সৃজনশীলঃ ‘পরীক্ষাগারে একটি তাপ…’ ঢাকা বোর্ড ২০২৫ – তাপগতিবিদ্যা, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

বিজ্ঞানী ক্লসিয়াসের মতে, কোনো সিস্টেমে তাপশক্তি অন্য কোনো শক্তিতে রূপান্তরিত হলে বা অন্য কোনো শক্তি তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হলে সিস্টেমের মোট শক্তির পরিমাণ একই থাকে। অর্থাৎ তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটি শক্তির নিত্যতা সূত্রের একটি বিশেষ রূপ। যখনই কোনো সিস্টেমে তাপ প্রয়োগ করা হয়, তখন তার কিছু অংশ বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করে এবং বাকি অংশ পরিবেশের উপর বাহ্যিক কার্য সম্পাদন করে। অর্থাৎ কোনো সিস্টেমে $\Delta Q$ তাপ প্রয়োগে অভ্যন্তরীণ শক্তি $\Delta U$ এবং বহিঃস্থ কাজ $\Delta W$ সম্পন্ন হলে $\Delta Q=\Delta U+\Delta W$.

এখানে,
তাপ ইঞ্জিনের উৎসের তাপমাত্রা, $T_1=500K$
গ্রাহকের তাপমাত্রা, $T_2=300K$
কর্মদক্ষতা, $\eta =?$

আমরা জানি,
দক্ষতা,

$\eta =1-\frac{T_2}{T_1}=1-\frac{300}{500}$

$\eta =0.4$
∴ দক্ষতা, $\eta =40\%$

উদ্দীপক হতে,

তাপ উৎস হতে গৃহীত তাপ, $Q_1=1000J$
তাপ গ্রাহকে বর্জিত তাপ, $Q_2=600J$
তাপ উৎসের তাপমাত্রা, $T_1=500K$
তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা, $T_2=300K$

তাপ উৎসে এন্ট্রপির পরিবর্তন, $d{S}_1=\frac{Q_1}{T_1}=\frac{1000}{500}=2{\mathrm{JK}}^{-1}$

এবং তাপ গ্রাহকে এন্ট্রপির পরিবর্তন,

$d{S}_2=\frac{Q_2}{T_2}=-\frac{600}{300}$

  $=-2{\mathrm{JK}}^{-1}$ [∵ বর্জিত তাপ ঋণাত্মক]

∴ মোট এন্ট্রপির পরিবর্তন, $\mathrm{dS}={\mathrm{dS}}_1+{\mathrm{dS}}_2=2-2=0$

যেহেতু, $dS=0$

সুতরাং, উদ্দীপকের তাপ ইঞ্জিনটি পরিবেশবান্ধব।