500m উঁচু জলপ্রপাতের তলদেশ ও শীর্ষ দেশের পানির তাপমাত্রার পার্থক্য কত হবে? (g=10 ms-2, পানির আপেক্ষিক তাপ = 4200 JkgK-1)
1.19°C
প্রথমে, জলপ্রপাতের উচ্চতা \(h = 500\,m\)। জলের উচ্চতা থেকে পতনের সময়, জলটির গতির বৃদ্ধি হবে পাথরের গতি সূত্র অনুযায়ী:
\(v = \sqrt{2gh}\)
এখানে, \(g = 10\,ms^{-2}\)। সুতরাং,
\(v = \sqrt{2 \times 10 \times 500} = \sqrt{10000} = 100\,ms^{-1}\)
জলের পতনের সময়, এর কণা KE (অর্থাৎ, গতিশক্তি) বৃদ্ধি পাবে। এই KE তাপের রূপে রূপান্তরিত হবে। এজন্য, তাপমাত্রার পরিবর্তন \(\Delta T\) নির্ণয় করতে পারি:
তাপের বৃদ্ধি \(\Delta Q\) হয়:
\(\Delta Q = KE = \frac{1}{2} m v^2\)
তবে, জলটির তাপমাত্রার পরিবর্তন \(\Delta T\) হবে:
\(\Delta T = \frac{\Delta Q}{m c}\)
এখানে, \(c = 4200\,J\,kg^{-1}K^{-1}\)। তাই,
\(\Delta T = \frac{\frac{1}{2} m v^2}{m c} = \frac{\frac{1}{2} v^2}{c}\)
মূল্যমানগুলি বসিয়ে দিলে:
\(\Delta T = \frac{\frac{1}{2} \times (100)^2}{4200} = \frac{5000}{4200} \approx 1.19\,K\)
অতএব, জলপ্রপাতের শীর্ষ এবং তলদেশের পানির তাপমাত্রার পার্থক্য হবে প্রায়:
1.19°C