বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক সম্প্রসারণ: প্রক্রিয়া, সূত্র, কাজ, উদাহরণ এবং সম্পূর্ণ তথ্য

এই নিবন্ধটি বিশদভাবে বিপরীতমুখী diabatic সম্প্রসারণ সম্পর্কে আলোচনা করে। একটি adiabatic প্রক্রিয়া এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে সিস্টেমের দেয়াল জুড়ে তাপ স্থানান্তর ঘটে না।

বিপরীত প্রক্রিয়া হল সেই প্রক্রিয়াগুলি যা আদর্শ। কর্মক্ষম তরল দ্বারা অনুসরণ করা পুরো পথটি কেউ খুঁজে বের করতে পারে যার অর্থ যদি একটি প্রক্রিয়া 1-2 ঘটে তবে এটি একই পথ অনুসরণ করে 2-1 থেকে যেতে পারে। এর মানে হল যে সিস্টেমের ভিতরে কোন ক্ষতি নেই।

বিপরীতমুখী diabatic সম্প্রসারণ কি?

উপরে আলোচনা করা হয়েছে, বিপরীত প্রক্রিয়াগুলি হল আদর্শ প্রক্রিয়া এবং adiabatic প্রক্রিয়া যে তাপ স্থানান্তর হয় সঞ্চালিত হয় না বিপরীতমুখী প্রক্রিয়াগুলি অসীম ধীর যা একটি পিস্টন সিলিন্ডার বিন্যাসে, পিস্টনটি খুব ধীর গতিতে চলে যাতে এটি স্থির বলে মনে হয়।

রিভার্সিবল অ্যাডিয়াব্যাটিক এক্সপানশন হল সেই প্রক্রিয়া যেখানে গ্যাসের আয়তন প্রসারিত হয় বা প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন হওয়ার পরে বৃদ্ধি পায়। প্রসারণের ফলে কার্যকারী তরল বা সিস্টেমের তাপমাত্রা হ্রাস পায়।

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ সূত্র

জন্য সূত্র adiabatic সম্প্রসারণ আয়তন এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। আয়তন বৃদ্ধির সাথে সাথে তাপমাত্রা হ্রাস পায়।

সূত্রটি নিচে দেওয়া হল-

T2-T1 = (ভ1/V2)γ-1/γ

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ তাপমাত্রা

আয়তন বৃদ্ধির সাথে সাথে তাপমাত্রা হ্রাস পায়। তাই, বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রসারণ প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা হ্রাস পায়।

আয়তন বৃদ্ধির সাথে সাথে বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রসারণ প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা হ্রাস পায়। আয়তন এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক উপরে বিভাগে আলোচনা করা হয়েছে.

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ এনট্রপি

এনট্রপি হল এলোমেলোতা বা ব্যাধির মাত্রার পরিমাপ। তাপগতিবিদ্যায় এটি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পরিমাণ। যে কোনো তাপগতি চক্রের দক্ষতা বা গুণমান এনট্রপির উপর নির্ভর করে।

বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রসারণে, সিস্টেমের এনট্রপি শূন্য। যেকোনো বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়ার জন্য, সিস্টেমের এনট্রপি শূন্য থাকে।

একটি আদর্শ গ্যাসের বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ

একটি গ্যাস আদর্শ হিসাবে বিবেচিত হয় যখন এটি ঘর্ষণহীন হয় এবং কোন ক্ষতি হয় না থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া চলছে। তাপগতিবিদ্যায় সমস্যা মোকাবেলা করার সময়, গ্যাসকে সাধারণত সহজ গণনার জন্য আদর্শ বলে মনে করা হয়।

আদর্শ গ্যাসের সাথে সম্পর্কিত গুরুত্বপূর্ণ সূত্রগুলি যখন এটি বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রসারণের মধ্য দিয়ে যায় তখন নীচে দেওয়া হল-

T2-T1 = (ভ1/V2)γ-1/γ

এবং চাপ-তাপমাত্রার সম্পর্কের জন্য,

T2-T1 = (পি2/P1)γ-1/γ

একটি বাস্তব গ্যাসের বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ

একটি প্রকৃত গ্যাস প্রকৃতির অ-আদর্শ যে তারা আদর্শ গ্যাস আইন মেনে চলে না। তারা সংকোচনযোগ্য প্রভাব দেখায়, তারা ঘর্ষণহীন নয়, তাদের পরিবর্তনশীল নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা ইত্যাদি রয়েছে। তাই, একটি বাস্তব গ্যাস দ্বারা করা কাজটি আদর্শ গ্যাস দ্বারা করা কাজের চেয়ে সর্বদা কম হয়।

প্রকৃত গ্যাসের জন্য ভ্যান ডের ওয়ালের সমীকরণ নিচে দেওয়া হল-

(p + an2/V2)(V – nb) = nRT

স্পষ্টতই বাস্তব গ্যাসের বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রসারণ করার সময় প্রাপ্ত কাজটি আদর্শ গ্যাস থেকে প্রাপ্ত কাজের তুলনায় অনেক কম।

আদর্শ গ্যাসের জন্য তৈরি অনুমান

একটি গ্যাস কখনই আদর্শ হতে পারে না। সব গ্যাসই কোনো না কোনোভাবে বাস্তব। যদিও, একটি আদর্শ গ্যাস সম্পর্কে কিছু অনুমান করা যেতে পারে যা আমাদের একটি নির্দিষ্ট গ্যাস কতটা আদর্শ সে সম্পর্কে ধারণা পেতে সাহায্য করে। আদর্শ গ্যাসের জন্য তৈরি অনুমানগুলি নীচে দেওয়া হল-

  • শূন্য আন্তঃকণা মিথস্ক্রিয়া- গ্যাস পরমাণু একে অপরের সাথে সংঘর্ষ হয় না।
  • ভগ্নহীন- থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়ার পুরো কোর্সে গ্যাসটি ঘর্ষণ দ্বারা প্রভাবিত হবে না।
  • অসংকোচনীয়- গ্যাসের ঘনত্ব সর্বত্র স্থির থাকে, এটি পার্শ্ববর্তী চাপ বা তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হয় না।
  • নিম্ন তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপে ব্যর্থ হতে থাকে- এটি ঘটে কারণ আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া এই পর্যায়ে তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে।

ব্যবহারিক পরিস্থিতিতে, সমস্ত গ্যাসই আদর্শ প্রকৃতির এবং আদর্শ গ্যাসের নিকটতম গ্যাস হল হিলিয়াম গ্যাস এর নিষ্ক্রিয়তার কারণে প্রকৃতি।

প্রকৃত গ্যাসের বৈশিষ্ট্য

প্রকৃত গ্যাসের বৈশিষ্ট্য হল এমন সবকিছু যা প্রকৃতিতে আদর্শ নয়। আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া, ঘর্ষণ এবং অন্যান্য পরিবর্তনশীল কারণে এটি ঘটে। আদর্শ গ্যাসের বৈশিষ্ট্য নিম্নরূপ-

  • সংকোচযোগ্য- আসল গ্যাসগুলি সংকোচনযোগ্য যার অর্থ তাদের ঘনত্ব পরিবর্তন করা যেতে পারে।
  • পরিবর্তনশীল তাপ ক্ষমতা- তাদের তাপ ক্ষমতা ধ্রুবক নয়, তারা পারিপার্শ্বিক পরিবর্তনের সাথে পরিবর্তিত হতে পারে।
  • ভ্যান ডের ওয়াল বাহিনী- এই শক্তিগুলি অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব নির্ভর মিথস্ক্রিয়ার কারণে উদ্ভূত হয়। বাস্তব গ্যাসের জন্য সূত্রে, চাপ এবং ভলিউম উভয় প্রভাবের জন্য একটি সংশোধন ফ্যাক্টর রয়েছে।
  • ভারসাম্যহীন থার্মোডাইনামিক প্রভাব।

রিভার্সিবল এডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়ায় কাজ করা হয়

সার্জারির তাপ স্থানান্তর বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়ায় শূন্য। তাই কাজটি তাপের আকারে স্থানান্তরিত হয় না কিন্তু আয়তনে পরিবর্তন হয়।

সূত্র প্রতিনিধিত্ব করে একটি বিপরীতমুখী adiabatic প্রক্রিয়া সম্পন্ন কাজ নিচে দেওয়া হল-

W = nR(T1-T2)/γ-1

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ
ছবি: কাজ সম্পন্ন হয়েছে adiabatic প্রক্রিয়া

চিত্র ক্রেডিট: ব্যবহারকারী: স্তব্ধআদিবাটিকসিসি বাই-এসএ 3.0

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ এনথালপি

এনথালপি একটি ফাংশন তাপ তাপ স্থানান্তরের পরিমাণের সাথে এটি পরিবর্তিত হয়।

এনথালপি তাপ স্থানান্তরের হারের উপর নির্ভর করে। যেহেতু, একটি adiabatic প্রক্রিয়ায়, তাপের উপাদানের পরিবর্তন শূন্য হয় তাই মাতাল পরিবর্তনও শূন্য।

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণ চূড়ান্ত তাপমাত্রা

একটি adiabatic সম্প্রসারণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, চূড়ান্ত তাপমাত্রা সম্প্রসারণ প্রক্রিয়ার ফলে প্রাথমিক তাপমাত্রার চেয়ে সর্বদা কম থাকে।

চূড়ান্ত তাপমাত্রা-ভলিউম সম্পর্ক থেকে তাপমাত্রা গণনা করা যেতে পারে নিচে দেওয়া-

T2/T1 = (ভ1/V2)γ-1/γ

নীচে দেওয়া তাপমাত্রা-চাপের সম্পর্ক থেকেও চূড়ান্ত তাপমাত্রা গণনা করা যেতে পারে-

T2/T1 = (পৃ2/p1)γ-1/γ

বিপরীতমুখী adiabatic সম্প্রসারণের উদাহরণ

কোনো প্রক্রিয়াই সম্পূর্ণরূপে বিপরীতমুখী বা adiabatic নয়, তবে আমরা বিপরীতমুখী অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়ার সবচেয়ে কাছাকাছি যা পেতে পারি তা হল তরল পদার্থে শব্দ তরঙ্গের প্রচার।

কার্নোট চক্রে (আবার একটি আদর্শ চক্র) বিপরীতমুখী ব্যবহার করে adiabatic সম্প্রসারণ এবং reversible adiabatic কম্প্রেশন সম্প্রসারণ এবং সংকোচনের উদ্দেশ্যে।

কেন একটি বিপরীতমুখী diabatic প্রক্রিয়ার জন্য এনট্রপি পরিবর্তন শূন্য হয়

সিস্টেমের তাপের পরিমাণ পরিবর্তন হলে সিস্টেমের এনট্রপি পরিবর্তিত হয়। যেহেতু, দ তাপ স্থানান্তর অ্যাডিয়াব্যাটিক সিস্টেমের দেয়াল দ্বারা নিষিদ্ধ, নেট এনট্রপি পরিবর্তনও শূন্য।

গ্রাফিকভাবে, যে বৈশিষ্ট্যগুলি একটি বন্ধ পথ তৈরি করে তা শূন্য। তার মানে প্রারম্ভিক বিন্দু এবং শেষ বিন্দু একই। এনট্রপির ক্ষেত্রে, যেহেতু এটি একটি বিপরীতমুখী চক্র অনুসরণ করছে, এনট্রপি তার আসল অবস্থানে একই পথে ফিরে আসে। অতএব, এটি শূন্য।