তাপগতিবিদ্যা

কার্নো চক্র

সবচেয়ে কার্যকর চক্র: η = 1 − Tc/Th।

কার্নো চক্র — ইন্টারঅ্যাকটিভ তাপগতিবিদ্যা সিমুলেশন। সবচেয়ে কার্যকর চক্র: η = 1 − Tc/Th। লাইভ SI পরিমাপ ও গাইডেড টিউটোরিয়ালসহ বিনামূল্যের ব্রাউজার-ভিত্তিক ভার্চুয়াল পদার্থবিজ্ঞান গবেষণাগার।

কার্নো কর্মদক্ষতা

সবচেয়ে দক্ষ চক্র: η = 1 − Tc/Th।

কার্নো ইঞ্জিন দুটি আধারের মাঝে প্রত্যাবর্তীভাবে চলে। প্রতিটি ধাপ হয় সমতাপীয় (স্থির T-এ তাপ বিনিময়) নয় রুদ্ধতাপীয় (তাপ নেই)। অপরিবর্তনীয়তা কার্যোপযোগী শক্তিকে এনট্রপি-উৎপাদন হিসেবে নষ্ট করে বলে কোনো বাস্তব ইঞ্জিন এই কর্মদক্ষতা ছাড়াতে পারে না।

• η = 1 − T_c/T_h
• সর্বোচ্চ η

তদন্ত সংক্ষিপ্তসার

ল্যাব খোলার আগেই প্রশ্নটি পরিকল্পনা করুন

ব্রিফটি প্রিরেন্ডার করা পাতার প্রতিচ্ছবি: মূল প্রশ্ন, প্রতিদ্বন্দ্বী প্রত্যাশা, চলরাশির ভূমিকা, নিয়ন্ত্রক সূত্র, সেটআপ, বিশ্লেষণ ও বিস্তার প্রম্পট দৃশ্যমান থাকে এবং এই ক্রমেই।

মূল প্রশ্ন

একটি কার্নো ইঞ্জিন গ্যাসকে 4টি ধাপে (সমতাপীয় প্রসারণ, রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ, সমতাপীয় সংকোচন, রুদ্ধতাপীয় সংকোচন) শুরুর অবস্থায় ফিরিয়ে আনে। একটি সম্পূর্ণ চক্রে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি কি বদলায়?

যে প্রত্যাশাগুলো বিবেচনা করতে হবে

• গ্যাস নিট ধনাত্মক কার্য করে বলে চক্র জুড়ে অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়ে।
• অভ্যন্তরীণ শক্তি শুরুর মানে ফিরে যায় — বদ্ধ চক্রে নিট পরিবর্তন শূন্য।
• চক্র জুড়ে অভ্যন্তরীণ শক্তি কমে।

চলরাশির ভূমিকা

আপনি যা সেট করেন:

• ধাপের নম্বর

আপনি যা মাপেন:

• ধাপের লক্ষ্য আয়তন V (L)
• এই ধাপে গ্যাসের সম্পাদিত কার্য (J)

তদন্তটি কীভাবে চলে

1. carnot-cycle প্রিসেট খুলে রিসেট চাপুন। 1 mol আর্গন (f = 3) 600 K উষ্ণ উৎস ও 300 K শীতল উৎসের মাঝে চক্রক্রম করে।
2. প্রতি-ধাপ কার্য রিডআউট চালু করুন।
3. চক্রের প্রতিটি ধাপের (1 থেকে 4) জন্য ধাপটির লক্ষ্য আয়তন ও সেই ধাপে গ্যাসের সম্পাদিত কার্য পড়ে নিন।

নিয়ন্ত্রক সমীকরণ

কার্নো কর্মদক্ষতা — η_c = 1 − Tc / Th

উষ্ণ উৎস Th ও শীতল উৎস Tc-এর মাঝে চলা যেকোনো তাপ ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য দক্ষতা কেবল তাদের তাপমাত্রা অনুপাতের উপর নির্ভর করে: η_c = 1 − Tc/Th।

প্রিন্টযোগ্য ওয়ার্কশিটে শিক্ষার্থীদের যা বের করতে বলা হয়

• আপনার 4 ধাপের কার্যমান যোগ করুন। মোটটিকে nR(Th − Tc)·ln(2)-এর সাথে (এই চক্রের আয়তন-অনুপাতের জন্য আসন্নভাবে) এবং চক্রের কর্মদক্ষতা η = W_net/Qin-কে কার্নো মান η_c = 1 − Tc/Th = 1 − 300/600 = 0.5-এর সাথে তুলনা করুন।
• দুটি ধাপে কার্য ধনাত্মক (প্রসারণ), দুটিতে ঋণাত্মক (সংকোচন)। ব্যাখ্যা করুন কেন পুরো চক্রের *নিট* কার্য তবুও ধনাত্মক — যা এটিকে কিছু-না-করা লুপ নয়, তাপ ইঞ্জিন করে তোলে।

ল্যাবের বাইরে এটি কোথায় দেখা যায়

• একই দুই উৎস-তাপমাত্রায় চলা কোনো বাস্তব ইঞ্জিন কার্নো দক্ষতাকে ছাড়িয়ে যেতে পারে না। η_c = 1 − Tc/Th ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করুন, Tc = 0 K হলেই কেবল ইঞ্জিন 100% দক্ষতায় পৌঁছাতে পারত — যা ভৌতভাবে অসম্ভব।
• কার্নো চক্র সম্পূর্ণভাবে প্রত্যাবর্তী ধাপ দিয়ে গঠিত (সমতাপীয় ও রুদ্ধতাপীয়, দুটোই অসীম ধীর হিসেবে আদর্শায়িত)। ব্যাখ্যা করুন কেন বাস্তব ইঞ্জিনে অনিবার্যভাবে ঘর্ষণ ও সসীম-গতির তাপ স্থানান্তর থাকায় সেটি কখনোই এই আদর্শ কর্মদক্ষতায় পৌঁছাতে পারে না।

• AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
• IB Physics — B.4 Thermodynamics
• General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
• NGSS High School Physics — Thermal energy transfer

1. কার্নো চক্রে স্বাগতম
2. চেম্বার নির্বাচন করুন
3. প্লে চাপুন
4. সর্বোচ্চ কর্মদক্ষতা
5. Properties প্যানেল খুলুন
6. করে ফেললেন!

দৃশ্য সাজাতে, প্লে চাপতে এবং লাইভ পরিমাপ ও গাইডেড টিউটোরিয়াল নিয়ে অন্বেষণ করতে ইন্টারঅ্যাকটিভ সিমুলেশনটি খুলুন।

ইন্টারঅ্যাকটিভ ল্যাব খুলুন →

ল্যাব শিট ডাউনলোড করুন →

তাপ ইঞ্জিন ও কার্নো কর্মদক্ষতা