জলপ্রপাতে তাপমাত্রার পার্থক্য নির্ণয়

একটি জলপ্রপাতে 120 m উপর থেকে পানি নিচে পতিত হলে উপরের ও নিচের পানির তাপমাত্রার পার্থক্য নির্ণয় করা হলো:

ব্যাখ্যা:

যখন পানি একটি নির্দিষ্ট উচ্চতা থেকে নিচে পড়ে, তখন স্থিতিশক্তি গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়। নিচে পড়ার সময় পানির এই গতিশক্তি তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে পানির তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।

প্রয়োজনীয় সূত্র:

স্থিতিশক্তি (Potential Energy), PE = mgh
এখানে,
m = পানির ভর (mass) 💧
g = অভিকর্ষজ ত্বরণ (acceleration due to gravity) ≈ 9.8 m/s² 🌍
h = উচ্চতা (height) = 120 m 📏
তাপশক্তি (Heat Energy), Q = mcΔT
এখানে,
c = পানির আপেক্ষিক তাপ (specific heat capacity of water) ≈ 4200 J/(kg°C) 🌡️
ΔT = তাপমাত্রার পরিবর্তন (change in temperature) 🤔

গণনা:

ধরি, m = 1 kg পানির জন্য হিসাব করা হচ্ছে। স্থিতিশক্তি, PE = 1 kg × 9.8 m/s² × 120 m = 1176 J
এই স্থিতিশক্তি সম্পূর্ণরূপে তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হলে, Q = 1176 J হবে।
সুতরাং, mcΔT = 1176 J
বা, 1 kg × 4200 J/(kg°C) × ΔT = 1176 J
অতএব, ΔT = 1176 J / (1 kg × 4200 J/(kg°C)) = 0.28 °C ✨

ফলাফল:

সুতরাং, উপরের ও নিচের পানির তাপমাত্রার পার্থক্য 0.28°C। ✅