তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র এবং এর গাণিতিক রূপ

নমস্কার স্বাগত আপনাকে বিজ্ঞানবুকে। এই আর্টিকেলে আমরা জানব তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র এবং তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের গাণিতিক রূপ সম্পর্কে। তাহলে চলুন শুরু করা যাক।

শক্তির সংরক্ষণ সূত্র অনুযায়ী শক্তিকে সৃষ্টি বা ধ্বংস কোনটাই করা যায় না শুধুমাত্র শক্তিকে এক রূপ থেকে অন্যরূপে পরিবর্তিত করা যায়। ঠিক একই রকম তাপ গতিবিদ্যার প্রথম সূত্র। 

তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র 

মহাবিশ্বে মোট শক্তির পরিমাণ নির্দিষ্ট এবং অপরিবর্তনীয়। 

তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের গাণিতিক রূপ 

একটি বদ্ধ সিস্টেম এবং পরিবেশের মধ্যে তাপ বা কার্য অথবা তাপ এবং কার্য উভয়ের আদান-প্রদান ঘটলে সিস্টেমের অবস্থান পরিবর্তন হয় এবং এর ফলে সিস্টেমের আন্তরশক্তির পরিবর্তন ঘটে থাকে।

মনে করি বদ্ধ সিস্টেমের প্রারম্ভিক  অবস্থার আন্তরশক্তির হলো U₁

এই বদ্ধ সিস্টেমে q পরিমান তাপ প্রয়োগ করা হলো এবং সিস্টেম এই পরিমাণ তাপ সম্পূর্ণরূপে শোষণ করলো। 

তাপ গতিবিদ্যার প্রথম সূত্র অনুযায়ী তাপের বা অন্য যেকোনো প্রকারের শক্তির বিনাশ নেই তাই শোষিত তাপের সম্পূর্ণ অংশই আন্তরশক্তি রূপে সিস্টেমের সঞ্চিত হবে।

সুতরাং, প্রারম্ভিক অবস্থায় সিস্টেমের আন্তরশক্তির মান ছিল U₁ এবং এতে q পরিমাণ তাপ প্রয়োগ করা হলো। তাহলে সিস্টেমের আন্তঃশক্তি বৃদ্ধি পেয়ে হবে U₁ + q

এবার যদি এই সিস্টেমের ওপর w পরিমাণ কার্য করা হয় এবং এই কার্যের সম্পূর্ণ অংশ সিস্টেমের অন্ত শক্তি বৃদ্ধি করে, তাহলে সিস্টেমের অন্তঃশক্তি পুনরায় বৃদ্ধি পেয়ে হবে U₁ + q + w

মনে করি অন্তিম অবস্থায় সিস্টেমের আন্তর শক্তির মান হলো U₂

সুতরাং,

          U₂ = U₁ + q + w

⇒      U₂ - U₁ = q + w

⇒      ΔU = q + w

ΔU = q + w

এটি হলো তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রের গাণিতিক রূপ।