“এটি একটি বিশ্বব্যাপী বিষয়ের জন্য একমাত্র প্রাকৃতিক তত্ত্ব, যার উপর আমি আত্মবিশ্বাসী যে, এর মৌলিক ধারণাগুলির প্রয়োগের কাঠামোর মধ্যে, এটি কখনোই পতিত হবে না।”

আলবার্ট আইনস্টাইন

আণবিক শক্তি যা আণবিক গঠনের মাধ্যমে জ্বলন্ত করা হয়, এটি এমন একটি প্রক্রিয়ায় তাপ হিসাবে প্রকাশ করা হয় যখন প্রাকৃতিক গ্যাস বা কুয়ার্টজ বা কুয়ার্টজের মতো জ্বালানি বায়ুতে জ্বালানো হয়। এই আণবিক শক্তি একটি ইঞ্জিনে জ্বালানি জ্বলনোর সময় বা ড্রাই সেলের মতো গ্যালভানিক সেলের মাধ্যমে বিদ্যুৎ শক্তি প্রদান করার সময় মেকানিক্যাল কাজের জন্যও ব্যবহৃত হতে পারে। তাই, বিভিন্ন ধরনের শক্তি একসাথে সম্পর্কিত এবং নির্দিষ্ট অবস্থায়, এগুলি একটি ধরনের থেকে অন্য ধরনে রূপান্তরিত হতে পারে। এই শক্তি রূপান্তরগুলি নিয়ে আলোচনা তাপগতিবিদ্যার বিষয়বস্তু গঠন করে। তাপগতিবিদ্যার নিয়মগুলি এমন ম্যাক্রোস্কোপিক সিস্টেমগুলির শক্তি পরিবর্তনগুলি নিয়ে কাজ করে যা কয়েকটি আণুগুলি নয়, বরং একাধিক আণু বিশিষ্ট একটি বড় সংখ্যক আণু বিশিষ্ট সিস্টেম নিয়ে কাজ করে। তাপগতিবিদ্যা কীভাবে এবং কী গতিতে এই শক্তি রূপান্তরগুলি সম্পাদিত হয় তা নিয়ে আলোচনা করে না, বরং এটি একটি সিস্টেমের প্রারম্ভিক এবং শেষ অবস্থা উপর ভিত্তি করে কাজ করে যা পরিবর্তন সম্পাদন করে। তাপগতিবিদ্যার নিয়মগুলি শুধুমাত্র তখনই প্রযোজ্য হয় যখন একটি সিস্টেম সামঞ্জস্য অবস্থায় থাকে বা একটি সামঞ্জস্য অবস্থা থেকে অন্য একটি সামঞ্জস্য অবস্থায় যায়। একটি সিস্টেম যদি সামঞ্জস্য অবস্থায় থাকে, তবে প্রেসার এবং তাপমাত্রা ম্যাক্রোস্কোপিক গুণগুলি সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না। এই ইউনিটে, আমরা তাপগতিবিদ্যার মাধ্যমে কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নগুলির উত্তর দেখতে চাই, যেমন:

একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া/প্রতিক্রিয়ায় কীভাবে আমরা শক্তি পরিবর্তনগুলি নির্ধারণ করি? এটি কি সম্পাদিত হবে না?

একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া/প্রতিক্রিয়াকে কী চালিত করে?

একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়াকে কতটা পর্যন্ত সম্পাদন করে?

6.1 তাপগতিবিদ্যার শব্দগুচ্ছ

আমরা রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াগুলি এবং এদের সাথে যুক্ত থাকা শক্তি পরিবর্তনগুলি নিয়ে আগ্রহী। এর জন্য আমাদের কিছু তাপগতিবিদ্যার শব্দগুচ্ছ জানা প্রয়োজন। এগুলি নিচে আলোচনা করা হয়েছে।

6.1.1 সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশ

তাপগতিবিদ্যায় একটি সিস্টেম তাহলে বোঝায় যে আর্বিক্সের একটি অংশ যেখানে পর্যবেক্ষণ করা হয় এবং বাকি আর্বিক্স আসরাসরি পরিবেশ গঠন করে। আসরাসরি পরিবেশ হল সিস্টেম ছাড়া আর্বিক্সের সব কিছু। সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশ একসাথে আর্বিক্স গঠন করে।

আর্বিক্স $=$ সিস্টেম + আসরাসরি পরিবেশ

তবে, সিস্টেমে ঘটা পরিবর্তনগুলির কারণে সিস্টেম ছাড়া আর্বিক্সের সম্পূর্ণ অংশ প্রভাবিত হয় না। তাই, প্রয়োজনীয় কাজের জন্য, আসরাসরি পরিবেশ হল সেই অংশ যা সিস্টেমের সাথে পরিচালিত হতে পারে। সাধারণত, সিস্টেমের আশেপাশের স্থানটির স্থান এই আসরাসরি পরিবেশ গঠন করে।

উদাহরণস্বরূপ, যদি আমরা দুটি পদার্থ A এবং B এর মধ্যে প্রতিক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করি যা একটি বিয়ারে রাখা হয়েছে, তবে প্রতিক্রিয়া মিশ্রণ বিশিষ্ট বিয়ারটি হল সিস্টেম এবং বিয়ারটি রাখা ঘরটি হল আসরাসরি পরিবেশ (আকৃতি 6.1)।

আকৃতি 6.1 সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশ

লক্ষ্য করুন যে সিস্টেমটি একটি বাস্তব বা মন্তব্যিক পর্দা দ্বারা যেমন বিয়ার বা টেস্ট টিউব দ্বারা বোঝানো হতে পারে, বা সিস্টেমটি স্পেসের একটি নির্দিষ্ট আয়তনকে নির্দেশনা দেওয়ার জন্য একটি কার্টেসিয়ান সমন্বয়ে সংজ্ঞায়িত হতে পারে। সিস্টেমটি আসরাসরি পরিবেশ থেকে আলাদা করার জন্য কোনো ধরনের দেয়াব থাকা প্রয়োজন যা বাস্তব বা মন্তব্যিক হতে পারে। সিস্টেম থেকে আসরাসরি পরিবেশ পরিবেশন করা দেয়াবটি হল সীমানা। এটি সব ধরনের দ্রব্য এবং শক্তির আগমন বা বাহির হওয়া নিয়ন্ত্রণ করতে এবং ট্র্যাক রাখতে আমাদের সাহায্য করে।

6.1.2 সিস্টেমের ধরন

আমরা আরও সিস্টেমগুলিকে সিস্টেমের মধ্যে বা বাহিরে দ্রব্য এবং শক্তির আগমন বা বাহির হওয়া অনুযায়ী বিভাজন করি।

1. খোলা সিস্টেম

একটি খোলা সিস্টেমে, সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশের মধ্যে শক্তি এবং দ্রব্যের আদান-প্রদান ঘটে [আকৃতি 6.2 (এক)]। একটি খোলা বিয়ারে প্রতিক্রিয়ায় দ্রব্যের উপস্থিতি একটি খোলা সিস্টেমের উদাহরণ হয়[^0]। এখানে সীমানা হল বিয়ার এবং প্রতিক্রিয়ায় দ্রব্যগুলিকে আবদ্ধ করে তৈরি একটি মন্তব্যিক পর্দা।

2. বন্ধ সিস্টেম

একটি বন্ধ সিস্টেমে, সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশের মধ্যে দ্রব্যের আদান-প্রদান ঘটে না, তবে শক্তির আদান-প্রদান ঘটতে পারে [আকৃতি 6.2 (দুই)]। প্রতিক্রিয়ায় দ্রব্যের উপস্থিতি একটি পরিবেশন করা বন্ধ ভেসেলে যা পরিবেশন করা হয়েছে যেমন তাপপ্রবাহী পদার্থ যেমন তামা বা তেল হল একটি বন্ধ সিস্টেমের উদাহরণ।

আকৃতি 6.2 খোলা, বন্ধ এবং আলাদা সিস্টেম।

3. আলাদা সিস্টেম

একটি আলাদা সিস্টেমে, সিস্টেম এবং আসরাসরি পরিবেশের মধ্যে শক্তি এবং দ্রব্যের আদান-প্রদান ঘটে না [আকৃতি 6.2 (তিন)]। প্রতিক্রিয়ায় দ্রব্যের উপস্থিতি একটি তাপবিদ্যুৎ ফ্ল্যাস্ক বা অন্য কোনো বন্ধ বিদ্যুৎ ভেসেলে হল একটি আলাদা সিস্টেমের উদাহরণ।

6.1.3 সিস্টেমের অবস্থা

সিস্টেমটি যেন কোনো কাজকর্ম করা যায় তার জন্য এটি অবশ্যই বর্ণনা করা প্রয়োজন যাতে এর প্রেসার $(p)$, আয়তন $(V)$, তাপমাত্রা $(T)$ এবং সিস্টেমের গঠন এমন গুণগুলি যেন গণনায় কাজ করে। আপনি আপনার ফিজিক্স কোর্স থেকে মনে করতে পারেন যে একটি সিস্টেমের মেকানিক্সে একটি নির্দিষ্ট সময়ে সিস্টেমের প্রতিটি দ্রব্যের অবস্থা এবং গতি দ্বারা সম্পূর্ণভাবে নির্ধারিত হয়। তাপগতিবিদ্যায়, একটি সিস্টেমের অবস্থার একটি ভিন্ন এবং অনেক সহজ ধারণা প্রবর্তিত হয়। এটি প্রতিটি কণার চলাচল সম্পর্কে বিস্তারিত জ্ঞান প্রয়োজন নেই কারণ আমরা সিস্টেমের গড় পরিমাপযোগ্য গুণগুলি নিয়ে কাজ করি। আমরা সিস্টেমের অবস্থা নির্ধারণ করি স্টেট ফাংশন বা স্টেট ভেরিয়েবলের মাধ্যমে।

একটি তাপগতিবিদ্যাগত সিস্টেমের অবস্থা এর পরিমাপযোগ্য বা ম্যাক্রোস্কোপিক (বাল্ক) গুণগুলি দ্বারা বর্ণনা করা হয়। আমরা একটি গ্যাসের অবস্থা তার প্রেসার $p$, আয়তন $(V)$, তাপমাত্রা $T$, পরিমাণ $n$ ইত্যাদি উল্লেখ করে বর্ণনা করতে পারি। ভেরিয়েবলগুলি $p, V, T$ হল স্টেট ভেরিয়েবল বা স্টেট ফাংশন কারণ এদের মানগুলি শুধুমাত্র সিস্টেমের অবস্থার উপর নির্ভর করে এবং কীভাবে এটি প্রাপ্ত হয় তা নয়। একটি সিস্টেমের অবস্থা সম্পূর্ণরূপে নির্ধারণ করার জন্য সিস্টেমের সমস্ত গুণগুলি নির্ধারণ করা প্রয়োজন নয়; কারণ শুধুমাত্র কিছু নির্দিষ্ট গুণগুলি স্বাধীনভাবে পরিবর্তন করা যায়। এই সংখ্যা সিস্টেমের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে। এই ন্যূনতম সংখ্যক ম্যাক্রোস্কোপিক গুণগুলি নির্ধারণ করার পর, অন্যান্যগুলি স্বয়ংক্রিয়ভাবে নির্দিষ্ট মান পায়। আসরাসরি পরিবেশের অবস্থা সম্পূর্ণরূপে নির্ধারণ করা যায় না; অভাবে এটি করা প্রয়োজন নয়।

6.1.4 আন্তরিক শক্তি হিসেবে একটি স্টেট ফাংশন

যখন আমরা আমাদের রাসায