"একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি" একটি সিস্টেমের পথের উপর নির্ভর করে না যা বন্ধ আছে তবে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি সিস্টেমের প্রাথমিক অবস্থা এবং চূড়ান্ত অবস্থার উপর নির্ভর করে।
থেকে থার্মোডিনামিক্স আইন আমরা একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি সম্পর্কে একটি স্ফটিক স্পষ্ট ধারণা পাই। একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি ব্যাখ্যা করা যেতে পারে এইভাবে, শক্তির মোট পরিমাণ সেই গতির সাথে একত্রিত হয় যা কম্পন গতি, ঘূর্ণন গতি বা সিস্টেমের অণু বা পরমাণুর অনুবাদ গতি হতে পারে।
আরও পড়ুন সম্পর্কে কার্নোট সাইকেল: 16টি প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন সহ এর গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি কী?
একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য একটি সিস্টেমের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ শুধুমাত্র তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। কিন্তু প্রকৃত গ্যাসের জন্য একটি সিস্টেমের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ তাপমাত্রা, আয়তন, চাপের উপর নির্ভর করে।
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি বিস্তৃত একটি সম্পত্তি এবং একটি গ্যাসীয় পদার্থের শক্তির পরিমাণ সরাসরি নির্ধারণ করতে পারে না। একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি একটি সিস্টেমে একটি গ্যাসীয় পদার্থের অণু, তাপগতিগত কাজ এবং তাপের আকারে অভ্যন্তরীণ শক্তি স্থানান্তরিত হয়।
চিত্র ক্রেডিট - উইকিপিডিয়া
চিত্র ক্রেডিট - উইকিপিডিয়া
একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তির মোট পরিমাণ সরাসরি তাপমাত্রার সমানুপাতিক এবং সেইসাথে গ্যাসীয় অবস্থায় থাকা পদার্থের মোলের অণুর মোট সংখ্যা।
আরও পড়ুন সম্পর্কে থার্মাল ডিফিউসিভিটি: এটি সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ তথ্য এবং প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
সুতরাং গাণিতিকভাবে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তিকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে,
dU = nCvdT…… eqn (1)
অথবা, U = CvnT…………. eqn (2)
সমীকরণ থেকে (1) টার্ম nCvএকটি আদর্শ গ্যাসের গতিশক্তি থেকে T ব্যবহার করা হয়।
কোথায়,
U = একটি গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ
Cv = ধ্রুবক আয়তনে একটি গ্যাসীয় পদার্থের তাপ ক্ষমতার পরিমাণ
n = একটি বায়বীয় পদার্থের মোট মোলের সংখ্যা
T = সিস্টেমের তাপমাত্রা
একটি আদর্শ গ্যাস সূত্রের অভ্যন্তরীণ শক্তি:
তাপগতিবিদ্যায় অভ্যন্তরীণ শক্তির মোট পরিমাণের পরিবর্তন যা ΔU হিসাবে প্রকাশ করা হয় তবে একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য পরম অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ অনুমান করতে পারে।
একটি আদর্শ গ্যাস সূত্রের অভ্যন্তরীণ শক্তি হল,
কোথায়,
U = একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি
cv = নির্দিষ্ট আইসোকোরিকের তাপ ক্ষমতা
m = একটি আদর্শ গ্যাসের ভর
T = তাপমাত্রা
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ গণনা করার জন্য প্রথমে আমাদের কল্পনা করতে হবে যে একটি গ্যাস পদার্থ একটি সিলিন্ডারে ব্লক করা হয়েছে তখন আদর্শ গ্যাসের আয়তন স্থির অবস্থায় থাকা উচিত এবং আদর্শ গ্যাসটি শীতল হওয়া উচিত এবং পরম শূন্য তাপমাত্রায় পৌঁছাতে হবে.
এই বিশেষ অবস্থায় আদর্শ গ্যাসের সমস্ত কণা বিশ্রামের অবস্থানে থাকে এবং কোন অভ্যন্তরীণ শক্তি থাকে না। আদর্শ গ্যাসের তাপমাত্রা T-এ না পৌঁছানো পর্যন্ত Q-কে আয়তনের স্থির অবস্থায় স্থানান্তর করা হয় বলে মোট তাপের পরিমাণ প্রকাশ করা হয়। এখন এই অবস্থায় অভ্যন্তরীণ শক্তির জন্য প্রয়োজনীয় মোট তাপের পরিমাণ U-তে পৌঁছায়।
একটি আদর্শ গ্যাস আহরণের অভ্যন্তরীণ শক্তি:
থার্মোডাইনামিক সিস্টেমে অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ সম্ভাব্য শক্তি বা গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হতে পারে। থার্মোডাইনামিক সিস্টেমের জন্য তিন ধরনের শক্তি যেমন অভ্যন্তরীণ শক্তি, সম্ভাব্য শক্তি এবং গতিশক্তি থাকতে পারে।
একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তি আহরণ:-
একটি আদর্শ গ্যাস পদার্থের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তি গতিশক্তি এবং সম্ভাব্য শক্তির উপর নির্ভর করে।
আমরা জানি যে,
M/m = Na
Kরোজকার গড় = 1/2 3RT/Na
Kরোজকার গড় = 3/2 kT কারণ k = R/Na
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি বাস্তব গ্যাসের থেকে কীভাবে আলাদা?
আদর্শ গ্যাস ব্যাখ্যা করে, যে বায়বীয় পদার্থগুলি তাপমাত্রা এবং চাপের যেকোনো অবস্থায় গ্যাসের নিয়ম মেনে চলে। প্রকৃত গ্যাস ব্যাখ্যা করে, বায়বীয় পদার্থ যা গ্যাসের নিয়ম মেনে চলে না।
একটি আদর্শ গ্যাস এবং বাস্তব গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির মধ্যে পার্থক্য নীচে আলোচনা করা হল,
| পরামিতি | আদর্শ গ্যাস | আসল গ্যাস |
| চাপ | উচ্চ | কম |
| আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল | উপস্থিত নেই | বর্তমান |
| আয়তন | কোন নির্দিষ্ট ভলিউম | নির্দিষ্ট ভলিউম |
| পরিবেশে অস্তিত্ব | বর্তমান নেই এবং আদর্শ গ্যাস হল অনুমানগত গ্যাস | বর্তমান |
| ইলাস্টিক সংঘর্ষ অণুর | হাঁ | না |
| অন্যান্য গ্যাসের সাথে মিথস্ক্রিয়া | না | হাঁ |
| গ্যাসের আইন | মান্য | মানে না |
| বেগ | উপস্থিত নেই | বর্তমান |
| ভর | উপস্থিত নেই | বর্তমান |
| আয়তন | উপস্থিত নেই | বর্তমান |
একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তি:
একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তি যাকে ব্যাখ্যা করার মত প্রকাশ করা হয়, বিশেষ আদর্শ গ্যাস পদার্থের প্রতি ইউনিট ভরে একটি আদর্শ গ্যাস পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ।
আরও পড়ুন সম্পর্কে নির্দিষ্ট এনথালপি: এর গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য এবং amp; 8টি প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তির সূত্র হল,
u = U/m
কোথায়,
u = প্রতি কিলোগ্রাম জুলে একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তি
U = জুলে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি
m = কিলোগ্রামে একটি আদর্শ গ্যাসের ভর
একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তির SI একক জুল প্রতি কিলোগ্রাম. একটি আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট অভ্যন্তরীণ শক্তির মাত্রা হল L2T-2.
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন:
গতিশক্তির নিয়মগুলি থেকে এটি স্পষ্টভাবে দেখানো হয়েছে যে একটি কণার গতিশক্তি সরাসরি সংযুক্ত একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের সাথে তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সম্পর্ক রাখে।
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন শুধুমাত্র তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এটি অন্যান্য ভৌত পরামিতি যেমন আয়তন, চাপের উপর নির্ভর করে না। যদি প্রাথমিক তাপমাত্রা, চূড়ান্ত তাপমাত্রা সিস্টেমের জন্য পরিচিত হয় তবে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন সহজেই নির্ধারণ করা যায়।
সিস্টেমটি আইসেনট্রপিক, আইসোবারিক বা আইসোকোরিক বা অন্য কোনও পদ্ধতির মতো কোনও প্রক্রিয়া অনুসরণ করতে পারে কিনা একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন অপ্রাসঙ্গিক। এক কথায় বলতে পারি একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন শুধুমাত্র বায়বীয় পদার্থের অবস্থা দ্বারা শাসিত যা বায়বীয় পদার্থের প্রক্রিয়া দ্বারা শাসিত নয়। যদি সিস্টেমে তাপমাত্রা ভিন্ন হয় শুধুমাত্র সেই ক্ষেত্রে অভ্যন্তরীণ শক্তি একটি আদর্শ বায়বীয় পদার্থের জন্য ভিন্ন হতে পারে। আইসোথার্মাল প্রক্রিয়ায় একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন শূন্য হতে পারে।
চিত্র ক্রেডিট - উইকিমিডিয়া কমন্স
আরও পড়ুন সম্পর্কে আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া: 13টি প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী সহ এটি সমস্ত গুরুত্বপূর্ণ তথ্য
থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে একটি আদর্শ গ্যাস এবং তাপমাত্রার অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের মধ্যে স্পষ্ট সম্পর্ক সহজেই গ্যাসীয় পদার্থের তদন্ত করতে পারে। প্রক্রিয়া মধ্যে গ্যাসের উপর isochoric কোন কাজ সম্পন্ন হয়েছে. আইসোকোরিক প্রক্রিয়ায় গ্যাসের উপর তাপ প্রবেশ করানো হয় এই কারণে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন বৃদ্ধি পায়।
অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কী?
থার্মোডাইনামিক সিস্টেমে অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন এইভাবে উদ্ভূত হয় যে গ্যাসীয় পদার্থের জন্য অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের যোগফল একটি তাপগতিগত সিস্টেমের নেট ওয়ার্কডনের সমান এবং সিস্টেম এবং আশেপাশের পরিবেশে মোট তাপ জমা হয়। সিস্টেমের
চিত্র ক্রেডিট - উইকিমিডিয়া কমন্স
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের সূত্র হল,
Δ U = Q + W
কোথায়,
ΔU = একটি সিস্টেমে একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের মোট পরিমাণ
প্রশ্ন = পরিমাণ তাপ স্থানান্তর সিস্টেম এবং সিস্টেমের আশেপাশের মধ্যে
W = একটি সিস্টেম দ্বারা সম্পন্ন কাজ
কিছু প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির কোন পরিবর্তন হয় না। প্রক্রিয়াগুলি চক্রীয় প্রক্রিয়া, আইসোথার্মাল এবং বিনামূল্যে সম্প্রসারণ. এই প্রক্রিয়াগুলিতে অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ একই থাকে কারণ সিস্টেমের তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকে।
চিত্র ক্রেডিট - উইকিপিডিয়া
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কিভাবে গণনা করা যায়?
থার্মোডাইনামিকের 1 ম সূত্র থেকে আমরা একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন সম্পর্কে একটি ধারণা করতে পারি। একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ তাপ প্রবাহ এবং সিস্টেম দ্বারা পরিচালিত PV কাজের সমান।
অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাণ যা একটি বায়বীয় পদার্থের জন্য পরিবর্তন হতে পারে যা সর্বদা সিস্টেমের কাজ করা এবং ইনপুট তাপের পরিমাণ এবং আউটপুট তাপের পরিমাণের সমান হওয়া উচিত।
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন গণনার সূত্র:-
Q =ΔU = W…….eqn (1)
Q = ΔU + PV
কারণ আমরা জানি যে, যে পরিমাণ তাপ যোগ বা অপসারণ করা হয় তা সর্বদা অভ্যন্তরীণ শক্তির মোট যোগফলের সমান যা পরিবর্তিত হয় এবং PV এর কাজ করা হয়।
eqn (1) থেকে সাজানোর পর আমরা পাই,
ΔU = Q – PV……. eqn (2)
প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন:-
প্রশ্ন:- একটি পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তির মান সব সময় থাকে ইতিবাচক নাকি নেতিবাচক হতে পারে?
সমাধান: – না, একটি পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তির মান সর্বদা ইতিবাচক থাকতে পারে না।
কিছু সময় অভ্যন্তরীণ শক্তির মান ঋণাত্মক হতে পারে। আমরা কাজ করা এবং তাপের যোগফল থেকে অভ্যন্তরীণ শক্তির মান গণনা করতে পারি। একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির ঋণাত্মক মান মানে চূড়ান্ত শক্তির মান প্রাথমিক শক্তির মানের থেকে কম।
প্রশ্ন:- অভ্যন্তরীণ শক্তির কয়েকটি উদাহরণ দাও।
সমাধান: - নীচে তালিকাভুক্ত অভ্যন্তরীণ শক্তির কিছু উদাহরণ,
- একটি তরল পদার্থের বাষ্প
- একটি তরল পদার্থের ঝাঁকুনি
- ব্যাটারি
- সংকুচিত গ্যাস
- একটি পদার্থের তাপমাত্রা বৃদ্ধি
