থার্মোডাইনামিক ভেরিয়েবল: এগুলি কী এবং সমাধানের অনুশীলন - শারীরিক - 2025

তাপগতীয় ভেরিয়েবল বা রাজ্য ভেরিয়েবল সেই ম্যাক্রোস্কোপিকের একটি তাপগতীয় সিস্টেম, সবচেয়ে পরিচিত চাপ, ভলিউম, তাপমাত্রা ও গণশিক্ষা বৈশিষ্ট্য পরিমাণে আছে। একাধিক ইনপুট এবং ফলাফলগুলি সহ সিস্টেমগুলি বর্ণনা করতে এগুলি খুব কার্যকর। ইতিমধ্যে উল্লিখিতগুলি ব্যতীত অসংখ্য সমান গুরুত্বপূর্ণ রাষ্ট্রের ভেরিয়েবল রয়েছে। করা নির্বাচন সিস্টেম এবং তার জটিলতার উপর নির্ভর করে।

যাত্রীবাহী বা একটি গাড়িতে পূর্ণ একটি বিমানকে সিস্টেম হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে এবং তাদের ভেরিয়েবলগুলির মধ্যে ভর ও তাপমাত্রা ছাড়াও জ্বালানির পরিমাণ, ভৌগলিক অবস্থান, গতি, ত্বরণ এবং অবশ্যই আরও অনেক কিছু অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

চিত্র 1. একটি উড়োজাহাজটি থার্মোডাইনামিক সিস্টেম হিসাবে অধ্যয়ন করা যেতে পারে। সূত্র: পিক্সাবে।

যদি এতগুলি ভেরিয়েবল সংজ্ঞায়িত করা যায় তবে কোন পরিবর্তনশীল রাষ্ট্র হিসাবে বিবেচিত হয়? যে প্রক্রিয়াটির মাধ্যমে ভেরিয়েবল তার মান অর্জন করে তা প্রক্রিয়া বিবেচনা করে না।

অন্যদিকে, যখন রূপান্তরটির প্রকৃতি ভেরিয়েবলের চূড়ান্ত মানকে প্রভাবিত করে, এটি আর রাষ্ট্রীয় পরিবর্তনশীল হিসাবে বিবেচিত হবে না। এর গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণগুলি হ'ল কাজ এবং তাপ।

রাষ্ট্র ভেরিয়েবল জ্ঞান শারীরিকভাবে একটি প্রদত্ত সময় টি সিস্টেম বর্ণনা করতে পারবেন _ণ । অভিজ্ঞতার জন্য ধন্যবাদ, গাণিতিক মডেলগুলি তৈরি করা হয়েছে যা সময়ের সাথে তাদের বিবর্তন বর্ণনা করে এবং সময়কে t> t _{o এর} পূর্বাভাস দেয় ।

নিবিড়, বিস্তৃত এবং নির্দিষ্ট পরিবর্তনশীল

একটি গ্যাসের ক্ষেত্রে, যা ঘন ঘন তাপবিদ্যায়িকবিদ্যায় নিয়মিতভাবে অধ্যয়ন করা হয়, ভর কোনও সিস্টেমের অন্যতম প্রধান রাষ্ট্র এবং মৌলিক পরিবর্তনশীল। এটি এতে থাকা পরিমাণের সাথে সম্পর্কিত। আন্তর্জাতিক ব্যবস্থায় এটি কেজি হিসাবে পরিমাপ করা হয়।

ভর একটি সিস্টেমে খুব গুরুত্বপূর্ণ এবং থার্মোডাইনামিক বৈশিষ্ট্যগুলি তার উপর নির্ভর করে বা না তা অনুযায়ী শ্রেণিবদ্ধ করা হয়:

-বিস্তৃত: এগুলি ভর এবং আকারের থেকে পৃথক, উদাহরণস্বরূপ তাপমাত্রা, চাপ, সান্দ্রতা এবং সাধারণভাবে যা একটি সিস্টেমকে অন্য থেকে পৃথক করে।

-গুরুত্বপূর্ণ: সিস্টেমের আকার এবং এর ভরগুলির সাথে যেমন ওজন, দৈর্ঘ্য এবং ভলিউমের সাথে পৃথক হয় those

-স্পেসিফিক: ভর ইউনিট প্রতি বিস্তৃত বৈশিষ্ট্য প্রকাশ করে যারা প্রাপ্ত। এর মধ্যে নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ এবং নির্দিষ্ট ভলিউম রয়েছে।

বিভিন্ন ধরণের ভেরিয়েবলের মধ্যে পার্থক্য করার জন্য, সিস্টেমটিকে দুটি সমান অংশে বিভক্ত করার কল্পনা করুন: প্রতিটি ক্ষেত্রে যদি প্রস্থতা একই থাকে, তবে এটি একটি নিবিড় পরিবর্তনশীল। যদি এটি না হয় তবে এর মান অর্ধেক করে কেটে নেওয়া হবে।

- চাপ, ভলিউম এবং তাপমাত্রা

আয়তন

এটি সিস্টেম দ্বারা দখল করা স্থান। আন্তর্জাতিক সিস্টেমে ভলিউমের একক কিউবিক মিটার: মি ³ । অন্যান্য বহুল ব্যবহৃত ইউনিটগুলির মধ্যে কিউবিক ইঞ্চি, ঘনফুট এবং লিটার অন্তর্ভুক্ত।

চাপ

এটি একটি দেহ এবং তার অঞ্চলে প্রয়োগ করা বাহিনীর লম্ব অংশের মধ্যবর্তী ভাগফল দ্বারা প্রদত্ত একটি স্কেলারের প্রসার মাত্রা। আন্তর্জাতিক সিস্টেমে চাপের একক হ'ল নিউটন / এম ² বা পাস্কাল (পা)।

পাস্কল ছাড়াও, চাপটিতে বহু ইউনিট রয়েছে যা অঞ্চল অনুযায়ী ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে রয়েছে পিএসআই, বায়ুমণ্ডল (এটিএম), বারগুলি এবং পারদ মিলিমিটার (মিমিএইচজি)।

তাপমাত্রা

অণুবীক্ষণিক স্তরে এর ব্যাখ্যায় তাপমাত্রা হ'ল অণুগুলির গতিবেগ শক্তির পরিমাপ যা অধ্যয়নের অধীনে গ্যাস তৈরি করে। এবং ম্যাক্রোস্কোপিক স্তরে এটি দুটি সিস্টেমের সংস্পর্শে রাখার সময় তাপ প্রবাহের দিক নির্দেশ করে।

আন্তর্জাতিক সিস্টেমে তাপমাত্রা ইউনিট হ'ল কেলভিন (কে) এবং সেখানে সেলসিয়াস (º সি) এবং ফারেনহাইট (ºF) স্কেলও রয়েছে।

সমাধান ব্যায়াম

এই বিভাগে, সিস্টেমটি যখন কোনও নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে থাকে তখন সমীকরণগুলি ভেরিয়েবলের মানগুলি অর্জন করতে ব্যবহৃত হবে। এটি রাষ্ট্রের সমীকরণ সম্পর্কে।

রাষ্ট্রের একটি সমীকরণ একটি গাণিতিক মডেল যা রাষ্ট্রের পরিবর্তনশীল এবং মডেলগুলিকে সিস্টেমের আচরণ করে। অধ্যয়নের বিষয় হিসাবে একটি আদর্শ গ্যাস প্রস্তাব করা হয়, এতে অণুগুলির একটি সেট থাকে যা অবাধে চলতে সক্ষম তবে একে অপরের সাথে যোগাযোগ না করেই সক্ষম।

আদর্শ গ্যাসগুলির জন্য রাষ্ট্রের প্রস্তাবিত সমীকরণটি হ'ল:

যেখানে পি চাপ, ভি ভলিউম, এন হল অণুর সংখ্যা, এবং কে বোল্টজম্যান ধ্রুবক।

-অনুশীলনী 1

আপনি নির্মাতার 3.21 × 10 প্রস্তাবিত চাপের কাছে আপনার গাড়ির টায়ার স্ফীত ⁵ একটি জায়গা যেখানে তাপমাত্রা -5,00 ° সেঃ ছিল, PA, কিন্তু এখন আপনি সৈকত, যেখানে এটি 28 যেতে চাই ° সি তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে একটি টায়ারের আয়তন 3% বৃদ্ধি পেয়েছে।

চিত্র 2. যখন তাপমাত্রা -5ºC থেকে 28ºC পর্যন্ত বৃদ্ধি হয়, তখন টায়ারের বায়ু প্রসারিত হয় এবং যদি কোনও ক্ষয়ক্ষতি না হয়। চাপ বাড়ে সূত্র: পিক্সাবে।

টায়ারে চূড়ান্ত চাপ সন্ধান করুন এবং এটি নির্মাতার দ্বারা প্রদত্ত সহনশীলতা অতিক্রম করেছে কিনা তা নির্দেশ করুন, যা প্রস্তাবিত চাপের 10% অতিক্রম করবে না।

সমাধান

আদর্শ গ্যাসের মডেল উপলব্ধ, তাই টায়ারের বায়ু প্রদত্ত সমীকরণটি অনুসরণ করে অনুমান করা হবে। এটি ধরে নেওয়া হবে যে টায়ারে কোনও বায়ু ফাঁস নেই, তাই মোলের সংখ্যা অবিচ্ছিন্ন:

চূড়ান্ত ভলিউম 3% বৃদ্ধি পেয়েছে এমন শর্তটি অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে:

জানা ডেটা প্রতিস্থাপন করা হয় এবং চূড়ান্ত চাপ সাফ করা হয়। গুরুত্বপূর্ণ: তাপমাত্রা কেলভিনে প্রকাশ করতে হবে: টি (কে) = টি (ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) + 273.15

নির্মাতারা নির্দেশ দিয়েছেন যে সহনশীলতা 10%, সুতরাং চাপের সর্বাধিক মান হ'ল:

কমপক্ষে যতদূর টায়ারের সাথে সম্পর্কিত আপনি নিরাপদে সৈকতে ভ্রমণ করতে পারেন, যেহেতু আপনি প্রতিষ্ঠিত চাপ সীমাটি অতিক্রম করেননি।

অনুশীলন 2

একটি আদর্শ গ্যাসের তাপমাত্রা 27 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 30 লিটার হয় এবং এর চাপ 2 এটিএম হয়। চাপ ধ্রুবক ধরে রাখা, যখন তাপমাত্রা -13 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড হয় তখন এর আয়তন সন্ধান করুন।

সমাধান

এটি একটি ধ্রুবক চাপ প্রক্রিয়া (আইসোবারিক প্রক্রিয়া)। এই জাতীয় ক্ষেত্রে রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ এটিকে সহজতর করে:

এই ফলাফলটি চার্লসের আইন হিসাবে পরিচিত। উপলব্ধ ডেটা হ'ল:

সমাধান এবং প্রতিস্থাপন:

তথ্যসূত্র

1. বোর্নাক্কে। ২০০৯. থার্মোডিনামিক্সের ফান্ডামেন্টালস। 7 ^তম সংস্করণ। উইলে ও সন্স 13-47।
2. কেঞ্জেল, ওয়াই। 2012. থার্মোডাইনামিক্স। 7 ^মা সংস্করণ। ম্যাকগ্রা হিল 2-6।
3. থার্মোডাইনামিক সিস্টেমের মৌলিক ধারণা। উদ্ধার করা হয়েছে: টেক্সটসায়েন্টিও ডট কম থেকে।
4. এঞ্জেল, টি। 2007. ফিজিকোকেমিস্ট্রি পরিচিতি: থার্মোডায়ানমিক্স। পিয়ারসন। 1-9।
5. নাগ, পিকে 2002. বেসিক এবং ফলিত থার্মোডিনামিক্স। টাটা ম্যাকগ্রা হিল। 1-4।
6. নাভোজোয়া বিশ্ববিদ্যালয়। বেসিক ফিজিকোকেমিস্ট্রি। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: fqb-unav.forosactivos.net