তাপগতিবিদ্যা

রেফ্রিজারেটর (বিপরীত কার্নো)

উল্টো দিকে চালান: কাজ ব্যয় করে তাপ ঠান্ডা→গরম দিকে পাম্প করা হয় (COP = Tc/(Th−Tc))।

রেফ্রিজারেটর (বিপরীত কার্নো) — ইন্টারঅ্যাকটিভ তাপগতিবিদ্যা সিমুলেশন। উল্টো দিকে চালান: কাজ ব্যয় করে তাপ ঠান্ডা→গরম দিকে পাম্প করা হয় (COP = Tc/(Th−Tc))। লাইভ SI পরিমাপ ও গাইডেড টিউটোরিয়ালসহ বিনামূল্যের ব্রাউজার-ভিত্তিক ভার্চুয়াল পদার্থবিজ্ঞান গবেষণাগার।

রেফ্রিজারেটর COP

বিপরীতে চালনা: কাজ ঠান্ডা→গরম তাপ পাম্প করে (COP = Tc/(Th−Tc))।

একটি রেফ্রিজারেটর হলো বিপরীতে চালিত একটি তাপ ইঞ্জিন: বৈদ্যুতিক কাজ ঠান্ডা অভ্যন্তর থেকে উষ্ণ কক্ষে তাপ চালিত করে। কার্যকারিতার সহগ COP = Q_c/W 1-এর বেশি হতে পারে কারণ পাম্প করা তাপ সরবরাহকৃত কাজের চেয়ে বেশি—দক্ষতার বিপরীতে, যা সর্বদা ≤ 1।

• COP = T_c/(T_h−T_c)
• প্রদত্ত কাজ

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

কার্নো চক্র উল্টো দিকে চালালে ইঞ্জিন রেফ্রিজারেটরে পরিণত হয় — নিট কার্য বেরোনোর বদলে ভেতরে যায়। গ্যাস কি তবুও ঠান্ডা ভাণ্ডার থেকে তাপ শোষণ করে, বাস্তব ফ্রিজ যেমন ভেতর থেকে তাপ টেনে নেয়?

যে প্রত্যাশাগুলো বিবেচনা করতে হবে

• না — চক্র উল্টালে কোন ভাণ্ডার তাপ শোষণ করে তাও উল্টে যায়।
• উল্টানো চক্র কোনো ভাণ্ডারের সাথেই তাপ বিনিময় করে না।
• হ্যাঁ — উল্টানো চক্র ঠান্ডা দিক থেকে তাপ নেয় এবং গরম দিকে আরও বেশি তাপ ফেলে, ইনপুট কার্য ব্যবহার করে।

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-fridge প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। carnot-cycle-এর একই 4 ধাপ উল্টো ক্রমে চলে।
2. প্রতি-ধাপ কার্য রিডআউট এবং শীতলীকরণ/উত্তপ্তকরণ COP রিডআউট চালু করুন।
3. চক্রের প্রতিটি ধাপের (1 থেকে 4) জন্য ধাপটির লক্ষ্য আয়তন ও সেই ধাপে গ্যাসের সম্পাদিত কার্য পড়ে নিন।

নিয়ন্ত্রক সমীকরণ

রেফ্রিজারেটর কার্যকারিতা গুণাঙ্ক — COP = Tc / (Th − Tc)

বিপরীত কার্নো চক্রের শীতলীকরণ কার্যকারিতা মাপা হয় COP_cool = Tc/(Th − Tc) দিয়ে: প্রতি একক সরবরাহকৃত কার্যে শীতল স্থান থেকে কতটুকু তাপ সরানো হয়। তাপমাত্রা ব্যবধান ছোট হলে COP ভালো (বড়) হয়।

প্রিন্টযোগ্য ওয়ার্কশিটে শিক্ষার্থীদের যা বের করতে বলা হয়

• 4 ধাপের কার্যমান যোগ করুন — মোট (গ্যাসের কৃতকার্য) ঋণাত্মক আসার কথা, অর্থাৎ গ্যাসে নিট কাজ সরবরাহ করতে হয়। শীতলীকরণ COP = Tc/(Th − Tc) = 300/(600−300) = 1.0 এবং উত্তাপন COP = Th/(Th − Tc) = 2.0 নির্ণয় করুন।
• এখানকার ধাপের ক্রমকে carnot-cycle-এর ক্রমের সাথে তুলনা করুন। ব্যাখ্যা করুন কেভাবে একই 4 ধাপের ক্রম উল্টে দিলেই চক্রটি ইঞ্জিন (নিট কার্য বাইরে) থেকে রেফ্রিজারেটরে (নিট কার্য ভেতরে) পরিণত হয়।

ল্যাবের বাইরে এটি কোথায় দেখা যায়

• শীতলীকরণ COP 1.0 মানে প্রতি 1 J সরবরাহকৃত কার্যে ফ্রিজটি ঠান্ডা স্থান থেকে 1 J তাপ সরায়। উত্তপ্তকরণ COP 2.0 (তাপ-পাম্প মোড) মানে প্রতি 1 J কার্যে গরম স্থানে 2 J তাপ দেয়। ব্যাখ্যা করুন কেন একই ভাণ্ডারের জন্য COP_heat সবসময় COP_cool-এর ঠিক 1 বেশি।
• ইঞ্জিন কর্মদক্ষতার বিপরীতে (সবসময় ≤ 1), COP 1-এর বেশি হতে পারে — এটি শক্তি সংরক্ষণ নীতির লঙ্ঘন নয়। ব্যাখ্যা করুন কেন COP > 1 সম্ভব: সরবরাহ করা অতিরিক্ত শক্তিটি শীতলীকৃত ভাণ্ডার থেকেই আসে, শূন্য থেকে সৃষ্ট নয়।

• 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 রেফ্রিজারেটরে স্বাগতম
2. চেম্বার নির্বাচন করুন
3. প্লে চাপুন
4. রেফ্রিজারেটর COP
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