পদার্থবিজ্ঞান দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.৭

তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র।

পাহাড়ের গা বেয়ে পাথর নিজে নিজেই গড়িয়ে নামে, উপরে ওঠে না। তাপও তাই: গরম বস্তু থেকে ঠান্ডা বস্তুতে সে আপনা থেকেই যায়, উল্টোদিকে নিজে যায় না। প্রথম সূত্র শক্তির হিসাব রাখে, কিন্তু এই একমুখী পথের কথা বলে না। সে কথা বলে দ্বিতীয় সূত্র।

১. প্রথম সূত্র যা বলে না

প্রথম সূত্র বলে তাপ কাজে আর কাজ তাপে রূপান্তরিত হতে পারে। কিন্তু দুটো প্রশ্নের উত্তর সে দেয় না। এক, তাপ কোন দিকে প্রবাহিত হবে বা কাজ কোন দিকে ঘটবে। দুই, নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপকে সম্পূর্ণ কাজে পরিণত করা যায় কি না।

যান্ত্রিক শক্তি থেকে তাপ সহজেই পাওয়া যায়। কিন্তু তাপ ইঞ্জিন ছাড়া তাপ থেকে কাজ পাওয়া যায় না। জলপ্রপাতে পানি পড়ার সময় যে তাপ তৈরি হয়, অন্য কোনো যন্ত্র ছাড়া তাকে আর কাজে লাগানো যায় না।

ইঞ্জিন নিয়ে গবেষণা করে সাদি কার্নো সিদ্ধান্তে পৌঁছান: তাপশক্তিকে কখনই সম্পূর্ণরূপে কাজে পরিণত করা যায় না। এই কথাটাই দ্বিতীয় সূত্রের ভিত্তি। পরে ক্লসিয়াস আর কেলভিন আলাদাভাবে কার্নোর তথ্যকে সাধারণ রূপ দেন। তাই দ্বিতীয় সূত্র কয়েকভাবে বলা যায়, তবে সবগুলোর মূলভাব এক।

২. এক কথা, চার বিবৃতি

সব রূপের মূলভাব: তাপ কখনো স্বতঃস্ফূর্তভাবে নিম্ন তাপমাত্রার বস্তু থেকে উচ্চ তাপমাত্রার বস্তুতে যেতে পারে না। আরও ছোট করে সূত্রটা হলো “Efficiency cannot be one”, অর্থাৎ কোনো কিছুর দক্ষতা এক হতে পারে না।

একটা নিখুঁত যন্ত্র বানানোর চেষ্টা করো: যে ইঞ্জিন সব তাপ কাজে বদলায়, বা যে ফ্রিজ কাজ ছাড়াই চলে।

ক্লসিয়াসের বিবৃতি: বাইরের কোনো শক্তির সাহায্য ছাড়া কোনো স্বয়ংক্রিয় যন্ত্রের পক্ষে নিম্ন তাপমাত্রার বস্তু থেকে উচ্চ তাপমাত্রার বস্তুতে তাপের স্থানান্তর সম্ভব নয়। উষ্ণ থেকে শীতল বস্তুতে তাপ আপনা থেকেই যায়, ঠিক যেমন পাহাড় থেকে বস্তু নিজে গড়িয়ে নামে। উল্টো দিকে বাইরের কাজ লাগে। শক্তি ছাড়া চলে এমন রেফ্রিজারেটর আজও আবিষ্কৃত হয়নি, আর এটাই ক্লসিয়াসের বিবৃতির সত্যতা দেখায়।

কেলভিনের বিবৃতি: কোনো বস্তুকে তার পরিপার্শ্বের শীতলতম অংশ থেকে অধিকতর শীতল করে শক্তির অবিরাম সরবরাহ পাওয়া সম্ভব নয়। প্ল্যাংকের বিবৃতি: কোনো তাপ উৎস থেকে অনবরত তাপ শোষণ করে তা সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত করে এমন তাপ ইঞ্জিন তৈরি করা সম্ভব নয়। কার্নোর বিবৃতি: নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপশক্তিকে সম্পূর্ণভাবে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করার মতো যন্ত্র তৈরি করা সম্ভব নয়।

৩. প্রথম সূত্র বনাম দ্বিতীয় সূত্র

প্রথম সূত্র শক্তির সংরক্ষণের একটা বিশেষ রূপ। রূপান্তরের সময় তাপ আর যান্ত্রিক শক্তি সমতুল্য। কিন্তু দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী তাপ কাজে রূপান্তরিত হলে তার কেবল কিছু অংশ কাজে যায়। আর এজন্য একসাথে একটি উত্তপ্ত ও একটি শীতল বস্তু দরকার। প্রতিটা বিবৃতিতে ট্যাপ করে দেখো সে কোন সূত্রের।

৪. কোন সূত্র কী নির্দেশ করে

তিনটা সূত্র তিনটা চল রাশির অস্তিত্ব জানায়। শূন্যতম সূত্র জানায় তাপমাত্রার, প্রথম সূত্র অভ্যন্তরীণ শক্তির, আর দ্বিতীয় সূত্র এনট্রপির। এবার তিনটা রাশি আর তিনটা ঘটনা ঠিক সূত্রের বাক্সে বসাও।

৫. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন। প্রথমটা দিয়ে শুরু করো।

দ্বিতীয়টায় বিবৃতিগুলো গুলিয়ে ফেলো না।

শেষ প্রশ্নটা।

পুরো নোটটা আটটা কার্ডে।

সূত্র: পদার্থবিজ্ঞান দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “তাপগতিবিদ্যা”, অনুচ্ছেদ ১.৭।