উচ্চ মাধ্যমিক স্তরের সরকারি বেসরকারি মাদ্রাসা ও কলেজ সমূহে অধ্যয়নরত শিক্ষার্থীদের দ্বিতীয় সপ্তাহের অ্যাসাইনমেন্ট ইতোমধ্যে প্রকাশিত হয়েছে। উচ্চ মাধ্যমিক স্তরের কলেজ ও মাদ্রাসার বিজ্ঞান বিভাগে অধ্যয়নরত দ্বাদশ শ্রেণির শিক্ষার্থীদের দ্বিতীয় সপ্তাহে পদার্থ বিজ্ঞান বিষয়ের এসাইনমেন্ট এর একটি বাছাই করা নমুনা উত্তর তোমাদের জন্য প্রস্তুত করে দেয়া হলো।
অ্যাসাইনমেন্টঃ শক্তির রূপান্তরের সময় সব সময়ই তাপ উৎপন্ন হয়। একটি নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসকে (যা আদর্শ গ্যাস নাও হতে পারে) একটি ঘর্ষণহীন পিস্টনবিশিষ্ট তাপ সুপরিবাহী ধাতব পাত্রের মাঝে আবদ্ধ করা হলাে।
গ্যাসের আয়তন পিস্টন নড়াচড়ার ফলে পরিবর্তন করা যায় এবং ধাতব দেয়াল থাকায় বাহিরের সাথে তাপ আদানপ্রদান করে গ্যাসের তাপমাত্রাও পরিবর্তন করা যায়।
এখানে একটি গ্যাসের চক্রাকার পরিবর্তনের ক্ষেত্রে চাপ বনাম আয়তন লেখচিত্র দেখানাে হলাে এবং তিনটি অবস্থানের জন্য সংশ্লিষ্ট তাপমাত্রা চিত্রে উল্লেখ করা হলাে।
(ক) T1 থেকে T2, অংশে কাজ কত? (খ) তাপমাত্রা T1 থেকে T2, উন্নতির ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত? (গ) তাপমাত্রা T2, থেকে T3; পরিবর্তনের ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?
শিখনফল/বিষয়বস্তু: ১। তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র ব্যাখ্যা। করতে পারবে। ২। অভ্যন্তরীণ শক্তির ধারণা ব্যাখ্যা করতে হবে। ৩। কোনাে সিস্টেমের তাপ, তার অভ্যন্তরীণ শক্তি এবং সম্পন্ন কাজের মধ্যে সম্পর্ক বিশ্লেষণ করতে পারবে।
নির্দেশনা (সংকেত ধাপ/পরিধি): বিভিন্ন তাপগতীয় প্রক্রিয়ার জন্য তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র ব্যবহার।
তোমাদের জন্য যথাযথ মূল্যায়ন নির্দেশনা অনুসরণ করে এইচএসসি ২য় সপ্তাহ পদার্থ বিজ্ঞান দ্বিতীয় পত্র অ্যাসাইনমেন্ট উত্তর বা সমাধান দেওয়া হল।
প্রশ্ন-ক: T1 থেকে T2, অংশে কাজ কত?
প্রশ্ন-ক এর উত্তর
ক) T1 থেকে T2 তে তে যেতে আয়তনের কোনো পরিবর্তন হয়না বলে, d V = 0
অতএব, এ প্রক্রিয়ায় কাজ, W = P x d V = P x 0 = 0 J (উত্তর)
প্রশ্ন-খ: তাপমাত্রা T1 থেকে T2, উন্নতির ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?
প্রশ্ন-খ এর উত্তর
T1 থেকে T2 তে আয়তনের পরিবর্তন হয় না বলে, d V= 0
এখন, আমরা জানি, গৃহিত তাপ = সম্পাদিত কাজ + অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন
বা, d Q = d W+ du
বা, d Q = 0 + du ( ক হতে পাই, d W = 0)
বা, d Q = du
সুতরাং, উপরোক্ত তাপমাত্রার পরিবর্তনে গৃহিত তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তির সমান।
প্রশ্ন-গ: তাপমাত্রা T2, থেকে T3; পরিবর্তনের ফলে গৃহিত তাপ কত এবং এই প্রক্রিয়ায় গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?
প্রশ্ন-গ এর উত্তর
T2 থেকে T3 তে যেতে চাপ ও আয়তনে পরিবর্তন হয়।
যে প্রক্রিয়ায় চাপ এবং আয়তনের পরিবর্তন ঘটে কিন্তু সিস্টেমের তাপ ধ্রুব থাকে তাকে রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া বলে।
তাই, এ প্রক্রিয়ায়াটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া। যদি, কোনো গ্যাসকে কুপরিবাহী পাত্রে রেখে খুব দ্রুত চাপের পরিবর্তন ঘটানো যায় তাহলে তাপ সিস্টেম থেকে বেরও হতে পারবে না এবং ভেতরে প্রবেশও করতে পারবে না। (যদিও কোনো প্রক্রিয়াই সম্পূর্ণ ভাবে রুদ্ধতাপীয় নয় যেহেতু কিছু তাপ সবসময়ই আদান-প্রদান হয়। কিন্তু কিছু ক্ষেত্রে এই তাপের আদান-প্রদান এতই কম হয় যে সেইসব প্রক্রিয়াকে রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া হিসেবেই ধরা হয়)
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় তাপের আদান প্রদান হয় না বলে d Q = 0
আমরা জানি, গৃহিত তাপ = অভ্যন্তরীন শক্তির পরিবর্তন + সম্পাদিত কাজ
বা, d Q = du + d W
বা, 0 = du + d W
বা, d W = du
এখানে, আয়তন বেড়ে যায় বলে রুদ্ধ তাপীয় প্রসারণ ঘটে। ফলে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি দ্বারা কাজ সম্পাদিত হয়, তাই সিস্টেম শীতল হয় এবং এ জন্য ঋণাত্মক চিহ্ন ব্যবহার করা হয়।
যা সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাসের সমান।
সুতরাং, উপরোক্ত প্রক্রিয়ায় গৃহিত তাপ 0 J
