তাপ ইঞ্জিনের কাজ এর মূলনীতির ব্যাখ্যা | তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র | পদার্থবিজ্ঞান

তাপ ইঞ্জিনের কাজ এর মূলনীতির ব্যাখ্যা – 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 ইঞ্জিনের কাজ এর মূলনীতির ব্যাখ্যা

প্রত্যেক ইঞ্জিনেই একটি কার্যরত বস্তু (Working substance) থাকে । এই বস্তু কোনো উৎস হতে তাপ গ্রহণ করে ঐ তাপের কিছু অংশ কার্যে পরিণত করে ও বাকি অংশ শীতল কোনো আধারে বর্জন করে। এভাবে কার্যরত বস্তুর ক্রমাগত তাপ গ্রহণে ও বর্জনে প্রতিবার কিছু তাপ কার্যে পরিণত হয় ।

বাষ্পীয় ইঞ্জিনে জলীয় বাষ্পই কার্যরত বস্তু। এখানে প্রথমে বাষ্প চুল্লী (উষ্ণ উৎস) হতে তাপ গ্রহণ করে এবং পরে এই তাপের খানিকটা কার্যে পরিণত করে ঐ বাষ্প শীতল হয়। এই শীতল বাষ্প পরবর্তী পর্যায়ে ইঞ্জিনের বাইরে চলে যায়। কার্যরত বস্তু অর্থাৎ বাষ্পের এরূপে বের হয়ে যাওয়াকে শীতল আধারে তাপ বর্জন করছে গণ্য করা হয় । উদাহরণস্বরূপ বলা যায়, কোনো তাপ ইঞ্জিন T, তাপমাত্রার উৎস হতে Qi তাপ গ্রহণ করে T2 তাপমাত্রার গ্রাহক Q2 তাপ বর্জন করবে এবং W কাজ সম্পন্ন হয় ।

নিম্নে চিত্র দেয়া হল ঃ

তাপ (Heat) :

যে বাহ্যিক ভৌত কারণে (External Physical Cause) কোনো বস্তু উষ্ণ ও শীতলতার অনুভূতি সৃষ্টি করে তাকে তাপ বলে । তাপ এক প্রকার শক্তি। একে অদৃশ্য শক্তিও (Invisible Energy) বলা হয়। তাপের কোনো আকার, আয়তন, ভর, বর্ণ বা গন্ধ নাই, শুধুমাত্র কোনো বস্তুতে প্রয়োগ করলে বস্তুটি উত্তপ্ত হয়ে উঠে এবং অপসারণ করলে তা শীতলতা প্রাপ্ত হয়। অন্যান্য শক্তির ন্যায় তাপ শক্তি অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয় এবং অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত হয়ে তাপ শক্তির বিকাশ ঘটে ।

উদাহরণস্বরূপ দেখা যায় যে, বাষ্প ইঞ্জিনে কয়লা দহনের ফলে রাসায়নিক শক্তি তাপ শক্তিতে পরিবর্তিত হয় এবং এই তাপ ইঞ্জিন বয়লারের পানিকে উত্তপ্ত করে বাষ্পে পরিণত করে। এই বাষ্প দ্বারা ইঞ্জিন চালিত হয়। সুতরাং এই ক্ষেত্রে তাপ শক্তি বাহ্যিক শক্তির রূপ পরিগ্রহ করে ইঞ্জিন পরিচালনার কাজ সম্পন্ন করে। যেহেতু তাপ শক্তি পরোক্ষভাবে ইঞ্জিন চালনা কাজ করছে অতএব, তাপ এক প্রকার শক্তি। তাপের মূল উৎস সূর্য ।

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র নিয়ে বিস্তারিত তুলে ধরা হলঃ