কার্নোট মেশিন: সূত্র, এটি কীভাবে কাজ করে এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি - শারীরিক - 2025

Carnot মেশিন একটি আদর্শ আবর্তনশীল মডেল যা তাপ কাজ করতে ব্যবহৃত হয়। সিস্টেমটি পিস্টন হিসাবে বোঝা যায় যা কোনও গ্যাসকে সংকুচিত করে সিলিন্ডারের অভ্যন্তরে চলে। যে চক্রটি ব্যবহার করা হয়েছিল তা হ'ল কার্নোট, যা থার্মোডাইনামিক্সের জনক, ফরাসি পদার্থবিজ্ঞানী এবং প্রকৌশলী নিকোলাস লোনার্ড সাদি কার্নোট দ্বারা সজ্জিত।

কার্নোট এই চক্রটিকে 19 শতকের গোড়ার দিকে প্ররোচিত করেছিলেন। যন্ত্রটি রাষ্ট্রের চারটি পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত হয়, তাপমাত্রা এবং ধ্রুবক চাপের মতো বিকল্প অবস্থার, যেখানে গ্যাসকে সংকুচিত করার সময় এবং প্রসারিত করার সময় ভলিউমের একটি প্রকরণটি স্পষ্ট হয়।

নিকোলাস লোনার্ড সাদি কার্নোট

সূত্র

কার্নোটের মতে, তাপমাত্রা এবং চাপের বিভিন্নতার জন্য আদর্শ মেশিনকে সাপেক্ষে প্রাপ্ত কর্মক্ষমতা সর্বাধিকতর করা সম্ভব।

কার্নোট চক্রটি এর চারটি পর্যায়ের প্রতিটি পৃথকভাবে পৃথকভাবে বিশ্লেষণ করা উচিত: আইসোথার্মাল সম্প্রসারণ, অ্যাডিয়াব্যাটিক সম্প্রসারণ, আইসোথার্মাল সংকোচনের এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক সংকোচন।

কার্নোট মেশিনে চালিত চক্রের প্রতিটি ধাপের সাথে সম্পর্কিত সূত্রগুলি নীচে বিস্তারিত হবে।

আইসোথার্মাল সম্প্রসারণ (A → B)

এই পর্বের প্রাঙ্গণটি নিম্নলিখিত:

- গ্যাসের পরিমাণ: এটি ন্যূনতম আয়তন থেকে একটি মাঝারি ভলিউমে যায় to

- মেশিনের তাপমাত্রা: ধ্রুবক তাপমাত্রা টি 1, উচ্চ মান (টি 1> টি 2)।

- মেশিনের চাপ: পি 1 থেকে পি 2 এ ফোঁটা।

আইসোথার্মাল প্রক্রিয়াটি বোঝায় যে এই ধাপের সময় তাপমাত্রা টি 1 আলাদা হয় না। তাপ স্থানান্তর গ্যাসের প্রসারণকে প্ররোচিত করে, যা পিস্টনে নড়াচড়া প্রেরণা দেয় এবং যান্ত্রিক কাজ উত্পাদন করে।

প্রসারণ করার সময়, গ্যাসের শীতল হওয়ার প্রবণতা থাকে। তবে এটি তাপমাত্রার উত্স দ্বারা নির্গত তাপকে শোষণ করে এবং এর প্রসারণের সময় ধ্রুবক তাপমাত্রা বজায় রাখে।

যেহেতু এই প্রক্রিয়া চলাকালীন তাপমাত্রা স্থির থাকে, তাই গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তন হয় না এবং গ্যাস দ্বারা শুষে নেওয়া সমস্ত তাপ কার্যকরভাবে কার্যত রূপান্তরিত হয়। তাই:

তার অংশ হিসাবে, চক্রের এই পর্বের শেষে আদর্শ গ্যাস সমীকরণটি ব্যবহার করে চাপ মান পাওয়া সম্ভব। সুতরাং, আমাদের নিম্নলিখিত রয়েছে:

এই অভিব্যক্তিতে:

পি ₂: পর্ব শেষে চাপ।

ভি _বি: পয়েন্ট এ খণ্ড।

এন: গ্যাসের মোল সংখ্যা।

উত্তর: আদর্শ গ্যাসগুলির সর্বজনীন ধ্রুবক। আর = 0.082 (এটিএম * লিটার) / (মোলস * কে)।

টি 1: নিখুঁত প্রাথমিক তাপমাত্রা, ডিগ্রি কেলভিন।

আদিবাটিক সম্প্রসারণ (বি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড)

প্রক্রিয়াটির এই ধাপের সময়, তাপ এক্সচেঞ্জের প্রয়োজন ছাড়াই গ্যাস সম্প্রসারণ ঘটে। সুতরাং, প্রাঙ্গণটি নীচে বিশদভাবে দেওয়া হয়েছে:

- গ্যাসের পরিমাণ: এটি গড় আয়তন থেকে সর্বোচ্চ ভলিউমে যায়।

- মেশিনের তাপমাত্রা: টি 1 থেকে টি 2 এ নেমে যায়।

- মেশিন চাপ: ধ্রুবক চাপ P2।

অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়া বোঝায় যে এই ধাপের সময় P2 চাপের মধ্যে পার্থক্য নেই। তাপমাত্রা হ্রাস পায় এবং গ্যাস সর্বাধিক পরিমাণে পৌঁছানো অবধি প্রসারিত হতে থাকে; যে, পিস্টন স্টপ পৌঁছেছে।

এই ক্ষেত্রে, কাজটি গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি থেকে আসে এবং এর মানটি নেতিবাচক হয় কারণ এই প্রক্রিয়া চলাকালীন শক্তি হ্রাস পায়।

এটিকে আদর্শ গ্যাস বলে ধরে নিলে তত্ত্বটি ধরেছে যে গ্যাসের অণুগুলিতে কেবল গতিশক্তি থাকে। থার্মোডিনামিক্সের নীতিমালা অনুসারে, নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা এটি অনুমান করা যেতে পারে:

এই সূত্রে:

BU _{বি → সি}: পয়েন্ট বি এবং সি এর মধ্যে আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির বিভিন্নতা।

এন: গ্যাসের মোল সংখ্যা।

সিভি: গ্যাসের মোলার তাপের ক্ষমতা।

টি 1: নিখুঁত প্রাথমিক তাপমাত্রা, ডিগ্রি কেলভিন।

টি 2: পরম চূড়ান্ত তাপমাত্রা, ডিগ্রি কেলভিন।

আইসোথার্মাল সংকোচনের (সি ডি ডি)

এই পর্যায়ে গ্যাসের সংকোচনতা শুরু হয়; এটি হ'ল পিস্টন সিলিন্ডারে চলে যায়, যার মাধ্যমে গ্যাস তার পরিমাণকে সংকুচিত করে।

প্রক্রিয়া এই পর্যায়ে অন্তর্নিহিত শর্তাবলী নীচে বিস্তারিত:

- গ্যাসের পরিমাণ: এটি সর্বোচ্চ আয়তনের থেকে মধ্যবর্তী ভলিউমে যায় volume

- মেশিনের তাপমাত্রা: ধ্রুবক তাপমাত্রা টি 2, হ্রাসকৃত মান (টি 2 <টি 1)।

- মেশিনের চাপ: পি 2 থেকে পি 1 এ বৃদ্ধি পায়।

এখানে গ্যাসের উপর চাপ বেড়ে যায়, তাই এটি সংকোচন করা শুরু করে। যাইহোক, তাপমাত্রা স্থির থাকে এবং তাই গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তনের পরিমাণ শূন্য।

আইসোথার্মাল সম্প্রসারণের সাথে সমান, সম্পন্ন কাজটি সিস্টেমের তাপের সমান। তাই:

আদর্শ গ্যাস সমীকরণটি ব্যবহার করে এই মুহুর্তে চাপ খুঁজে পাওয়াও সম্ভব as

আদিবাটিক সংকোচনের (ডি → এ)

এটি প্রক্রিয়াটির শেষ পর্ব, যেখানে সিস্টেমটি তার প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে। এই জন্য, নিম্নলিখিত শর্তগুলি বিবেচনা করা হয়:

- গ্যাসের আয়তন: এটি একটি মধ্যবর্তী ভলিউম থেকে সর্বনিম্ন পরিমাণে যায়।

- মেশিনের তাপমাত্রা: টি 2 থেকে টি 1 এ বৃদ্ধি পায়।

- মেশিন চাপ: ধ্রুবক চাপ P1।

পূর্ববর্তী পর্যায়ে সিস্টেমে অন্তর্ভুক্ত থাকা তাপের উত্স প্রত্যাহার করা হয়, যাতে চাপ স্থির থাকে ততক্ষণ আদর্শ গ্যাস তার তাপমাত্রা বাড়িয়ে তুলবে।

তাপমাত্রা তাপমাত্রার প্রাথমিক অবস্থায় (টি 1) এবং এর পরিমাণ (সর্বনিম্ন) এ ফিরে আসে। আবার, সম্পন্ন কাজটি গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি থেকে আসে, সুতরাং আপনাকে এগুলি করতে হবে:

আদিবাটিক বিস্তারের ক্ষেত্রে অনুরূপ, নিম্নলিখিত গাণিতিক অভিব্যক্তির মাধ্যমে গ্যাস শক্তির বিভিন্নতা অর্জন করা সম্ভব:

কার্নোট মেশিন কীভাবে কাজ করে?

কারনটের ইঞ্জিন একটি ইঞ্জিন হিসাবে কাজ করে যেখানে ভিন্ন ভিন্ন আইসোথার্মাল এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে কর্মক্ষমতা সর্বাধিক হয় এবং একটি আদর্শ গ্যাসের প্রসারণ এবং সংকোচনের পর্যায়গুলিকে পরিবর্তিত করে।

প্রক্রিয়াটি একটি আদর্শ ডিভাইস হিসাবে বোঝা যায় যা তাপমাত্রার দুটি উত্সের অস্তিত্বের ভিত্তিতে তাপের বৈচিত্রের শিকার হয়ে কাজ করে।

প্রথম ফোকাসে, সিস্টেমটি তাপমাত্রা টি 1-এর সংস্পর্শে আসে। এটি একটি উচ্চ তাপমাত্রা যা সিস্টেমে চাপ সৃষ্টি করে এবং গ্যাসকে প্রসারিত করে।

ঘুরেফিরে, এটি এমন একটি যান্ত্রিক কাজের সম্পাদনকে অনুবাদ করে যা সিলিন্ডার থেকে পিস্টনকে একত্রিত করতে দেয় এবং যার থামানো কেবল অ্যাডিয়াব্যাটিক বিস্তারের মাধ্যমেই সম্ভব।

তারপরে দ্বিতীয় ফোকাস আসে, যেখানে সিস্টেমটি তাপমাত্রা টি 2 এর সাথে সংঘটিত হয়, টি 1 এর চেয়ে কম হয়; অর্থাৎ প্রক্রিয়াটি শীতল হওয়ার শিকার হয়।

এটি তাপের নিষ্কাশন এবং গ্যাসের নিষ্পেষণকে প্ররোচিত করে, যা অ্যাডিয়াব্যাটিক সংকোচনের পরে এটির প্রাথমিক ভলিউমে পৌঁছায়।

অ্যাপ্লিকেশন

কার্নোট মেশিনটি থার্মোডিনামিক্সের সর্বাধিক গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলি বোঝার ক্ষেত্রে অবদানের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে।

এই মডেলটি তাপমাত্রা এবং চাপের পরিবর্তনের সাপেক্ষে আদর্শ গ্যাসগুলির বিভিন্নতার একটি পরিষ্কার বোঝার অনুমতি দেয়, বাস্তব ইঞ্জিনগুলি ডিজাইন করার সময় এটিকে একটি রেফারেন্স পদ্ধতি তৈরি করে।

তথ্যসূত্র

1. কার্নোট হিট ইঞ্জিন চক্র এবং দ্বিতীয় আইন (এসএফ)। উদ্ধার করা হয়েছে: nptel.ac.in থেকে
2. ক্যাসেটেলানো, জি। (2018)। কার্নোট মেশিন উদ্ধারকৃত থেকে: famaf.unc.edu.ar
3. কার্নোট চক্র (এসএফ).শিক্ষিত। হাভানা কিউবা। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: ecured.cu
4. কার্নোট চক্র (এনডি)। উদ্ধার করা থেকে: sc.ehu.es
5. ফাউলার, এম (এনডি) তাপ ইঞ্জিনগুলি: কার্নোট চক্র। থেকে উদ্ধার: গ্যালিলিও.ফিজ.ভিজিনিয়া.ইডু
6. উইকিপিডিয়া, ফ্রি এনসাইক্লোপিডিয়া (২০১))। কার্নোট মেশিন উদ্ধার করা হয়েছে: es.wikedia.org থেকে ipedia