তাপগতিবিদ্যা: পাঠ নির্দেশিকা

মূল ধারণা

তাপগতিবিদ্যা তাপ, কাজ ও অভ্যন্তরীণ শক্তির হিসাব রাখে। প্রথম সূত্র শক্তির সংরক্ষণ, দ্বিতীয় সূত্র বলে তাপ ইঞ্জিন নিখুঁত দক্ষ হতে পারে না, এবং তাপমাত্রা কেলভিনে হতে হবে।

• আদর্শ গ্যাসের সূত্র PV = nRT চাপ, আয়তন, পরিমাণ ও পরম তাপমাত্রাকে যুক্ত করে। সবসময় কেলভিন ব্যবহার করুন (K = °C + 273.15)।
• তাপমাত্রা বদলাতে প্রয়োজনীয় তাপ Q = mcΔT। দশা পরিবর্তনে ধ্রুব তাপমাত্রায় তাপ লাগে: Q = mL।
• প্রথম সূত্র ΔU = Q − W, যেখানে W সিস্টেমের কৃত কাজ।
• T_h ও T_c-র মধ্যে চলা কোনো ইঞ্জিন কার্নো দক্ষতা 1 − T_c ÷ T_h ছাড়িয়ে যেতে পারে না। বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের এনট্রপি কখনও কমে না।

মূল সমীকরণ

• PV = nRT
• Q = mcΔT
• ΔU = Q − W
• η_Carnot = 1 − T_c ÷ T_h
• ΔS = Q ÷ T
• P = kAΔT ÷ d

সমাধান করা উদাহরণ

একটি তাপ ইঞ্জিন 500 K ও 300 K-এর মধ্যে চলে। সর্বোচ্চ (কার্নো) দক্ষতা 1 − 300 ÷ 500 = 0.40, অর্থাৎ 40 %। প্রতি চক্রে গরম আধার থেকে 1000 J নিলে সর্বোচ্চ 400 J কাজ করতে পারে এবং ঠান্ডা আধারে অন্তত 600 J ফেলতে হবে।

সাধারণ ভুল

• গ্যাসের সূত্রে বা কার্নোর সূত্রে °C-এ তাপমাত্রা বসানো। কেলভিন লাগে।
• কাজের চিহ্ন ভুলে যাওয়া: ΔU = Q − W-তে গ্যাসের কৃত কাজ ধনাত্মক এবং গ্যাসের উপর কৃত কাজ ঋণাত্মক।
• তাপ ও তাপমাত্রাকে একই রাশি ভাবা। তাপ হল স্থানান্তরিত শক্তি; তাপমাত্রা কণাগুলোর গড় শক্তি মাপে।

অনুশীলন

এই বিষয়ের অনুশীলন প্রশ্ন দিয়ে নিজেকে যাচাই করুন: তাপগতিবিদ্যা