10 °C তাপমাত্রার 5.Kg পানিকে 100 °C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে এন্ট্রপি পরিবর্তন-
সঠিক উত্তরঃ
C.
5798.76 JK-1
Another Explanation (5): প???রথমে, আমাদের জানাতে হবে যে পানির তাপমাত্রা পরিবর্তনের জন্য এন্ট্রপি পরিবর্তন (\(\Delta S\)) হিসাব করতে হলে, আমরা দুটি ধরণের এন্ট্রপি পরিবর্তন বিবেচনা করবো:
1. তাপমাত্রা পরিবর্তনের জন্য এন্ট্রপি পরিবর্তন (\(\Delta S_{temp}\))
2. পানির অবস্থা পরিবর্তনের জন্য এন্ট্রপি পরিবর্তন (\(\Delta S_{phase}\)) — যদি থাকে।
এখানে, পানি গরম করার জন্য মূলত:
- 5 kg পানিকে 10°C থেকে 100°C পর্যন্ত গরম করা।
- এই প্রক্রিয়ায়, পানির অবস্থার পরিবর্তন হয় না (অর্থাৎ, তরল থেকে তরল), তাই আমাদের কেবল তাপমাত্রা পরিবর্তনের জন্য এন্ট্রপি পরিবর্তন হিসাব করতে হবে।
### ধাপ ১: তাপের পরিমাণ \(Q\)
প্রতিটি পানির জন্য তাপ যোগ করতে হবে:
\[
Q = m \times c \times \Delta T
\]
যেখানে:
- \(m = 5\, \text{kg}\)
- \(c = 4186\, \text{J/kg°C}\) (পানির নির্দিষ্ট তাপমাত্রা)
- \(\Delta T = 100°C - 10°C = 90°C\)
অর্থাৎ,
\[
Q = 5 \times 4186 \times 90
\]
### ধাপ ২: এন্ট্রপি পরিবর্তন \(\Delta S\)
এন্ট্রপি পরিবর্তনের জন্য সূত্র:
\[
\Delta S = \int \frac{\delta Q_{rev}}{T}
\]
যেহেতু তাপের যোগফল:
\[
\Delta S = \int_{T_1}^{T_2} \frac{m c}{T} dT
\]
অর্থাৎ,
\[
\Delta S = m c \int_{T_1}^{T_2} \frac{1}{T} dT = m c \ln \left( \frac{T_2}{T_1} \right)
\]
তাই, \(T_1 = 10 + 273.15 = 283.15\, \text{K}\)
এবং, \(T_2 = 100 + 273.15 = 373.15\, \text{K}\)
অতএব,
\[
\Delta S = 5 \times 4186 \times \ln \left( \frac{373.15}{283.15} \right)
\]
### ধাপ ৩: হিসাব
\[
\ln \left( \frac{373.15}{283.15} \right) \approx \ln(1.319) \approx 0.277
\]
অতএব,
\[
\Delta S = 5 \times 4186 \times 0.277 \approx 5 \times 4186 \times 0.277
\]
গণনা:
\[
5 \times 4186 = 20930
\]
অতএব,
\[
\Delta S \approx 20930 \times 0.277 \approx 5798.76\, \text{J/K}
\]
### চূড়ান্ত উত্তর:
\[
\boxed{
\Delta S \approx 5798.76\, \text{J/K} = 5798.76\, \text{JK}^{-1}
}
\]