্টি প্রক্রিয়া।
বরফ → পানি (স্বতঃস্ফূর্ত)
পানি → বরফ(অস্বতঃস্ফূর্ত)
উক্ত দুটি প্রক্রিয়া মিলিতভাবে ঘটলে বস্তুটি আগের অবস্থায় ফিরে আসে; কাজেই প্রত্যাবর্তী
(২) পুরো প্রক্রিয়া স্বতস্ফূর্ত নয়।
(৩) এটি ধীর প্রক্রিয়া।
(৪) তাপীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকে।
কার্নো ইঞ্জিন
(বাস্তবে রূপ প্রদান সম্ভব নয়)
[Please check slide 61 before doing something]
[Image 1] [কার্যনির্বাহক বস্ত (SYSTEM)] [তাপ অন্তরক আসন] [Image 2]
↓ ↓ ↓ ↓
তাপ দিলেও কাজ সম্পাদন করবে তাপ অপরিবাহী তাপ পেলেও
তাপমাত্রা কিন্ত কোনো ক্ষয় পদার্থ দিয়ে তৈরি তাপমাত্রা
কমবে না হবে না বাড়বে না
কার্নো চক্র (Carnot cycle) :
কার্নো চক্র প্রত্যাগামী প্রক্রিয়ার একটি উদাহরণ। যে চক্রে একটি আদর্শ গ্যাস কার্যকরী পদার্থ হিসেবে একটি নির্দিষ্ট আয়তন, চাপ ও তাপমাত্রা হতে আরম্ভ করে একটি সমোষ্ণ প্রসারণ ও একটি রুদ্ধতাপ প্রসারণ এবং একটি সমোষ্ণ সংকোচন ও একটি রুদ্ধতাপ সংকোচন এর পর পূর্বাবস্থায় ফিরে আসে, তাকে কার্নো চক্র বলে।
কার্নো ইঞ্জিনের ১ম ধাপঃ
এই প্রক্রিয়ায় বস্তুটি তাপ গ্রহণ করে প্রসারণ এমনভাবে ঘটায় যেন তাপমাত্রা একই থাকে। (সমোষ্ণ প্রসারণ)
[Image here – Slide 62]
কার্নো ইঞ্জিনের ২য় ধাপঃ
এই ধাপে উত্তপ্ত গ্যাসটি পিষ্টনটিকে নিজে প্রসারিত করতে থাকে; তবে বিচ্ছিন্ন সিস্টেম হওয়ায় তাপের স্থানান্তর ঘটেনা। (রূদ্ধতাপীয় প্রসারণ)
[Image here – Slide 63]
কার্নো ইঞ্জিনের ৩য় ধাপঃ
এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসটি তাপ বর্জন করে সংকোচন এমনভাবে ঘটায় যেন তাপমাত্রা একই থাকে। (সমোষ্ণ সংকোচন)
[Image here – Slide 64]
কার্নো ইঞ্জিনের ৪র্থ ধাপঃ
এই ধাপে পিষ্টন চেপে সংকুচিত করে গ্যাসটিকে আবার পূর্বের অবস্থায় ফিরিয়ে নিয়ে যায়।তবে বিচ্ছিন্ন সিস্টেম হওয়ায় তাপের স্থানান্তর ঘটেনা।রূদ্ধতাপীয় সংকোচন ঘটে। (রূদ্ধতাপীয় সংকোচন)
[Image here – Slide 65]
[Image and illustration continues – Slide 66]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[Question has an image as statement, slide 67]
একটি আদর্শ এক পরমাণুক গ্যাসকে চিত্রানুযায়ী ABCDA চক্রের চারদিকে ঘুরিয়ে নিয়ে আনা হলে প্রতি চক্রে কৃত কাজের পরিমাণ-
W = ABCD এর ক্ষেত্রফল = (2P – P) x (2V – V) = PV
[Please watch slide 68 before adding contents below]
গ. কার্নো-চক্রের লেখটি A হতে B বিন্দুতে আনতে কৃতকাজ হিসাব কর।
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় কৃতকাজ ,
এখানে,
যেহেতু সংকোচন ও প্রসারণের অনুপাত 12
অপ্রত্যাগামী ও প্রত্যাগামী ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা
| তাপ ইঞ্জিন
(কার্নো ইঞ্জিন ব্যতীত) |
কার্নো ইঞ্জিন |
| অপ্রত্যাগামী | প্রত্যাগামী |
কার্নো ইঞ্জিন সূত্রাবলী
[No text content, Slide 70]
ইঞ্জিন এর কর্মদক্ষতা,
[ image 1, Slide 71 ] [ image 2, Slide 71 ]
কার্নো ইঞ্জিন শুধু কার্নো ইঞ্জিনে
ও অন্য তাপ ইঞ্জিন
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
[No text content. Slide 72, 73]
রেফ্রিজারেটর কম্পোনেন্ট
প্রধান যন্ত্রাংশ ৫ টি-
(i) Refrigerant (CFCs)
(ii) Expansion Device
(iii) Evaporator Coil
(iv) Compressor
(v) Condenser Coils
[Topic related images, Slide 74]
Expansion Device
(উচ্চ চাপ আর প্রায় কক্ষ তাপমাত্রার তরল REFRIGERANT কে ঠান্ডা করে)
– HIGH P 45°C তরল → [Image, Slide 75] → LOW P 2°C আংশিক তরল
Evaporator Coil
(ঠান্ডা তরল REFRIGERANT কে ফ্রিজের ভেতর দিয়ে পাঠায় আর তাপ শোষণ করে স্বাভাবিক চাপের বাষ্পে পরিণত হয়)
– LOW P 2°C আংশিক তরল → [Image, Slide 76] → Normal P 20°C বাষ্প
Compressor
(তড়িৎ শক্তি ব্যবহার করে স্বাভাবিক চাপের REFRIGERANT কে চাপ প্রয়োগ করে উচ্চ চাপের ও উচ্চ তাপমাত্রার বাষ্পে পরিণত করে)
– Normal P 20°C বাষ্প → [Image, Slide 77] → HIGH P 90°C বাষ্প
Condenser Coils
(উচ্চ তাপমাত্রার ও উচ্চ চাপের বাষ্পীয় REFRIGERANT এর মধ্যে তাপ ছেড়ে দিয়ে উচ্চ চাপের কিন্ত কক্ষ তাপমাত্রার কাছাকাছি তরল REFRIGERANT এ পরিণত করে)
– HIGH P 90°C বাষ্প → [Image, Slide 78] → HIGH P 45°C তরল
রেফ্রিজারেটর কার্যনীতি
কার্যনির্বাহক বস্ত (SYSTEM) → WORK INPUT
[Rest of the content is image, Slide 79]
কৃতি গুনাঙ্ক বা C.O.P. বা কার্যকৃত সহগ
“একক বাহ্যিক কাজ দ্বারা একটি হিমায়ক কী পরিমাণ তাপ নিম্ন তাপমাত্রার তাপাধার থেকে সংগ্রহ করতে পারে তা-ই কৃতি গুনাঙ্ক”
শক্তির নিত্যতা হতে,
[Equations are given as Image, Slide 80]
(কৃতি গুনাঙ্ক বা C.O.P. বা কার্যকৃত সহগ মান 1 হতে বেশি হতে পারে)
একে রেফ্রিজারেটরের কর্মদক্ষতা হিসেবেও অভিহিত করা হয়
কার্নো চক্রের বিপরীত প্রক্রিয়া
কার্নোর চক্রে প্রতিটি পরিবর্তন যেহেতু প্রত্যাবর্তী, সেহেতু একে বিপরীতক্রমে চালানো যায়
[Rest of the contents are image, Slide 81]
রেফ্রিজারেটর ও কার্নো ইঞ্জিনের তুলনা
বিপরীত কার্নো প্রক্রিয়া আর রেফ্রিজারেটরের মূলনীতি এক হলেও যেহেতু কার্নো ইঞ্জিনে শক্তির ক্ষয় হয়না তাই,
বিপরীত কার্নো প্রক্রিয়ায়
কর্মদক্ষতা
[Rest of the contents are image, Slide 82]
গাণিতিক সমস্যা
Problem Solving
রেফ্রিজারেটরে নিম্ন তাপমাত্রায় খাদ্য দ্রব্য সংরক্ষণ করা হয়। এরুপ একটি রেফ্রিজারেটরে 22℃ তাপমাত্রার 2 লিটারের বিশুদ্ধ পানীয় জলের বোতল রাখার ২ ঘন্টা পর রেফ্রিজারেটরে সর্বনিম্ন -2℃ তাপমাত্রার বরফে পরিণত হয়। রেফ্রিজারেটরের কর্মদক্ষতা কত?
[Solution given as image, Slide 83]