সমতাপীয় সংনমন: স্থির তাপমাত্রায় সম্পাদিত কার্য
1 · প্রত্যাশা করুন
তাপমাত্রা ধ্রুব রেখে (সমতাপীয়) একটি গ্যাসকে ছোট আয়তনে সংনমিত করা হয়। আরও সংনমনের জন্য কি বেশি কার্য লাগে?
- ছোট চূড়ান্ত আয়তনে সংনমনে কম কার্য লাগে।
- ছোট চূড়ান্ত আয়তনে সংনমনে বেশি কার্য লাগে (Wgas আরও ঋণাত্মক)।
- চূড়ান্ত আয়তন যা-ই হোক প্রয়োজনীয় কার্য একই।
2 · প্রস্তুতি
- isothermal-compression প্রিসেটটি খুলে রিসেট চাপুন। 1 mol গ্যাস 49.9 L, 300 K থেকে শুরু হয়।
- গ্যাসের-ওপর-কার্য রিডআউট চালু করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালের জন্য লক্ষ্য (চূড়ান্ত) আয়তন সেট করুন এবং গ্যাসের সম্পাদিত কার্য রেকর্ড করুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| চূড়ান্ত আয়তন V₂ (L) | গ্যাস দ্বারা কৃত কার্য W_gas (J) |
|---|---|
| 24.94 | |
| 16.63 | |
| 12.47 |
তিনটি ট্রায়ালের জন্য V₁ = 49.9 L ধরে ln(V₂/V₁) (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে W_gas (y-অক্ষ) প্লট করুন।
4 · বিশ্লেষণ করুন
- একটি ট্রায়ালের জন্য n = 1 mol, R = 8.314 J/(mol·K), T = 300 K ব্যবহার করে W_gas = nRT·ln(V₂/V₁) নির্ণয় করুন। সারণির সাথে তুলনা করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালে W_gas ঋণাত্মক। সংনমিত গ্যাসের ক্ষেত্রে ঋণাত্মক মান ভৌতভাবে কী বোঝায় এবং ছোট V₂-তে সংনমন করলে W_gas আরও ঋণাত্মক কেন হয় তা ব্যাখ্যা করুন।
5 · বিস্তার করুন
- যেকোনো সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় ΔU = 0 (তাপমাত্রা বদলায় না), তাই প্রথম সূত্র অনুযায়ী এখানেও Q = W_gas। এই সংকোচনে তাপ গ্যাসে ঢুকছে নাকি বেরোচ্ছে? আপনার চিহ্ন-রীতি দিয়ে ব্যাখ্যা করুন।
- সংনমনের সময় গ্যাসকে সমতাপ রাখতে বাস্তব পরীক্ষণে সিলিন্ডারের সংস্পর্শে একটি তাপ ভাণ্ডার লাগে। সেই ভাণ্ডার না থাকলে সংনমন গ্যাসকে গরম করে ফেলত কেন তা ব্যাখ্যা করুন।
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
তাপগতিবিজ্ঞানের প্রথম সূত্র
অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন = যোগ করা তাপ − গ্যাসের কৃতকার্য: ΔU = Q − W। আদর্শ গ্যাসের সমতাপীয় প্রক্রিয়ায় ΔU = 0, তাই গ্যাসের ওপর করা কাজ পুরোটাই তাপ হয়ে বেরিয়ে যায়।