সৃজনশীলঃ ‘নিম্নে একটি কার্নো…’ ২০২৫ – তাপগতিবিদ্যা, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

আমরা জানি, অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়ায় এন্ট্রপি বৃদ্ধি পায়। বিশ্ব জগতের অধিকাংশ প্রক্রিয়াই অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়া। সুতরাং বিশ্বজগতের এন্ট্রপি ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে। এভাবে এন্ট্রপি বৃদ্ধি পেতে পেতে যখন সর্বোচ্চ মানে পৌঁছাবে তখন বিশ্বের সকল ব্যবস্থা তাপীয় সাম্যাবস্থায় উপনীত হবে। তাপীয় সাম্যাবস্থায় পৌঁছলে তাপশক্তিকে ফলপ্রসু কাজে পরিণত করা সম্ভব হবে না। ফলে কার্যকরী শক্তির দুষ্প্রাপ্যতা সৃষ্টি হবে। এমনভাবে চলতে থাকলে পৃথিবী এমন একটি ভয়াবহ অবস্থায় পৌঁছাবে যে তাপ শক্তি সরবরাহে অক্ষম হয়ে পড়বে। এটাই জগতের তাপীয় মৃত্যু বলে পরিচিত।

এখানে, গৃহীত তাপ, $Q_1=750J$

তাপ উৎসের তাপমাত্রা, $T_1={550}^{\circ }C=823K$

তৃতীয় ধাপে বর্জিত তাপ $Q_2$ হলে,

$\begin{array}{cc}\frac{Q_2}{T_2}& =\frac{Q_1}{T_1}\\ & =\frac{750}{823}=0.9113J{K}^{-1}\end{array}$

সুতরাং, এনট্রপির পরিবর্তন,

$\Delta S=\frac{-Q_2}{T_2}=-\frac{Q_1}{T_1}=-0.9113J{K}^{-1}$

[ঋণাত্মক চিহ্ন এন্ট্রপির হ্রাস বা তাপের বর্জন নির্দেশ করে]

অতএব, তৃতীয় ধাপে এন্ট্রপি $0.9113J{K}^{-1}$ হ্রাস পায়।

প্রথম ধাপে:

উদ্দীপক হতে, আয়তনের অনুপাত, $\frac{V_2}{V_1}=2$

মোল সংখ্যা, $n=3mole$

গ্যাস ধ্রুবক, $R=8.314J{\mathrm{mol}}^{-1}{K}^{-1}$

প্রথম ধাপের তাপমাত্রা, $T_1={550}^{\circ }C=550+273=823K$

সমোষ্ণ প্রসারণে, কৃতকাজ, $W_1=\mathrm{nRT}{T}_1\ln \left(\frac{V_2}{V_1}\right)$

$\begin{array}{cc}& =3\times 8.314\times 823\times \ln 2\\ & =14228.42J\end{array}$

দ্বিতীয় ধাপে :

তৃতীয় ধাপের তাপমাত্রা, $T_2={138}^{\circ }C=(138+273)K=411K$

$\gamma =1.4$

রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে, কৃতকাজ,

$W_2=\frac{\mathrm{nR}}{\gamma -1}(T_1-T_2)=\frac{3\times 8.314}{1.4-1}(823-411)=25690.26J$

এখানে, $W_2>W_1$

সুতরাং, দ্বিতীয় ধাপে কৃতকাজের পরিমাণ বেশি।