তাপীয় ভারসাম্য কি একটি সিস্টেম: 7টি তথ্য আপনার জানা উচিত

তাপীয় ভারসাম্য হল একটি সিস্টেমের একটি শর্ত এবং একটি পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা ভারসাম্যের অবস্থায় থাকা। এই নিবন্ধে, আমরা তাপীয় ভারসাম্য কীভাবে একটি সিস্টেম তা নিয়ে আলোচনা করতে যাচ্ছি।

প্রতিটি বস্তু তার অভ্যন্তরীণ তাপ আশেপাশের মধ্যে নির্গত করে বা চারপাশ থেকে তাপ অর্জন করে একটি তাপীয় ভারসাম্য অর্জন করতে থাকে। তাপীয় ভারসাম্য হল একটি সিস্টেম যখন একটি সিস্টেম একটি বিচ্ছিন্ন অবস্থায় থাকে।

তাপীয় ভারসাম্য কি?

তাপীয় ভারসাম্য হল একটি সিস্টেমের একটি অবস্থা যেখানে একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা একটি আশেপাশের তাপমাত্রার সাথে মেলে।

একটি তাপীয় ভারসাম্য এমন একটি অবস্থা যেখানে একটি সিস্টেম থেকে আশেপাশের স্টপে তাপ শক্তির প্রবাহ এবং একটি সিস্টেম এবং আশেপাশের তাপমাত্রা সমান থাকে। তাপ উচ্চ শক্তি স্তর থেকে নিম্ন তাপমাত্রা অঞ্চলে স্থানান্তরিত হয়।

যদি দুটি সিস্টেম একটি তাপীয় ভারসাম্য অবস্থায় থাকে, তবে এই দুটি সিস্টেমের সংস্পর্শে থাকা তৃতীয় অবস্থাটিও তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থায় থাকবে। এটি তাপগতিবিদ্যার জিরোথ সূত্রে বলা হয়েছে।

তাপীয় ভারসাম্য কেন একটি সিস্টেম?

একটি সিস্টেম তাপীয় ভারসাম্যে থাকে যখন সিস্টেম থেকে আশেপাশের মধ্যে তাপ নির্গত হয় না, এটি আশেপাশের থেকে তাপ নেয় না।

একটি তাপীয় ভারসাম্য ব্যবস্থা আশেপাশের থেকে সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্ন। এই ধরনের সিস্টেম তার ভর হারায় না কিন্তু শুধুমাত্র তাপ সংক্রমণ সঞ্চালিত হতে পারে। সিস্টেমটি তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থান অর্জন করার সাথে সাথে তাপের প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়।

সিস্টেমে তাপ সরবরাহ থাকলে যে কোনো সিস্টেম তার অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়াতে থাকে। উদাহরণস্বরূপ, জলের পাত্রে তাপ সরবরাহ করার সময়, জলের তাপমাত্রা সময়ের সাথে বাড়তে থাকবে। যদি তাপ সরবরাহ বন্ধ করা হয়, তবে একই পরিমাণ জল তার আশেপাশে তাপ নির্গত করবে এবং এইভাবে সময়ের সাথে সাথে শীতল হবে।

যখন একটি সিস্টেম তাপ ভারসাম্য এ থাকে?

একটি সিস্টেম তাপীয় ভারসাম্যে থাকে যখন তার অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা পার্শ্ববর্তী বাহ্যিক তাপমাত্রার সাথে মেলে।

সিস্টেম এবং আশেপাশের মধ্যে উভয় দিক থেকে শক্তির প্রবাহ নেই। উভয়ের জন্য তাপমাত্রা স্থির থাকে। এছাড়াও, সিস্টেম থেকে পদার্থের কোন সংক্রমণ নেই।

তাপমাত্রার পার্থক্য থাকা দুটি সিস্টেমকে একসাথে যোগাযোগে রাখা হয়, তারপরে গরম বিন্দু থেকে নিম্ন তাপমাত্রার বিন্দুতে তাপ প্রেরণ করা হবে। এই তাপ প্রবাহ চলতে থাকবে যতক্ষণ না উভয় সিস্টেম একই পরিমাণ অভ্যন্তরীণ তাপ শক্তি অর্জন করে। একটি সিস্টেমের এই অবস্থাকে একটি সিস্টেমের একটি তাপীয় ভারসাম্য অবস্থা বলা হয়।

তাপীয় ভারসাম্য কি একটি বদ্ধ ব্যবস্থা?

একটি তাপীয় ভারসাম্য শুধুমাত্র বদ্ধ সিস্টেম বা দুটি সংস্থার ক্ষেত্রে সঞ্চালিত হয় যেখানে শুধুমাত্র তাপ শক্তি স্থানান্তরিত হতে পারে এবং বিষয়টি নয়।

একটি তাপীয় ভারসাম্য মূলত একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা এবং এটি আশেপাশের পদার্থের সাথে কীভাবে সিঙ্ক্রোনাইজ করা হয় তা নিয়ে কাজ করে। যদি একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা আশেপাশের থেকে বেশি হয়, তবে আশেপাশের পদার্থটি সিস্টেম থেকে তাপকে উপলব্ধি করে এবং এর বিপরীতে।

একটি সিস্টেমের একটি তাপীয় ভারসাম্য অর্জনের জন্য, শুধুমাত্র তাপের প্রবাহ থাকতে হবে। যদি শুধুমাত্র পদার্থের একটি প্রবাহ থাকে, তবে পদার্থের প্রতি মোল যে তাপ অর্জন করে তা কেবলমাত্র পদার্থের ভরের সাথে থাকবে। এবং যদি পদার্থ এবং তাপের প্রবাহও থাকে, তবে কোনও সিস্টেমই তাপীয় ভারসাম্য অর্জন করতে সক্ষম হত না।

প্রতিবার একটি নতুন বিষয় এমন একটি সিস্টেমে উড়ে যেত যা সিস্টেমের তুলনায় পরিবর্তনশীল তাপমাত্রা থাকতে পারে। একটি সিস্টেম তাপের প্রবাহ দ্বারা ভারসাম্যের অবস্থা অর্জন করতে একটি সময় নেয়।

উন্মুক্ত ব্যবস্থায় কি তাপীয় ভারসাম্য ঘটতে পারে?

যে ব্যবস্থা দেয়াল দ্বারা আবদ্ধ নয় এবং চারপাশ থেকে বিচ্ছিন্ন তাকে উন্মুক্ত ব্যবস্থা বলে।

উন্মুক্ত সিস্টেমগুলি ভারসাম্যের অবস্থা অর্জন করতে অক্ষম। একটি উন্মুক্ত ব্যবস্থায় শুধুমাত্র তাপের আদান-প্রদানই নয়, বিষয়টিও রয়েছে। পদার্থের আয়তন আশেপাশ থেকে সিস্টেমে স্থানান্তরিত হয়।

উন্মুক্ত ব্যবস্থার ক্ষেত্রে সিস্টেম থেকে আশেপাশে তাপ সহজেই আদান-প্রদান করা যায়। কিন্তু, সিস্টেম কখনই ভারসাম্যের অবস্থান অর্জন করতে সক্ষম হবে না। এর কারণ সিস্টেম থেকে আশেপাশে ভর ক্রমাগত আদান-প্রদান হয় এবং ভরের সাথে তাপও সিস্টেম থেকে দূরে দেওয়া হয়।

নতুন পরিমাণে যোগ করা হয় সিস্টেমের মোট তাপ শক্তি কমায় বা বৃদ্ধি পায় এবং প্রক্রিয়া চলতে থাকে। কিন্তু, কিছু অংশে, সিস্টেমটিকে তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থায় আনতে ওপেন সিস্টেম একটি প্রধান ভূমিকা পালন করে।

কিভাবে একটি উন্মুক্ত ব্যবস্থায় তাপীয় ভারসাম্য ঘটে?

তাপীয় ভারসাম্য কিছু পরিস্থিতিতে ঘটতে পারে এবং একটি উন্মুক্ত সিস্টেমে বড় আকারে।

তাপ শক্তি সর্বদা উচ্চ তাপমাত্রা অঞ্চল থেকে নিম্ন তাপমাত্রা অঞ্চলে প্রবাহিত হয়। এটি একটি আশেপাশের যে কোনও সিস্টেমের বাস্তবতা। যদি একটি উন্মুক্ত সিস্টেমে আশেপাশের তুলনায় উচ্চ শক্তি থাকে, তাহলে ভারসাম্যের অবস্থা অর্জনের জন্য সিস্টেম থেকে তাপ আশেপাশে প্রেরণ করা হবে।

একটি সহজ উদাহরণ এখানে উচ্চ তাপমাত্রা অঞ্চল থেকে ঠান্ডা এলাকায় বায়ু বিনিময় হবে. বায়ু পদার্থের পাশাপাশি তাপ শক্তির বিনিময়ের মাধ্যমে এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে প্রবাহিত হয়। যে কারণে বাতাস প্রবাহিত হয় এবং বায়ু গরম বাতাস ঠান্ডা হয়। বিপরীতে, তাপ শক্তিও ঠান্ডা বাতাস দ্বারা অর্জিত হয়, তাপীয় ভারসাম্যের জন্য অনিবার্য।

আরেকটি উদাহরণ যা আমরা এখানে আলোচনা করতে পারি তা হল ক্যাম্পফায়ারে কাঠের দহন ধরুন। জ্বলন্ত কাঠ একটি উন্মুক্ত ব্যবস্থা কারণ তাপ এবং ভর কোন প্রাচীর দ্বারা আবদ্ধ হয় না এবং বিষয়টি সহজেই আশেপাশে স্থানান্তরিত হতে পারে।

তাপীয় ভারসাম্য একটি সিস্টেম
বনফায়ার, ইমেজ ক্রেডিট: pixabay

ক্যাম্প ফায়ারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত বাতাস তাপ শক্তিকে আঁকড়ে ধরে এবং এটি আশেপাশের অঞ্চলে স্থানান্তর করে যার ফলে আশেপাশের অঞ্চলের বায়ু উষ্ণ হয়। সৃষ্ট এই তাপ পরিচলনের মাধ্যমে ক্যাম্প ফায়ারের চারপাশে ছড়িয়ে পড়ে। সিস্টেমটি চারপাশে কাঠের দহন দ্বারা উত্পন্ন তাপ শক্তি নির্গত করে তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থা অর্জন করার চেষ্টা করে।

কিভাবে একটি সিস্টেমের তাপীয় ভারসাম্য খুঁজে বের করতে হয়?

একটি সিস্টেমের তাপীয় ভারসাম্য খুঁজে পেতে আমাদের তাপের প্রবাহের হার, ভর এবং একটি বস্তুর নির্দিষ্ট তাপ বিবেচনা করতে হবে।

যে সিস্টেমটি তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থা অর্জন করে তা শুধুমাত্র তাপ শক্তির প্রবাহ দ্বারা যা এটির সাথে উপস্থিত থাকে। সুতরাং, তাপ প্রবাহের হার সিস্টেমটিকে তার তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থায় আনতে প্রয়োজনীয় সময় নির্ধারণ করে।

অবশেষে, যখন তাপের কোন বিনিময় হয় না এবং প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়, তখন সিস্টেমটিকে ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থায় বলা হয়।

ধরুন আমাদের দুটি বন্ধ পাত্র রয়েছে, একটি গরম এবং অন্যটি তাপমাত্রায় ঠান্ডা। উভয় পাত্র একে অপরের সাথে ঘনিষ্ঠ যোগাযোগ রাখা হয়. গরম পাত্র থেকে ঠান্ডা পাত্রে তাপ প্রবাহ ঘটে। সুতরাং, গরম পাত্র থেকে হারিয়ে যাওয়া তাপ শক্তি ঠান্ডা পাত্র দ্বারা অর্জিত তাপ শক্তির সমান হবে। এটাই,

Qনষ্ট=Qলাভ করা

তাপ শক্তি সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়:

Q=mcΔT

এখানে, Q হল তাপ শক্তি,

c একটি নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা, এবং

m একটি ভর,

ΔT হল এক সিস্টেম থেকে অন্য সিস্টেমে তাপ শক্তির প্রবাহের কারণে তাপমাত্রার পরিবর্তন।

যদি একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা তার প্রারম্ভিক তাপমাত্রার থেকে কমে যায়, তাহলে তাপ শক্তির হার নেতিবাচক হবে যা তাপের ক্ষতি নির্দেশ করে। যদিও, যদি সিস্টেমের চূড়ান্ত তাপমাত্রা তার প্রারম্ভিক থেকে বেশি হয় তবে এটি সিস্টেম দ্বারা অর্জিত তাপ শক্তিকে বোঝায়।

20 গ্রাম আল ফয়েলের তাপীয় ভারসাম্যের তাপমাত্রা কী যা 70 তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়? 0সি এবং ঘরের তাপমাত্রায় 50 গ্রাম জল ধারণকারী একটি বীকারে রাখা হয়?

প্রদত্ত: একটি অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের ভর হল, m = 20 গ্রাম।

একটি বীকারে জলের ভর হল, M = 50 গ্রাম।

অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের তাপমাত্রা হল, টি1= 700C

একটি জলের তাপমাত্রা হল, T2= 270C

পানির নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা হল, গw=1 ক্যালরি/গ্রাম0c

অ্যালুমিনিয়ামের নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা হল,

জল দ্বারা অর্জিত তাপ অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল দ্বারা হারানো তাপের সমান হবে।

তাই,

-Qঅ্যালুমিনিয়াম=Qপানি

এই অভিব্যক্তিতে মানগুলি প্রতিস্থাপন করে, আমরা পাই:

তাই, যে তাপমাত্রায় অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং জল তাপীয় ভারসাম্যের অবস্থায় থাকবে তা হল 30.40C.

উপসংহার

একটি সিস্টেমের তাপীয় ভারসাম্য এমন একটি অবস্থা যেখানে একটি সিস্টেমের তাপমাত্রা একটি সিস্টেমের তাপমাত্রার সাথে মেলে। এই তাপমাত্রাকে তাপীয় ভারসাম্য তাপমাত্রা বলে। এই তাপমাত্রায়, সিস্টেম থেকে আশেপাশে কোন তাপ প্রবাহ নেই।

উপরে যান