তাপগতিবিদ্যায়, একটি সিস্টেমের প্রারম্ভিক থেকে চূড়ান্ত অবস্থায় রূপান্তর অধ্যয়ন করার সময়, প্রক্রিয়াটির তাপীয় প্রভাব জানা গুরুত্বপূর্ণ। তাপ ক্ষমতার ধারণা এই প্রভাবের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। এই নিবন্ধে, আমরা একটি গ্যাসের আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতা বলতে কী বোঝায় সেই প্রশ্নটি বিবেচনা করব৷
আদর্শ গ্যাস
একটি আদর্শ গ্যাস হল এমন একটি গ্যাস যার কণাগুলিকে বস্তুগত বিন্দু হিসাবে বিবেচনা করা হয়, অর্থাৎ, তাদের মাত্রা নেই, তবে ভর আছে এবং যার মধ্যে সমস্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি শুধুমাত্র অণুগুলির গতিশীলতার গতিশক্তি দ্বারা গঠিত। এবং পরমাণু।
যেকোন বাস্তব গ্যাস আদর্শভাবে বর্ণিত মডেলকে কখনই সন্তুষ্ট করতে পারে না, যেহেতু এর কণাগুলির এখনও কিছু রৈখিক মাত্রা রয়েছে এবং দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বন্ড বা অন্য ধরনের রাসায়নিক বন্ধন ব্যবহার করে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। যাইহোক, কম চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রায়, অণুর মধ্যে দূরত্ব বড় হয় এবং তাদের গতিশক্তি সম্ভাব্য শক্তিকে কয়েক ডজন গুণ বেশি করে। এই সবই বাস্তব গ্যাসের জন্য আদর্শ মডেল উচ্চ মাত্রার নির্ভুলতার সাথে প্রয়োগ করা সম্ভব করে৷
গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি
যেকোন সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি একটি শারীরিক বৈশিষ্ট্য, যা সম্ভাব্য এবং গতিশক্তির সমষ্টির সমান। যেহেতু সম্ভাব্য শক্তি আদর্শ গ্যাসগুলিতে উপেক্ষিত হতে পারে, তাই আমরা তাদের জন্য সমতা লিখতে পারি:
U=Ek.
যেখানে Ek হল গতি ব্যবস্থার শক্তি। আণবিক গতি তত্ত্ব ব্যবহার করে এবং রাষ্ট্রের সর্বজনীন ক্ল্যাপেয়ারন-মেন্ডেলিভ সমীকরণ প্রয়োগ করে, U-এর জন্য একটি অভিব্যক্তি পাওয়া কঠিন নয়। এটি নীচে লেখা আছে:
U=z/2nRT.
এখানে T, R এবং n যথাক্রমে পরম তাপমাত্রা, গ্যাসের ধ্রুবক এবং পদার্থের পরিমাণ। z-মান হল একটি পূর্ণসংখ্যা যা একটি গ্যাসের অণুর স্বাধীনতার ডিগ্রীর সংখ্যা নির্দেশ করে৷
আইসোবারিক এবং আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতা
পদার্থবিজ্ঞানে, তাপ ক্ষমতা হল এক কেলভিন দ্বারা উত্তপ্ত করার জন্য অধ্যয়নের অধীনে সিস্টেমে যে পরিমাণ তাপ সরবরাহ করা উচিত। বিপরীত সংজ্ঞাটিও সত্য, অর্থাৎ, তাপ ক্ষমতা হল একটি কেলভিন দ্বারা ঠান্ডা হলে সিস্টেমটি যে পরিমাণ তাপ প্রকাশ করে।
একটি সিস্টেমের জন্য সবচেয়ে সহজ উপায় হল আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতা নির্ধারণ করা। এটি ধ্রুবক আয়তনে তাপ ক্ষমতা হিসাবে বোঝা যায়। যেহেতু সিস্টেমটি এই জাতীয় পরিস্থিতিতে কাজ করে না, তাই সমস্ত শক্তি অভ্যন্তরীণ শক্তির রিজার্ভ বাড়ানোর জন্য ব্যয় করা হয়। CV চিহ্ন দ্বারা আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতা বোঝানো যাক, তারপর আমরা লিখতে পারি:
dU=CVdT.
অর্থাৎ অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনসিস্টেমটি তার তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। যদি আমরা এই অভিব্যক্তিটিকে পূর্ববর্তী অনুচ্ছেদে লেখা সমতার সাথে তুলনা করি, তাহলে আমরা একটি আদর্শ গ্যাসে CV এর সূত্রে পৌঁছেছি:
СV=z/2nR.
এই মানটি অনুশীলনে ব্যবহার করা অসুবিধাজনক, কারণ এটি সিস্টেমে পদার্থের পরিমাণের উপর নির্ভর করে। অতএব, নির্দিষ্ট আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতার ধারণাটি চালু করা হয়েছিল, অর্থাৎ, একটি মান যা প্রতি 1 মোল গ্যাস বা প্রতি 1 কেজিতে গণনা করা হয়। প্রথম মানটিকে CV, দ্বিতীয়টি - CV চিহ্ন দ্বারা বোঝানো যাক। মি. তাদের জন্য, আপনি নিম্নলিখিত সূত্র লিখতে পারেন:
CV=z/2R;
CVm=z/2R/M.
এখানে M হল মোলার ভর।
আইসোবারিক হল সিস্টেমে একটি ধ্রুবক চাপ বজায় রাখার সময় তাপ ক্ষমতা। এই ধরনের প্রক্রিয়ার একটি উদাহরণ হল একটি পিস্টনের নীচে একটি সিলিন্ডারে গ্যাসের প্রসারণ যখন এটি উত্তপ্ত হয়। আইসোকোরিক প্রক্রিয়ার বিপরীতে, আইসোবারিক প্রক্রিয়া চলাকালীন, সিস্টেমে সরবরাহ করা তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়াতে এবং যান্ত্রিক কাজ সম্পাদন করতে ব্যয় হয়, অর্থাৎ:
H=dU + PdV.
একটি আইসোবারিক প্রক্রিয়ার এনথালপি হল আইসোবারিক তাপ ক্ষমতা এবং সিস্টেমে তাপমাত্রার পরিবর্তনের গুণফল, অর্থাৎ:
H=CPdT.
যদি আমরা 1 মোল গ্যাসের ধ্রুবক চাপে প্রসারণকে বিবেচনা করি, তাহলে তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটি লেখা হবে:
CPdT=CV dT + RdT।
শেষ পদটি সমীকরণ থেকে প্রাপ্ত হয়Clapeyron-Mendeleev. এই সমতা থেকে আইসোবারিক এবং আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতার মধ্যে সম্পর্ক অনুসরণ করে:
CP=CV + R.
একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য, ধ্রুবক চাপে নির্দিষ্ট মোলার তাপ ক্ষমতা সবসময় R=8, 314 J/(molK) দ্বারা সংশ্লিষ্ট আইসোকোরিক বৈশিষ্ট্যের চেয়ে বেশি।
অণুর স্বাধীনতার ডিগ্রি এবং তাপ ক্ষমতা
আসুন নির্দিষ্ট মোলার আইসোকোরিক তাপ ক্ষমতার সূত্রটি আবার লিখি:
CV=z/2R.
একটি মোনাটমিক গ্যাসের ক্ষেত্রে, মান z=3, যেহেতু মহাকাশে পরমাণুগুলি কেবল তিনটি স্বাধীন দিকে চলতে পারে৷
যদি আমরা ডায়াটমিক অণু সমন্বিত একটি গ্যাসের কথা বলি, উদাহরণস্বরূপ, অক্সিজেন O2 বা হাইড্রোজেন H2, তাহলে, অনুবাদমূলক গতি ছাড়াও, এই অণুগুলি এখনও দুটি পারস্পরিক লম্ব অক্ষের চারপাশে ঘুরতে পারে, অর্থাৎ, z হবে 5 এর সমান।
আরো জটিল অণুর জন্য, CV নির্ধারণ করতে z=6.
ব্যবহার করুন
