সৃজনশীলঃ ‘একটি কার্নো ইঞ্জিনের…’ সিলেট বোর্ড ২০২৪ – তাপগতিবিদ্যা, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

প্রকৃতিতে সবকিছুই সাম্যাবস্থা পেতে চেষ্টা করে। একটি সিস্টেম যতই সাম্যাবস্থার দিকে এগিয়ে যায় ততই তার কাছ থেকে কাজ পাওয়ার সম্ভাবনা কমে যায়, সাম্যাবস্থায় পৌঁছালে সিস্টেম থেকে আর কোনো কাজই পাওয়া যাবে না। সিস্টেমের এই শক্তির রূপান্তরের অক্ষমতা বা অসম্ভাব্যতাই হচ্ছে এনট্রপি ।
এক বা একাধিক সিস্টেম যত সাম্যবস্থার দিকে এগিয়ে যায় তাদের এনট্রপিও তত বাড়তে থাকে। সাম্যাবস্থায় এনট্রপি সবচেয়ে বেশি হয়। অর্থাৎ যখন কোনো সিস্টেম থেকে আর কাজ পাওয়া যায় না তখন তার এনট্রপি হয় সর্বাধিক। আমরা জানি, সকল স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তন সর্বদা সাম্যাবস্থার দিকে পরিচালিত হয়। সুতরাং সকল স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনে এনট্রপি বৃদ্ধি পায়। যেহেতু প্রকৃতিতে সবকিছুই সাম্যাবস্থা পেতে চায়। তাই বলা যায় যে, জগতে এনট্রপি সর্বদা বৃদ্ধি পাচ্ছে।

এখানে, তাপ উৎসের তাপমাত্রা, $T_1={727}^{\circ }C=1000K$
তাপগ্রাহকের তাপমাত্র, $T_2={227}^{\circ }C=500K$
তাপ উৎস হতে গৃহীত তাপ, $Q_1=1000J$
তাপগ্রাহকে বর্জিত তাপ, $Q_2=$ ?

আমরা জানি,

$\frac{Q_1}{T_1}=\frac{Q_2}{T_2}$

বা, ${}^{\prime }{Q}_2=T_2\times \frac{Q_1}{T_1}$
বা,$Q_2=500K\times \frac{1000J}{1000K}=500J$

ইঞ্জিনের কৃতকাজ, $W=Q_1-Q_2=1000J-500J=500J$  অতএব, উদ্দীপকের ইঞ্জিনটির কৃতকাজ 500 J.

এখানে, তাপ উৎসের তাপমাত্রা, $T_1=1000K$
ইঞ্জিনের দক্ষতা, $\eta =60\%=0.6$
তাপ গ্রাহহকের বর্তমান তাপমাত্রা, $T_2=500K$
ধরি, কর্মদক্ষতা $60\%$ করতে তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা $=T_2{}^{\prime }$

এখন, $\eta =\frac{T_1-T_2^{\prime }}{T_1}\times 100\%$
বা, $1-\frac{T_2{}^{\prime }}{T_1}=\frac{60\%}{100\%}$
বা, $T_2^{\prime }=(1-0.6)\times 1000K=400K$
অতএব, উদ্দীপকের ইঞ্জিনটির তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 100K হ্রাস করে ইঞ্জিনটির দক্ষতার উন্নতি করতে সক্ষম হয়েছিলেন