থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া: প্রকার ও উদাহরণ - রসায়ন - 2025

তাপগতীয় প্রসেস ভৌত বা রাসায়নিক তাপ প্রবাহ (শক্তি) বা একটি সিস্টেম এবং এর আশপাশ মধ্যে কাজ জড়িত ঘটনা আছে। তাপ সম্পর্কে কথা বলার সময় আগুনের চিত্রটি যৌক্তিকভাবে মনে আসে, যা প্রচলিত তাপ শক্তি প্রকাশ করে এমন একটি প্রক্রিয়ার পঞ্চম প্রকাশ।

সিস্টেমটি উভয়ই ম্যাক্রোস্কোপিক (একটি ট্রেন, একটি রকেট, একটি আগ্নেয়গিরি) এবং অণুবীক্ষণিক (পরমাণু, ব্যাকটিরিয়া, অণু, কোয়ান্টাম ডটস ইত্যাদি) হতে পারে। এটি প্রবেশ করে বা ছেড়ে দেয় এমন তাপ বা কাজ বিবেচনা করার জন্য এটি অন্যান্য মহাবিশ্ব থেকে আলাদা করা হয়েছে।

তবে, কেবল তাপ প্রবাহই বিদ্যমান নয়, বিবেচিত ঘটনাটির প্রতিক্রিয়া হিসাবে সিস্টেমগুলি তাদের পরিবেশে কিছু পরিবর্তনশীল পরিবর্তনও করতে পারে। থার্মোডাইনামিক আইন অনুসারে, প্রতিক্রিয়া এবং উত্তাপের মধ্যে অবশ্যই একটি বাণিজ্য হওয়া উচিত যাতে পদার্থ এবং শক্তি সর্বদা রক্ষিত থাকে।

উপরেরটি ম্যাক্রোস্কোপিক এবং মাইক্রোস্কোপিক সিস্টেমগুলির জন্য বৈধ। প্রথম এবং শেষের মধ্যে পার্থক্য হল ভেরিয়েবলগুলি যা তাদের শক্তির রাজ্যগুলি সংজ্ঞায়িত করতে বিবেচিত হয় (সংক্ষেপে, প্রাথমিক এবং চূড়ান্ত)।

তবে, থার্মোডাইনামিক মডেলগুলি সিস্টেমের চাপ, ভলিউম এবং তাপমাত্রার মতো ভেরিয়েবলগুলি নিয়ন্ত্রণ করে উভয় পৃথিবীর সাথে সংযোগ স্থাপনের চেষ্টা করে, এই ধ্রুবকগুলির মধ্যে কিছুকে অন্যের প্রভাব অধ্যয়নের জন্য রেখে।

এই মডেলটি আনুমানিক অনুমোদন দেয় এমন প্রথম মডেলটি হ'ল আদর্শ গ্যাসগুলি (পিভি = এনআরটি), যেখানে এন হল মোলগুলির সংখ্যা, যা ভলিউম ভি দিয়ে বিভক্ত হয়ে গেলে মোলার ভলিউম দেয়।

তারপরে, এই ভেরিয়েবলগুলির একটি ফাংশন হিসাবে সিস্টেম-পারিপার্শ্বের মধ্যে পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করে অন্যকে সংজ্ঞায়িত করা যায় যেমন মেশিন এবং শিল্প প্রক্রিয়াগুলির জন্য প্রয়োজনীয় কাজ (পিভি = ডাব্লু)।

অন্যদিকে, রাসায়নিক ঘটনার জন্য, অন্যান্য ধরণের থার্মোডাইনামিক ভেরিয়েবলগুলি আরও বেশি আগ্রহী। এগুলি সরাসরি শক্তির মুক্তি বা শোষণের সাথে সম্পর্কিত এবং অণুগুলির অভ্যন্তরীণ প্রকৃতি: বন্ডের গঠন এবং ধরণের উপর নির্ভর করে।

থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়াগুলিতে সিস্টেম এবং ঘটনা

উপরের চিত্রে তিন ধরণের সিস্টেমের প্রতিনিধিত্ব করা হয়: বন্ধ, খোলা এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক।

বদ্ধ ব্যবস্থায় এটির ও এর আশেপাশের মধ্যে কোনও পদার্থের স্থানান্তর নেই, যাতে কোনও বিষয় প্রবেশ করতে বা ছেড়ে যেতে না পারে; তবে শক্তি বাক্সের সীমানা অতিক্রম করতে পারে। অন্য কথায়: ঘটনাটি এফ প্রকাশ করতে বা শক্তি শোষণ করতে পারে, এইভাবে বাক্সের বাইরে কী রয়েছে তা সংশোধন করে।

অন্যদিকে, উন্মুক্ত সিস্টেমে সিস্টেমের দিগন্তগুলির বিন্দুযুক্ত রেখাগুলি রয়েছে যার অর্থ শক্তি এবং পদার্থ উভয়ই এর এবং পার্শ্ববর্তী অঞ্চলে আসতে পারে এবং যেতে পারে।

অবশেষে, একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে এর চারপাশের মধ্যে পদার্থ এবং শক্তির বিনিময় শূন্য হয়; এই কারণে চিত্রটিতে তৃতীয় বাক্সটি একটি বুদ্বুদে আবদ্ধ। এটি স্পষ্ট করে বলা দরকার যে পারিপার্শ্বিকতা মহাবিশ্বের বাকি অংশ হতে পারে এবং অধ্যয়নই ব্যবস্থার ক্ষেত্রটি কতদূর বিবেচনা করতে হবে তা নির্ধারণ করে।

শারীরিক এবং রাসায়নিক ঘটনা

বিশেষত এফ ঘটনাটি কী? F অক্ষর দ্বারা এবং একটি হলুদ বৃত্তের মধ্যে ইঙ্গিত, ঘটনাটি ঘটে এমন একটি পরিবর্তন যা ঘটে যায় এবং পদার্থের শারীরিক পরিবর্তন হতে পারে বা এর রূপান্তর হতে পারে।

পার্থক্য কি? সংক্ষেপে: প্রথমটি নতুন লিঙ্কগুলি ভাঙ্গা বা তৈরি করে না, যখন দ্বিতীয়টি করে।

সুতরাং, কোনও থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়াটি ঘটনাকে শারীরিক বা রাসায়নিক হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। তবে উভয়টিরই কিছু অণু বা পারমাণবিক সম্পত্তিতে সাধারণ পরিবর্তন রয়েছে a

শারীরিক ঘটনাগুলির উদাহরণ

একটি পাত্রের জল গরম করার ফলে তার অণুগুলির মধ্যে সংঘর্ষের বৃদ্ধি ঘটে, যেখানে তার বাষ্পের চাপ বায়ুমণ্ডলের চাপের সমান হয় এবং তারপরে তরল থেকে গ্যাসে পর্যায় পরিবর্তন ঘটে। অন্য কথায়: জল বাষ্পীভবন হয়।

এখানে জলের অণুগুলি তাদের কোনও বন্ধন ভাঙছে না, তবে তারা শক্তিশালী পরিবর্তনগুলির মধ্যে চলছে; বা কি একই, জলের অভ্যন্তরীণ শক্তি ইউ পরিবর্তন করা হয়।

এই ক্ষেত্রে থার্মোডাইনামিক ভেরিয়েবলগুলি কী কী? বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পি _{প্রাক্তন}, রান্নার গ্যাসের জ্বলনের তাপমাত্রা পণ্য এবং পানির পরিমাণ।

বায়ুমণ্ডলীয় চাপ ধ্রুবক, তবে জলের তাপমাত্রা হয় না, কারণ এটি উত্তাপিত হয়; না ভলিউম, কারণ এর অণু স্থানগুলিতে প্রসারিত হয়। এটি একটি আইসোবারিক প্রক্রিয়ার মধ্যে একটি দৈহিক ঘটনার উদাহরণ; যেটি, ধ্রুবক চাপে একটি থার্মোডিনামিক সিস্টেম।

আপনি যদি কিছুটা মটরশুটি দিয়ে জল একটি প্রেসার কুকারে রেখে দেন? এই ক্ষেত্রে, ভলিউম স্থির থাকে (যতক্ষণ না শিমগুলি রান্না করা হয় তখন চাপটি প্রকাশ করা হয় না), তবে চাপ এবং তাপমাত্রা পরিবর্তন হয়।

এটি হ'ল উত্পাদিত গ্যাস পালাতে পারে না এবং পাত্রের দেয়াল এবং তরলটির পৃষ্ঠ থেকে সরে যায়। আমরা তখন অন্য একটি শারীরিক ঘটনার কথা বলি তবে একটি আইসোকোরিক প্রক্রিয়ার মধ্যেই।

রাসায়নিক ঘটনার উদাহরণ

এটি উল্লেখ করা হয়েছিল যে অণু বা পরমাণু কাঠামোর মতো অণুবীক্ষণিক কারণগুলির অন্তর্নিহিত থার্মোডাইনামিক পরিবর্তনশীল রয়েছে। এই পরিবর্তনগুলি কি? এনথ্যালপি (এইচ), এন্ট্রপি (এস), অভ্যন্তরীণ শক্তি (ইউ) এবং গিবস মুক্ত শক্তি (এস)।

পদার্থের এই অভ্যন্তরীণ ভেরিয়েবলগুলি নির্বাচিত গাণিতিক মডেল (সাধারণত আদর্শ গ্যাসগুলির) অনুসারে ম্যাক্রোস্কোপিক থার্মোডাইনামিক ভেরিয়েবলগুলির (পি, টি এবং ভি) শর্তে সংজ্ঞায়িত এবং প্রকাশ করা হয়। এই থার্মোডাইনামিক স্টাডিকে ধন্যবাদ রাসায়নিক ঘটনার উপর চালিত করা যেতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, আপনি A + B => C প্রকারের রাসায়নিক বিক্রিয়া অধ্যয়ন করতে চান তবে প্রতিক্রিয়াটি কেবলমাত্র 70 70 C তাপমাত্রায় ঘটে। তদ্ব্যতীত, তাপমাত্রা 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসের চেয়ে বেশি তাপমাত্রায় সি উত্পাদিত হওয়ার পরিবর্তে, ডি।

এই অবস্থার অধীনে, চুল্লি (সমাবেশটি যেখানে প্রতিক্রিয়াটি ঘটে) অবশ্যই 70 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের কাছাকাছি স্থির তাপমাত্রার গ্যারান্টি দেয়, সুতরাং প্রক্রিয়াটি ইজডোথার্মাল।

থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়াগুলির প্রকার ও উদাহরণ

আদিবাটিক প্রক্রিয়া

তারা হ'ল সিস্টেম এবং এর চারপাশের মধ্যে কোনও নেট ট্রান্সফার নেই। দীর্ঘমেয়াদে এটি একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেম (বুদ্বারের অভ্যন্তরের বাক্স) দ্বারা গ্যারান্টিযুক্ত।

উদাহরণ

এর উদাহরণ ক্যালরিমিটার যা কোনও রাসায়নিক বিক্রিয়া (দহন, দ্রবীকরণ, জারণ ইত্যাদি) থেকে মুক্তি বা শোষিত তাপের পরিমাণ নির্ধারণ করে।

শারীরিক ঘটনাগুলির মধ্যে পিস্টনগুলিতে চাপের কারণে গরম গ্যাস দ্বারা উত্পন্ন আন্দোলন। তেমনিভাবে, যখন একটি বায়ু প্রবাহ স্থলভাগের উপর চাপ প্রয়োগ করে, তখন তাপমাত্রা বাড়তে থাকে কারণ এটি প্রসারিত করতে বাধ্য হয়।

অন্যদিকে, অন্য পৃষ্ঠটি যদি বায়বীয় হয় এবং এর ঘনত্ব কম থাকে, তবে এটির উচ্চতর চাপ অনুভূত হলে এর তাপমাত্রা হ্রাস পাবে, এটির কণাকে ঘনীভূত করতে বাধ্য করবে।

অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়াগুলি অনেকগুলি শিল্প প্রক্রিয়াগুলির জন্য আদর্শ, যেখানে কম তাপমাত্রা হ্রাস মানে কম কর্মক্ষমতা যা ব্যয় প্রতিফলিত হয়। এটির মতো বিবেচনা করার জন্য, তাপ প্রবাহ অবশ্যই শূন্য হতে হবে বা সিস্টেমে প্রবেশের পরিমাণটি সিস্টেমের মধ্যে প্রবেশের সমান হতে হবে।

আইসোথার্মাল প্রক্রিয়াগুলি

আইসোথার্মাল প্রক্রিয়াগুলি সেই সমস্ত যা সিস্টেমের তাপমাত্রা স্থির থাকে। এটি কাজ করে এটি করে, যাতে অন্যান্য ভেরিয়েবলগুলি (পি এবং ভি) সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয়।

উদাহরণ

এই ধরণের থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়ার উদাহরণ অগণিত। সংক্ষেপে, কোষের বেশিরভাগ ক্রিয়াকলাপ ধ্রুবক তাপমাত্রায় হয় (কোষের ঝিল্লি জুড়ে আয়ন এবং জলের বিনিময়)। রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির মধ্যে, তাপীয় ভারসাম্য স্থাপনকারী সকলকেই আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া হিসাবে বিবেচনা করা হয়।

মানব বিপাক বিভিন্ন রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপের মাধ্যমে ধ্রুবক শরীরের তাপমাত্রা (প্রায় 37ºC) বজায় রাখতে পরিচালিত করে। এটি খাদ্য থেকে প্রাপ্ত শক্তির জন্য ধন্যবাদ অর্জন করা হয়।

পর্যায় পরিবর্তনগুলিও আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া। উদাহরণস্বরূপ, যখন কোনও তরল স্থির হয়ে যায় তখন তাপটি নিঃসরণ করে, তাপমাত্রা পুরোপুরি শক্ত পর্যায়ে না আসা পর্যন্ত ক্রমহ্রাসমানকে হ্রাস করতে বাধা দেয়। একবার এটি হয়ে গেলে, তাপমাত্রা হ্রাস অবিরত থাকতে পারে, কারণ শক্ত আর শক্তি ছাড়ায় না।

যেসব সিস্টেমে আদর্শ গ্যাসগুলি জড়িত থাকে তাদের মধ্যে অভ্যন্তরীণ শক্তি ইউ এর পরিবর্তন শূন্য, সুতরাং সমস্ত তাপ কাজ করতে ব্যবহৃত হয়।

আইসোবারিক প্রক্রিয়া

এই প্রক্রিয়াগুলিতে সিস্টেমে চাপ স্থির থাকে, এর পরিমাণ এবং তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়। সাধারণভাবে, এগুলি বায়ুমণ্ডলের জন্য উন্মুক্ত সিস্টেমে বা বন্ধ সিস্টেমগুলিতে ঘটতে পারে যার সীমাবদ্ধতা ভলিউম বৃদ্ধি দ্বারা বিকৃত করা যেতে পারে, এমনভাবে যাতে চাপ বাড়ার প্রতিরোধ করে।

উদাহরণ

ইঞ্জিনের অভ্যন্তরে সিলিন্ডারে, যখন গ্যাস উত্তপ্ত হয়, তখন এটি পিস্টনকে ধাক্কা দেয়, যা সিস্টেমের ভলিউম পরিবর্তন করে।

যদি এটি না হয় তবে চাপ আরও বাড়ত, যেহেতু সিস্টেমটির সিলিন্ডারের দেয়ালে বায়বীয় প্রজাতির সংঘর্ষ হ্রাস করার কোনও উপায় নেই।

আইসোকোরিক প্রক্রিয়া

আইসোকোরিক প্রক্রিয়াগুলিতে ভলিউম স্থির থাকে। এটি তাদের হিসাবেও বিবেচনা করা যেতে পারে যেখানে সিস্টেম কোনও কাজ উৎপন্ন করে না (ডাব্লু = 0)।

মূলত, এগুলি শারীরিক বা রাসায়নিক ঘটনা যা কোনও ধারকের অভ্যন্তরে পড়াশোনা করা হয়, আন্দোলন করেই হোক বা না হোক।

উদাহরণ

এই প্রক্রিয়াগুলির উদাহরণগুলি হ'ল খাবার রান্না, কফি প্রস্তুত করা, আইসক্রিমের বোতল শীতল করা, চিনির স্ফটিককরণ, দুর্বল দ্রবণীয় বৃষ্টিপাতকে দ্রবীভূত করা, আয়ন এক্সচেঞ্জ ক্রোমাটোগ্রাফি ইত্যাদি।

তথ্যসূত্র

1. জোন্স, অ্যান্ড্রু জিমারম্যান। (2016, 17 সেপ্টেম্বর)। থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া কী? থেকে নেওয়া: চিন্তো ডটকম
2. জে উইলকস (2014)। থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়া। । থেকে নেওয়া: পাঠ্যক্রম.ওয়াশিংটন.ইডু
3. অধ্যয়ন (9 আগস্ট, 2016)। থার্মোডাইনামিক প্রক্রিয়াগুলি: আইসোবারিক, আইসোকোরিক, আইসোথার্মাল এবং অ্যাডিয়াব্যাটিক। থেকে নেওয়া: অধ্যয়ন.কম
4. কেভিন ওয়ান্দ্রেই। (2018)। থার্মোডিনামিক্সের প্রথম এবং দ্বিতীয় আইনগুলির প্রতিদিনের কয়েকটি উদাহরণ কী কী? হার্স্ট সিয়াটেল মিডিয়া, এলএলসি। থেকে নেওয়া: education.seattlepi.com
5. ল্যামবার্ট (2006)। থার্মোডিনামিক্সের দ্বিতীয় আইন। থেকে নেওয়া: entropysite.oxy.edu
6. 15 থার্মোডাইনামিক্স। । থেকে নেওয়া: wright.edu