তাপ ইঞ্জিন | তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র | পদার্থবিজ্ঞান

তাপ ইঞ্জিন – পদার্থবিজ্ঞান পদার্থ ও তার গতির বিজ্ঞান। বাংলায় “পদার্থবিজ্ঞান” শব্দটি একটি সমাসবদ্ধ পদ। “পদার্থ” ও “বিজ্ঞান” দুটি সংস্কৃত শব্দ নিয়ে এটি গঠিত। এর ইংরেজি পরিভাষা Physics শব্দটি গ্রিক φύσις (ফুঁসিস) অর্থাৎ “প্রকৃতি”, এবং φυσικῆ (ফুঁসিকে) অর্থাৎ “প্রকৃতি সম্পর্কিত জ্ঞান” থেকে এসেছে। পদার্থবিজ্ঞান বলতে বলা যেতে পারে এটা হলো গণিতের বাস্তব রূপ।

তাপ ইঞ্জিন

যে যন্ত্র দ্বারা তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করা যায়, তাকে তাপ ইঞ্জিন বলে। যেমন— গ্যাস ইঞ্জিন, তৈল মানুষের দেহ একটি তাপ ইঞ্জিন। খাদ্যই এর ইন্ধন। দেহের ভেতর খাদ্যদ্রব্য হতে যে তাপ উৎপন্ন হয় এর 18% কাজে পরিণত হয়। 

সাধারণত তাপ ইঞ্জিনে সুবিধামতো জ্বালানির সাহায্যে তাপ শক্তি উৎপন্ন করে ঐ তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্ত র করা হয়। তাপ-ইঞ্জিন দুই শ্রেণিতে ভাগ করা হয়; যথা— (ক) অন্তর্দহন ইঞ্জিন ও (খ) বহিদহন ইঞ্জিন

(ক) অন্তর্দহন ইঞ্জিন (Internal combustion engine) ঃ যে সকল ইঞ্জিনে জ্বালানির দহন ক্রিয়া মূল ইঞ্জিনের অভ্যন্তরে সম্পন্ন হয় তাকে অন্তর্দহন ইঞ্জিন বলে। পেট্রোল ইঞ্জিন একটি অন্তর্দহন ইঞ্জিন। কারণ এই ইঞ্জিনে পেট্রোল বাষ্পকে উপযুক্ত পরিমাণ বায়ুর সাথে মিশ্রিত করার পর ঐ মিশ্রণ মূল ইঞ্জিনের সিলিন্ডারের মধ্যে দহন করে তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করা হয়।

(খ) বহিদহন ইঞ্জিন (External combustion engine) ঃ যে সকল ইঞ্জিনে জ্বালানির দহন ক্রিয়া মূল ইঞ্জিনের বাইরে সম্পন্ন হয় তাকে বহিদহন ইঞ্জিন বলে ।

বাষ্প ইঞ্জিনে চুল্লিতে কয়লা পুড়িয়ে যে তাপ উৎপন্ন হয় তা দিয়ে বয়লারের পানিকে বাষ্পে পরিণত করা হয়। পরে এই বাষ্পকে মূল ইঞ্জিনে প্রয়োগ করে যান্ত্রিক শক্তি উৎপন্ন করা হয়। এখানে বয়লারটি মূল ইঞ্জিনের বাইরে থাকে । সুতরাং বাষ্পীয় ইঞ্জিন বহিৰ্দহন ইঞ্জিন ।

বিজ্ঞানী জেমস ওয়াট সর্বপ্রথম তাপ ইঞ্জিন কর্তৃক কৃতকাজের পরিমাণ বের করেন। তিনি X-অক্ষে আয়তন (V) এবং Y-অক্ষে চাপ (P) স্থাপন করে দেখান যে, কোন তাপীয় ইঞ্জিন কর্তৃক কৃতকাজ একটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রের ক্ষেত্রফলের সমান। লেখ হতে দেখা যায় যে, A, B, C, D বিন্দুতে চাপ ও আয়তন বিভিন্ন এবং কার্যরেখাসমূহের দুটি সমোষ্ণ প্রক্রিয়া এবং দুটি রুদ্ধতাপীয় রেখা। এই পরিবর্তনে কৃতকাজ,

W = ABCD ক্ষেত্রের ক্ষেত্রফল ।