প্রত্যাবর্তী এবং অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া | Reversible and Irreversible Process

কোনো সংস্থা বা সিস্টেম (system) যখন এক অবস্থা হতে অন্য অবস্থায় যায়, তখন অবস্থার এই পরিবর্তন দুই প্রক্রিয়ায় সংঘটিত হয়, যথা-

(১) প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া এবং (২) অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া।

প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া (Reversible Process)

যে প্রক্রিয়া বিপরীতমুখী হয়ে প্রত্যাবর্তন করে এবং সম্মুখবর্তী ও বিপরীতমুখী প্রক্রিয়ার প্রতি স্তরে তাপ ও কাজের ফলাফল সমান ও বিপরীত হয় সেই প্রক্রিয়াকে প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া বলে। একে প্রত্যাগামী প্রক্রিয়াও বলা হয়।

সাধারণ চাপে ও 273K তাপমাত্রায় কিছু পরিমাণ বরফ পানিতে পরিণত হতে যে পরিমাণ তাপ শোষণ করে ওই পরিমাণ পানি বরফে পরিণত হতে একই পরিমাণ তাপ বর্জন করে। কাজেই এটি একটি প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া(Reverse Process)।

প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য (Characteristics of Reversible Process)

প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় সংস্থার পরিবর্তন ঘটে খুবই ধীরে এবং অতি ক্ষুদ্র পরিমাণে যে পর্যন্ত না সমগ্র পরিবর্তন সংঘটিত হয়। এই প্রক্রিয়া এত ধীরে সংঘটিত হয় যে, প্রতিটি ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ধাপে সংস্থা কার্যত তাপগতীয় সাম্যাবস্থা (Thermodynamical equillibrium) বজায় রাখে। উপরন্তু এই প্রক্রিয়ায় অস্থিতিস্থাপকতা, সান্দ্রতা, ঘর্ষণ, বৈদ্যুতিক রোধ, চুম্বকীয় হিস্টোরিসিস প্রভৃতির ন্যায় অবক্ষয়ী ফলাফলগুলি (dissipative effects) থাকবে না।

প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার শর্ত (Conditions of Reversible Process) :

প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার(Reverse Process) শর্তগুলো হলো-

(ক) প্রক্রিয়াটি অবশ্যই খুব ধীরে সংঘটিত হতে হবে এবং

(খ) কোনো প্রক্রিয়া প্রত্যাবর্তী হবে যদি প্রক্রিয়াটি চলাকালীন কোনো অপচয়ী শক্তির সৃষ্টি না হয়। ঘর্ষণ, সান্দ্রতা, রোধ ইত্যাদি হলো অপচয়ী শক্তির উৎস। সুতরাং ঘর্ষণ, সান্দ্রতা, রোধ ইত্যাদির বিরুদ্ধে ঘটা কোনো প্রক্রিয়া প্রত্যাবর্তী হবে না।

উদাহরণ (Examples) :

বাস্তব ক্ষেত্রে সম্পূর্ণ প্রত্যাগামী প্রক্রিয়ার(Reversible Process) উদাহরণ দেয়া সম্ভবপর নয়। তবে কিছু কিছু প্রক্রিয়া আছে যাদেরকে আপাতভাবে প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া বলা যেতে পারে। এমন কতকগুলো প্রক্রিয়া নিম্নে উল্লেখ করা হলো। 

1. খুব ধীরে সংঘটিত করলে সমোষ্ণ এবং রুদ্ধতাপ পরিবর্তন প্রত্যাবর্তী হবে। কারণ এক্ষেত্রে ঘর্ষণের ন্যায় অবক্ষয়ী বল না থাকায় এবং প্রক্রিয়াটি খুব ধীরে সংঘটিত হওয়ায় পরিবহন, পরিচলন ও বিকিরণের দরুন তাপ বা শক্তি ক্ষয় হয় না।
2. প্রতি গ্রামে 80 ক্যালরি (cal) বা 336 J তাপশক্তি শোষণ করে স্বাভাবিক চাপের 0°C তাপমাত্রায় বরফ পানিতে পরিণত হয়। আবার স্বাভাবিক চাপে 0°C তাপমাত্রার পানি হতে প্রতি গ্রামে 80 ক্যালরি তাপ বা 336 J তাপশক্তি অপসারণ করলে পুনরায় বরফ পাওয়া যায়। সুতরাং প্রক্রিয়াটি প্রক্রিয়াটি প্রত্যাবর্তী।
3. কিছুটা ওপর হতে একটি স্থিতিস্থাপক বলকে একটি স্থিতিস্থাপক ইস্পাত পাতের ওপর ফেলা হলে শক্তির কোনো অপচয় না হওয়ায় বলটি আবার তাপ প্রাথমিক উচ্চতা পর্যন্ত ওপরে উঠবে। সুতরাং প্রক্রিয়াটি প্রত্যাবর্তী।
4. স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে খুব ধীরে কোনো স্প্রিংকে সম্প্রসারণ করলে প্রতি ধাপে প্রসারণের সময় স্প্রিং-এর ওপর যে পরিমাণ কাজ করা হবে সঙ্কোচনের সময় স্প্রিং সেই পরিমাণ কাজ সম্পন্ন করবে। সুতরাং প্রক্রিয়াটি প্রত্যাবর্তী।

অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া (Irreversible Process)

যে প্রক্রিয়া সম্মুখগামী হওয়ার পর বিপরীতমূখী হয়ে প্রত্যাবর্তন করতে পারে না, তাকে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া বলে। একে অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়া বা অনপনেয় প্রক্রিয়াও বলা হয়।

অথবা, যে প্রক্রিয়ায় সম্ভাব্য সব প্রাকৃতিক উপায় সত্ত্বেও সমগ্র সংস্থাকে পুরোপুরি প্রাথমিক অবস্থায় ফিরিয়ে আনা যায় না বা যে প্রক্রিয়া বিপরীতমুখী হয়ে প্রত্যাবর্তন করতে পারে না তাকে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া বলে।

অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য (Characteristics of Irreversible Process)

1. অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া হঠাৎ এবং স্বতঃস্ফূর্তভাবে (spontaneously) সংঘটিত হয়।
2. প্রকৃতিতে সব প্রক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে থাকে। সুতরাং প্রাকৃতিক প্রক্রিয়া মাত্রই অপ্রত্যাবর্তী।
3. এই প্রক্রিয়ায় সংস্থা কখনই তার প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে যাবার প্রবণতা দেখায় না।
4. এটি একটি দ্রুত প্রক্রিয়া এবং এটি তাপগতীয় সাম্যাবস্থা বজায় রাখে না।

উদাহরণ (Examples) :

1. বৈদ্যুতিক রোধের মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হলে তাপ সৃষ্টি হয়। এটি একটি অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া।
2. দুটি বস্তুর ঘর্ষণের দরুন যে তাপ সৃষ্টি হয় তা একটি অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়া। কারণ ঘর্ষণের বিরুদ্ধে যে কাজ করা হয় তাই তাপে রূপান্তরিত হয় এবং ওই তাপ কোনো প্রকারেই কাজে পরিণত করা যায় না।
3. ভিন্ন তাপমাত্রার দুটি বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে স্থাপন করলে তাপ অধিক তাপমাত্রার বস্তু হতে কম তাপমাত্রার বস্তুতে প্রবাহিত হবে। কিন্তু কম তাপমাত্রার বস্তু হতে অধিক তাপমাত্রার বস্তুতে তাপ প্রবাহের কোনো প্রবণতা নেই। সুতরাং এটি একটি অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া।
4. বন্দুক হতে গুলি ছুঁড়লে বারুদের বিস্ফোরণ ঘটে। এই বিস্ফোরণ অতি দ্রুত সংঘটিত হয়। এই প্রক্রিয়া অপ্রত্যাবর্তী।

প্রত্যাবর্তী ও অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার মধ্যে পার্থক্য (Difference between Reversible and Irreversible Process)

1. প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া(Irreversible Process) একটি অতি ধীর প্রক্রিয়া। অপরদিকে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া একটি দ্রুত প্রক্রিয়া।
2. প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া নয়। পক্ষান্তরে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া একটি স্বতঃস্ফূর্ত ও একমুখী প্রক্রিয়া।
3. প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় কার্যনির্বাহক বস্তু প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে। পক্ষান্তরে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় কার্য নির্বাহক বস্তু প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে না।
4. প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের তাপগতীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকে। পক্ষান্তরে অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায়(Irreversible Process) সিস্টেমের তাপগতীয় অবস্থা বজায় থাকে না।