পানিকে পরিবেশের তুলনায় আরো ঠান্ডা করতে বহিঃস্থ শক্তির প্রয়োজন। নিচের কোন সূত্র এ ঘটনার সাথে সম্পর্কিত?

পানিকে পরিবেশের তুলনায় আরও ঠান্ডা করতে বহিঃস্থ শক্তির প্রয়োজন হয়। এটি তাপ গতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের মূল প্রতিপাদ্য বিষয়। তাপ গতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুসারে, তাপশক্তি স্বতঃস্ফূর্তভাবে (spontaneously) কোনো ঠান্ডা বস্তু থেকে গরম বস্তুতে প্রবাহিত হতে পারে না। এই ধরনের প্রবাহ ঘটানোর জন্য অবশ্যই বাইরে থেকে কাজ (external work) সম্পন্ন করতে হবে, যেমনটি রেফ্রিজারেটর বা এয়ার কন্ডিশনারে ঘটে।

    
• তাপ গতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র: এই সূত্রটি তাপ প্রবাহের দিক এবং শক্তি রূপান্তরের সীমাবদ্ধতা ব্যাখ্যা করে। এর কেলভিন-প্ল্যাঙ্ক বিবৃতি অনুসারে, এমন কোনো যন্ত্র তৈরি করা সম্ভব নয় যা তাপ উৎস থেকে তাপ শোষণ করে সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তর করবে এবং এর ফলস্বরূপ অন্য কোনো পরিবর্তন হবে না। ক্লসিয়াস বিবৃতি অনুসারে, স্বতঃস্ফূর্তভাবে কোনো ঠান্ডা বস্তু থেকে গরম বস্তুতে তাপ সঞ্চালন সম্ভব নয়, যদি না বাইরে থেকে কোনো কাজ করা হয়। প্রদত্ত প্রশ্নটি ক্লসিয়াসের বিবৃতির সাথে সরাসরি সম্পর্কিত।
    
• তাপ গতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র: এই সূত্রটি তাপীয় সাম্যাবস্থা (thermal equilibrium) নিয়ে কাজ করে। এটি বলে যে, যদি দুটি বস্তু তৃতীয় একটি বস্তুর সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে, তবে তারা নিজেরাও পরস্পরের সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকবে। এটি প্রশ্নোক্ত ঘটনার সাথে সরাসরি সম্পর্কিত নয়।
    
• তাপ গতিবিদ্যার প্রথম সূত্র: এই সূত্রটি শক্তির নিত্যতা সূত্র (conservation of energy) নিয়ে কাজ করে। এটি বলে যে, শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না, শুধু এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত হয়। যদিও ঠান্ডা করার প্রক্রিয়ায় শক্তির রূপান্তর ঘটে, তবে তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঠান্ডা থেকে গরমে না যাওয়ার বিষয়টি এই সূত্রের দ্বারা সরাসরি ব্যাখ্যা করা যায় না, বরং এটি দ্বিতীয় সূত্রের একটি মূল ধারণা।
    
• নিউটনের শীতলীকরণ সূত্র: এই সূত্রটি কোনো বস্তুর তাপমাত্রা হ্রাস পাওয়ার হার (rate of cooling) নিয়ে আলোচনা করে। এটি বলে যে, কোনো বস্তুর তাপ হারানোর হার বস্তু ও পারিপার্শ্বিকের তাপমাত্রার পার্থক্যের সমানুপাতিক। এটি শীতলীকরণের প্রক্রিয়া বর্ণনা করে, কিন্তু পরিবেশের চেয়ে ঠান্ডা করতে বহিঃস্থ শক্তির প্রয়োজনীয়তার মূল কারণ ব্যাখ্যা করে না।

সুতরাং, পানিকে পরিবেশের তুলনায় আরও ঠান্ডা করতে বহিঃস্থ শক্তির প্রয়োজনীয়তা তাপ গতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের মূল ধারণা।