আইসোবারিক প্রক্রিয়া: সূত্র, সমীকরণ, পরীক্ষা-নিরীক্ষা - শারীরিক - 2025

একটি ইন isobaric প্রক্রিয়া, একটি সিস্টেম চাপ পি ধ্রুবক রাখা হয়। "আইসো" উপসর্গটি গ্রীক থেকে এসেছে এবং এটি বোঝাতে ব্যবহৃত হয় যে কিছু স্থির থাকে, যখন গ্রীক থেকে "বারোস" অর্থ ওজন।

আইসোবারিক প্রক্রিয়াগুলি বদ্ধ পাত্রে এবং খোলা জায়গাগুলিতে উভয়ই খুব সাধারণ, প্রকৃতিতে এগুলি সনাক্ত করা সহজ। এর মাধ্যমে আমাদের অর্থ হ'ল পৃথিবীর পৃষ্ঠের উপরে শারীরিক ও রাসায়নিক পরিবর্তন বা বায়ুমণ্ডলে খোলা জাহাজগুলিতে রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া সম্ভব are

চিত্র 1. আইসোবারিক প্রক্রিয়া: নীল অনুভূমিক রেখাটি একটি আইসোবার, যার অর্থ ধ্রুবক চাপ। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।

কিছু উদাহরণ রোদে বাতাসে ভরা বেলুনটি গরম করে রান্না, ফুটন্ত বা হিমায়িত জল, বয়লারগুলিতে উত্পন্ন বাষ্প বা একটি গরম বায়ু বেলুন উত্থাপনের প্রক্রিয়া দ্বারা প্রাপ্ত হয়। আমরা এই মামলার ব্যাখ্যা পরে দেব।

সূত্র এবং সমীকরণ

আসুন আইসোবারিক প্রক্রিয়াটির জন্য একটি সমীকরণ ধরে নেওয়া যাক যে অধ্যয়নের অধীনে থাকা সিস্টেমটি একটি আদর্শ গ্যাস, একটি মডেল প্রায় 3 টিরও কম বায়ুমণ্ডলের চাপে প্রায় কোনও গ্যাসের জন্য উপযুক্ত। আদর্শ গ্যাসের কণাগুলি এলোমেলোভাবে স্থানান্তরিত করে, একে অপরের সাথে যোগাযোগ না করে স্থানের পুরো ভলিউমকে দখল করে।

যদি অস্থাবর পিস্টন লাগানো সিলিন্ডারে আবদ্ধ আদর্শ গ্যাসকে ধীরে ধীরে প্রসারিত করার অনুমতি দেওয়া হয়, তবে এটি অনুমান করা যায় যে এর কণাগুলি সর্বদা ভারসাম্যহীন। তারপরে গ্যাসটি পিষ্টনের উপরের অঞ্চলের একটি শক্তির এফ ফোর্সটি ব্যবহার করে:

যেখানে পি গ্যাসের চাপ। এই বাহিনী পিস্টনে প্রদত্ত একটি অসীম স্থানচ্যুতি ডিএক্স উত্পাদন করার কাজ করে:

যেহেতু পণ্য অ্যাডেক্স একটি ভলিউম ডিফারেনশিয়াল ডিভি, তারপরে dW = pdV। এটা তোলে প্রাথমিক ভলিউম V থেকে উভয় পক্ষের সংহত করতে থাকে _একটি চূড়ান্ত ভলিউম ভী _বি মোট কাজ গ্যাস দ্বারা সম্পন্ন প্রাপ্ত:

যদি ΔV ইতিবাচক হয় তবে গ্যাস প্রসারিত হয় এবং ΔV নেতিবাচক হলে বিপরীত ঘটে। আইসোবারিক প্রক্রিয়ার চাপ বনাম ভলিউম গ্রাফ (পিভি ডায়াগ্রাম) হ'ল একটি অনুভূমিক রেখা এ এবং বি রাজ্যে যুক্ত হয় এবং সম্পন্ন কাজটি কেবল বাঁকের নীচে আয়তক্ষেত্রাকার ক্ষেত্রের সমান হয়।

পরীক্ষা-নিরীক্ষা

চিত্র 2 এবং 3 হিসাবে চিত্র হিসাবে দেখানো হয়েছে, একটি অস্থাবর পিস্টন সরবরাহকারী সিলিন্ডারের অভ্যন্তরে একটি গ্যাসকে আবদ্ধ করে পরীক্ষামূলকভাবে বর্ণিত পরিস্থিতি যাচাই করা হয়েছে এটি পিস্টনের উপরে পি চাপ তৈরি করার জন্য একটি wardর্ধ্বমুখী শক্তিকে ধন্যবাদ জানায়।

চিত্র 2. অবিচ্ছিন্ন চাপে একটি সীমাবদ্ধ গ্যাস প্রসারিত নিয়ে গঠিত এমন পরীক্ষা। সূত্র: এফ.জাপাটা।

যেহেতু পিস্টন অবাধে চলাচল করতে সক্ষম, তাই গ্যাস দখল করা ভলিউম সমস্যা ছাড়াই পরিবর্তন করতে পারে তবে চাপটি স্থির থাকে। বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পি _{এটিএম} যোগ করা, যা নিম্নগামী শক্তি প্রয়োগ করে, আমাদের রয়েছে:

সুতরাং: পি = (এমজি / এ) + পি _{এটিএম} পরিবর্তিত হয় না, যদি না এম পরিবর্তিত হয় এবং এইভাবে ওজন হয়। সিলিন্ডারে তাপ যুক্ত করে, গ্যাসের আয়তন বৃদ্ধি করে গ্যাস প্রসারিত হবে বা তাপ অপসারণের সাথে সাথে এটি সঙ্কুচিত হবে।

আদর্শ গ্যাসে আইসোবারিক প্রক্রিয়া

রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ গুরুত্বের পরিবর্তনশীলগুলির সাথে সম্পর্কিত: চাপ পি, ভলিউম ভি এবং তাপমাত্রা টি:

এখানে এন মলের সংখ্যা উপস্থাপন করে এবং আর হ'ল আদর্শ গ্যাস ধ্রুবক (সমস্ত গ্যাসের জন্য বৈধ), যা বল্টজম্যানের ধ্রুবককে অ্যাভোগাড্রোর সংখ্যা দ্বারা গুণিত করে গণনা করা হয়, ফলস্বরূপ:

আর = 8.31 জে / মোল কে

যখন চাপ অবিচল থাকে, তখন রাষ্ট্রের সমীকরণটি এইভাবে লেখা যেতে পারে:

তবে এনআর / পি ধ্রুবক, যেহেতু এন, আর এবং পি হয়। সুতরাং যখন সিস্টেমটি 1 রাজ্য থেকে রাষ্ট্র 2 এ চলে যায়, নিম্নলিখিত অনুপাত দেখা দেয় যা চার্লসের আইন হিসাবে পরিচিত:

চিত্র 3. অ্যানিমেশন ধ্রুব চাপে গ্যাস সম্প্রসারণ দেখায়। তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে ভলিউমের ডানদিকে গ্রাফ, যা একটি লাইন। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স। নাসার গ্লেন গবেষণা কেন্দ্র।

ডাব্লু = পিওভিতে প্রতিস্থাপিত হয়ে, আমরা থার্মোমিটারের সাহায্যে পরিমাপ করা সহজ এবং স্থির তাপমাত্রার পরিবর্তনের দিক থেকে 1 থেকে 2 রাজ্য হতে কাজটি পেয়েছি:

এর অর্থ হ'ল গ্যাসে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপের কিউ যুক্ত করা অভ্যন্তরীণ শক্তি-ইউ বৃদ্ধি করে এবং তার অণুর কম্পন বাড়ায় increases এইভাবে, গ্যাস প্রসারিত হয় এবং পিস্টন সরিয়ে কাজ করে, যেমন আমরা আগেই বলেছি।

এককাতিক আদর্শ গ্যাস এবং অভ্যন্তরীণ শক্তি ∆U এর পরিবর্তনের মধ্যে গতিশক্তি এবং এর অণুগুলির সম্ভাব্য শক্তি উভয়ই অন্তর্ভুক্ত:

পরিশেষে, আমরা যে অভিব্যক্তিগুলি একের মধ্যে পেয়েছি তা একত্রিত করি:

বিকল্পভাবে কিউকে ভর মি, তাপমাত্রার পার্থক্য এবং একটি নতুন ধ্রুবক হিসাবে ধ্রুবক চাপে গ্যাসের নির্দিষ্ট তাপ বলা হয়, সংক্ষেপিত সি _পি , যার ইউনিটগুলি জে / মোল কে:

উদাহরণ

সমস্ত আইসোবারিক প্রক্রিয়া বন্ধ পাত্রে চালিত হয় না। প্রকৃতপক্ষে, বায়ুমণ্ডলের চাপে সমস্ত ধরণের অগণিত থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া ঘটে তাই আইসোবারিক প্রক্রিয়া প্রকৃতির মধ্যে খুব ঘন ঘন হয়। এর মধ্যে রয়েছে পৃথিবীর উপরিভাগে শারীরিক ও রাসায়নিক পরিবর্তন, বায়ুমণ্ডলে উন্মুক্ত জাহাজগুলিতে রাসায়নিক বিক্রিয়া এবং আরও অনেক কিছু।

ইসোবারিক প্রক্রিয়াগুলি বন্ধ সিস্টেমে সংঘটিত হওয়ার জন্য, তাদের সীমানাগুলি পৃথক চাপ ছাড়াই ভলিউমের পরিবর্তনের জন্য যথেষ্ট নমনীয় হতে হবে।

পিস্টনের পরীক্ষায় যা ঘটেছিল তা গ্যাস প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে সহজেই সরে গিয়েছিল। পার্টির বেলুনে বা একটি গরম এয়ার বেলুনে গ্যাস encুকিয়ে এটি একই রকম।

এখানে আমাদের কাছে আইসোবারিক প্রক্রিয়াগুলির বেশ কয়েকটি উদাহরণ রয়েছে:

পানি সিদ্ধ করে রান্না করুন

খোলা পাত্রে চা বা রান্নার সসের জন্য ফুটন্ত জল আইসোবারিক প্রক্রিয়াগুলির ভাল উদাহরণ, যেহেতু এগুলি সমস্ত বায়ুমণ্ডলের চাপে ঘটে।

জল উত্তপ্ত হওয়ার সাথে সাথে তাপমাত্রা এবং আয়তন বৃদ্ধি পায় এবং যদি তাপ যোগ করা অব্যাহত থাকে, অবশেষে ফুটন্ত পয়েন্টটি পৌঁছে যায়, যার মধ্যে তরল থেকে পানির বাষ্পে জলের পর্যায় পরিবর্তন ঘটে। এটি যখন ঘটে তখন তাপমাত্রাও 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে স্থির থাকে।

জল জমে

অন্যদিকে, জমে থাকা জলও একটি আইসোবারিক প্রক্রিয়া, এটি শীতের সময় কোনও হ্রদে বা ঘরের রেফ্রিজারেটরে থাকুক না কেন।

রোদে বাতাসে ভরা বেলুন গরম করা

আইসোবারিক প্রক্রিয়াটির আরেকটি উদাহরণ হ'ল সূর্যের সংস্পর্শে ছেড়ে যাওয়া বায়ুতে স্ফীত হওয়া বেলুনের আয়তনের পরিবর্তন। প্রথম জিনিসটি যখন সকালে খুব গরম হয় না, তখন বেলুনটির একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ থাকে।

সময় পার হয়ে যাওয়ার সাথে সাথে তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে বেলুনটিও গরম হয়ে যায়, এর আয়তন বৃদ্ধি পায় এবং ধ্রুব চাপে এগুলি ঘটে। বেলুনের উপাদানগুলি এমন একটি সীমানার একটি ভাল উদাহরণ যা যথেষ্ট নমনীয় যাতে তার অভ্যন্তরের বাতাসটি উত্তাপিত হলে চাপটি পরিবর্তন না করেই প্রসারিত হয়।

এক তৃতীয়াংশ পানিতে ভরা গ্লাসের বোতলটিতে অনাবন্ধিত বেলুনটি সামঞ্জস্য করেও অভিজ্ঞতাটি চালানো যেতে পারে, যা জলে স্নানে উত্তপ্ত হয়। জল উত্তপ্ত হওয়ার সাথে সাথে বেলুনটি তত্ক্ষণাত্ স্ফীত হয়, তবে খুব বেশি গরম না করার জন্য যত্ন নেওয়া উচিত যাতে এটি বিস্ফোরিত না হয়।

এয়ারোস্ট্যাটিক বেলুন

এটি প্রপালশন ছাড়াই একটি ভাসমান জাহাজ, যা মানুষ এবং বস্তু পরিবহনে বায়ু স্রোত ব্যবহার করে। বেলুনটি সাধারণত গরম বাতাসে ভরা থাকে, যা পার্শ্ববর্তী বাতাসের চেয়ে শীতল হওয়া, উত্থিত হয় এবং বেলুনটি বাড়ার ফলে প্রসারিত হয়।

যদিও বায়ু স্রোতগুলি বেলুনকে নির্দেশ দেয়, এতে বার্নার রয়েছে যা উচ্চতা বাড়াতে বা বজায় রাখতে ইচ্ছুক হলে গ্যাস উত্তপ্ত করতে সক্রিয় হয় এবং নামা বা নামার সময় নিষ্ক্রিয় হয়। এগুলি সমস্ত বায়ুমণ্ডলের চাপে ঘটে থাকে, এটি পৃষ্ঠ থেকে খুব বেশি দূরে নয় এমন একটি নির্দিষ্ট উচ্চতায় ধ্রুবক বলে ধরে নেওয়া হয়।

চিত্র ৪. গরম বাতাসের বেলুনগুলি। সূত্র: পিক্সাবে।

বয়লার

জল গরম করে এবং ধ্রুবক চাপ বজায় রেখে বয়লারগুলিতে বাষ্প উত্পন্ন হয়। এই বাষ্পটি তখন দরকারী কার্য সম্পাদন করে, উদাহরণস্বরূপ তাপীয় বিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে বিদ্যুৎ উত্পাদন করা বা অন্যান্য যন্ত্রে যেমন লোকোমোটিভ এবং জলের পাম্পগুলি পরিচালনা করা।

সমাধান ব্যায়াম

অনুশীলনী 1

আপনার 27 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 40 লিটার গ্যাস রয়েছে। 100 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড না হওয়া পর্যন্ত আইসোবারিকভাবে তাপ যোগ করা হলে ভলিউম বৃদ্ধি পান।

সমাধান

চার্লসের আইন চূড়ান্ত পরিমাণ নির্ধারণের জন্য ব্যবহৃত হয়, তবে সতর্কতা অবলম্বন করুন: ক্যালভিনে তাপমাত্রা প্রকাশ করতে হবে, কেবল প্রত্যেকটিতে 273 কে যোগ করা উচিত:

27 ºC = 27 + 273 কে = 300 কে

100 ºC = 100 + 273 কে = 373 কে

থেকে:

পরিশেষে ভলিউম বৃদ্ধি ভি ₂ - ভি ₁ = 49.7 এল - 40 এল = 9.7 এল।

অনুশীলন 2

আইসোবারিক প্রক্রিয়াতে এর আশেপাশে 2.00 x 10 ³ জে কাজ করার জন্য একটি আদর্শ গ্যাস 5.00 x 10 ³ জে সরবরাহ করা হয় । এটি জানতে জিজ্ঞাসা করে:

ক) গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন।

খ) ভলিউমের পরিবর্তন, এখন যদি অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পায় ৪.৫০ x 10 ³ জে এবং 50.৫০ এক্স ১০ ³ জে সিস্টেম থেকে বহিষ্কার করা হয়, 1.01 x 10 ⁵ Pa এর ধ্রুবক চাপ বিবেচনা করে ।

সমাধান

=U = Q - W ব্যবহার করা হয় এবং বিবৃতিতে প্রদত্ত মানগুলি প্রতিস্থাপন করা হয়: Q = 5.00 x 10 ³ J এবং W = 2.00 x 10 ³ J:

বিবৃতিতে বলা হয়েছে যে অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পায়, সুতরাং: =U = - 4.50 x 10 ³ J. এটি আমাদেরকে বলে দেয় যে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপকে বহিষ্কার করা হয়: Q = -7.50 x 10 ³ J. উভয় ক্ষেত্রেই, চিহ্ন নেতিবাচক হ্রাস এবং ক্ষতির প্রতিনিধিত্ব করে, তাহলে:

যেখানে P = 1.01 x 10 ⁵ Pa। সমস্ত ইউনিট আন্তর্জাতিক ব্যবস্থায় রয়েছে তাই আমরা ভলিউম পরিবর্তনের জন্য সমাধান করতে এগিয়ে চলেছি:

যেহেতু ভলিউম পরিবর্তন নেতিবাচক, এর অর্থ হ'ল ভলিউম হ্রাস পেয়েছে, অর্থাৎ, সিস্টেমটি চুক্তিবদ্ধ হয়েছিল।

তথ্যসূত্র

1. বাইজৌ এর। আইসোবারিক প্রক্রিয়া। পুনরুদ্ধার: বাইজুস ডটকম থেকে।
2. কেঞ্জেল, ওয়াই। 2012. থার্মোডাইনামিক্স। 7 ম সংস্করণ। ম্যাকগ্রা হিল
3. প্রক্রিয়া xyz। আইসোবারিক প্রক্রিয়া সম্পর্কে আরও জানুন। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: 10proceso.xyz।
4. সার্ওয়ে, আর।, ভুলি, সি। 2011. পদার্থবিজ্ঞানের ফান্ডামেন্টাল। নবম এড। কেঞ্জেজ লার্নিং।
5. উইকিপিডিয়া। গ্যাস আইন। উদ্ধার করা হয়েছে: es.wikedia.org থেকে ipedia