শক্তির রূপান্তরের সময় সব সময়ই তাপ উৎপন্ন হয়। একটি নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসকে (যা আদর্শ গ্যাস নাও হতে পারে) একটি ঘর্ষণহীন পিস্টনবিশিষ্ট তাপ সুপরিবাহী ধাতব পাত্রের মাঝে আবদ্ধ করা হলাে

শক্তির রূপান্তরের সময় সব সময়ই তাপ উৎপন্ন হয়। একটি নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসকে (যা আদর্শ গ্যাস নাও হতে পারে) একটি ঘর্ষণহীন পিস্টনবিশিষ্ট তাপ সুপরিবাহী ধাতব পাত্রের মাঝে আবদ্ধ করা হলাে।

গ্যাসের আয়তন পিস্টন নড়াচড়ার ফলে পরিবর্তন করা যায় এবং ধাতব দেয়াল থাকায় বাহিরের সাথে তাপ আদানপ্রদান করে গ্যাসের তাপমাত্রাও পরিবর্তন করা যায়।

এখানে একটি গ্যাসের চক্রাকার পরিবর্তনের ক্ষেত্রে চাপ বনাম আয়তন লেখচিত্র দেখানাে হলাে এবং তিনটি অবস্থানের জন্য সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রা চিত্রে উল্লেখ করা হলাে।

(ক) T1 থেকে T2, অংশে কাজ কত?

(খ) তাপমাত্রা T1 থেকে T2, উন্নতির ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?

(গ) তাপমাত্রা T2, থেকে T3; পরিবর্তনের ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?

উত্তর সমূহ:

প্রশ্ন-ক এর উত্তর

ক) T₁ থেকে T₂তে তে যেতে আয়তনের কোনো পরিবর্তন হয়না বলে, d V = 0

অতএব, এ প্রক্রিয়ায় কাজ, W = P x d V = P x 0 = 0 J (উত্তর)

প্রশ্ন-খ এর উত্তর

T₁ থেকে T₂তে আয়তনের পরিবর্তন হয় না বলে, d V= 0

এখন, আমরা জানি, গৃহিত তাপ = সম্পাদিত কাজ + অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন

বা, d Q = d W+ du

বা, d Q = 0 + du ( ক হতে পাই, d W = 0)

বা, d Q = du

সুতরাং, উপরোক্ত তাপমাত্রার পরিবর্তনে গৃহিত তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তির সমান।

[ বি:দ্র: নমুনা উত্তর দাতা: রাকিব হোসেন সজল (বাংলা নিউজ এক্সপ্রেস)]

প্রশ্ন-গ এর উত্তর

T₂ থেকে T₃ তে যেতে চাপ ও আয়তনে পরিবর্তন হয়।

যে প্রক্রিয়ায় চাপ এবং আয়তনের পরিবর্তন ঘটে কিন্তু সিস্টেমের তাপ ধ্রুব থাকে তাকে রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া বলে।

তাই, এ প্রক্রিয়ায়াটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া। যদি, কোনো গ্যাসকে কুপরিবাহী পাত্রে রেখে খুব দ্রুত চাপের পরিবর্তন ঘটানো যায় তাহলে তাপ সিস্টেম থেকে বেরও হতে পারবে না এবং ভেতরে প্রবেশও করতে পারবে না। (যদিও কোনো প্রক্রিয়াই সম্পূর্ণ ভাবে রুদ্ধতাপীয় নয় যেহেতু কিছু তাপ সবসময়ই আদান-প্রদান হয়। কিন্তু কিছু ক্ষেত্রে এই তাপের আদান-প্রদান এতই কম হয় যে সেইসব প্রক্রিয়াকে রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া হিসেবেই ধরা হয়)

রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় তাপের আদান প্রদান হয় না বলে d Q = 0

আমরা জানি, গৃহিত তাপ = অভ্যন্তরীন শক্তির পরিবর্তন + সম্পাদিত কাজ

বা, d Q = du + d W

বা, 0 = du + d W

বা, d W = du

এখানে, আয়তন বেড়ে যায় বলে রুদ্ধ তাপীয় প্রসারণ ঘটে। ফলে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি দ্বারা কাজ সম্পাদিত হয়, তাই সিস্টেম শীতল হয় এবং এ জন্য ঋণাত্মক চিহ্ন ব্যবহার করা হয়।