সমস্ত পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তি রয়েছে। এই মানটি বেশ কয়েকটি ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, যার মধ্যে তাপের প্রতি বিশেষ মনোযোগ দেওয়া উচিত। এই পরিমাণ একটি বিমূর্ত গাণিতিক মান যা একটি পদার্থের অণুর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া শক্তি বর্ণনা করে। তাপ বিনিময়ের প্রক্রিয়াটি বোঝার মাধ্যমে পদার্থের শীতল ও গরম করার সময় কত তাপ নির্গত হয়েছিল সেই প্রশ্নের উত্তর দিতে সাহায্য করতে পারে, সেইসাথে তাদের দহনও৷
তাপের ঘটনা আবিষ্কারের ইতিহাস
প্রাথমিকভাবে, তাপ স্থানান্তরের ঘটনাটি খুব সহজ এবং স্পষ্টভাবে বর্ণনা করা হয়েছিল: যদি একটি পদার্থের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, তবে এটি তাপ গ্রহণ করে এবং শীতল হওয়ার ক্ষেত্রে এটি পরিবেশে ছেড়ে দেয়। যাইহোক, তাপ বিবেচনাধীন তরল বা শরীরের অবিচ্ছেদ্য অংশ নয়, যেমনটি তিন শতাব্দী আগে ভাবা হয়েছিল। মানুষ সহজে বিশ্বাস করেছিল যে পদার্থ দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: তার নিজস্ব অণু এবং তাপ। এখন, খুব কম লোকই মনে রাখে যে ল্যাটিন ভাষায় "তাপমাত্রা" শব্দের অর্থ "মিশ্রণ" এবং, উদাহরণস্বরূপ, তারা ব্রোঞ্জকে "টিন এবং তামার তাপমাত্রা" হিসাবে বলেছিল৷
17 শতকে, দুটি অনুমান প্রকাশিত হয়েছিলতাপ এবং তাপ স্থানান্তরের ঘটনাটি স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করতে পারে। প্রথমটি 1613 সালে গ্যালিলিও দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। তার বাণী ছিল: "তাপ একটি অস্বাভাবিক পদার্থ যা যে কোনও দেহের মধ্যে এবং বাইরে প্রবেশ করতে পারে।" গ্যালিলিও এই পদার্থটিকে ক্যালোরিক বলেছেন। তিনি যুক্তি দিয়েছিলেন যে ক্যালোরি অদৃশ্য বা ভেঙে পড়তে পারে না, তবে এটি কেবল একটি দেহ থেকে অন্য দেহে যেতে সক্ষম। তদনুসারে, পদার্থে যত বেশি ক্যালোরি, তার তাপমাত্রা তত বেশি।
দ্বিতীয় হাইপোথিসিসটি 1620 সালে আবির্ভূত হয়েছিল এবং দার্শনিক বেকন এটি প্রস্তাব করেছিলেন। তিনি লক্ষ্য করলেন, হাতুড়ির প্রবল আঘাতে লোহা গরম হয়ে গেছে। ঘর্ষণ দ্বারা আগুন জ্বালানোর সময়ও এই নীতিটি কাজ করে, যা বেকনকে তাপের আণবিক প্রকৃতি সম্পর্কে চিন্তা করতে পরিচালিত করেছিল। তিনি যুক্তি দিয়েছিলেন যে যখন একটি শরীর যান্ত্রিকভাবে প্রভাবিত হয়, তখন এর অণুগুলি একে অপরের বিরুদ্ধে মারতে শুরু করে, চলাচলের গতি বাড়ায় এবং এর ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।
দ্বিতীয় অনুমানের ফলাফলটি ছিল উপসংহারে যে তাপ একটি পদার্থের অণুর একে অপরের সাথে যান্ত্রিক ক্রিয়াকলাপের ফলাফল। দীর্ঘ সময়ের জন্য, লোমোনোসভ এই তত্ত্বটিকে প্রমাণ করার এবং পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করার চেষ্টা করেছিলেন৷
তাপ হল পদার্থের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিমাপ
আধুনিক বিজ্ঞানীরা নিম্নলিখিত উপসংহারে এসেছেন: তাপ শক্তি হল পদার্থের অণুর মিথস্ক্রিয়া, অর্থাৎ শরীরের অভ্যন্তরীণ শক্তির ফলাফল। কণার চলাচলের গতি তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এবং তাপের পরিমাণ সরাসরি পদার্থের ভরের সমানুপাতিক। সুতরাং, এক বালতি জলে একটি ভরা কাপের চেয়ে বেশি তাপ শক্তি রয়েছে। যাইহোক, গরম তরল একটি সসারঠান্ডা বেসিনের চেয়ে কম উষ্ণতা থাকতে পারে।
ক্যালরির তত্ত্ব, যা 17 শতকে গ্যালিলিও দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল, বিজ্ঞানী জে. জুল এবং বি. রামফোর্ড খণ্ডন করেছিলেন। তারা প্রমাণ করেছে যে তাপ শক্তির কোন ভর নেই এবং এটি শুধুমাত্র অণুর যান্ত্রিক গতিবিধি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়৷
কোন পদার্থের দহনের সময় কত তাপ নির্গত হবে? নির্দিষ্ট ক্যালোরি মান
আজ, পিট, তেল, কয়লা, প্রাকৃতিক গ্যাস বা কাঠ সর্বজনীন এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত শক্তির উৎস। যখন এই পদার্থগুলি পোড়ানো হয়, তখন একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ নির্গত হয়, যা গরম করার জন্য, শুরু করার প্রক্রিয়া ইত্যাদির জন্য ব্যবহার করা হয়৷ কীভাবে এই মানটি অনুশীলনে গণনা করা যেতে পারে?
এর জন্য, দহনের নির্দিষ্ট তাপের ধারণাটি চালু করা হয়েছে। এই মান একটি নির্দিষ্ট পদার্থের 1 কেজি দহনের সময় নির্গত তাপের পরিমাণের উপর নির্ভর করে। এটি q অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং J/kg এ পরিমাপ করা হয়। নীচে কিছু সাধারণ জ্বালানির জন্য q মানের একটি টেবিল রয়েছে৷
ইঞ্জিন তৈরি এবং গণনা করার সময়, একজন প্রকৌশলীর জানতে হবে যে নির্দিষ্ট পরিমাণ পদার্থ পুড়ে গেলে কতটা তাপ নির্গত হবে। এটি করার জন্য, আপনি Q=qm সূত্রটি ব্যবহার করে পরোক্ষ পরিমাপ ব্যবহার করতে পারেন, যেখানে Q হল পদার্থের দহনের তাপ, q হল দহনের নির্দিষ্ট তাপ (সারণী মান) এবং m হল প্রদত্ত ভর।
দহনের সময় তাপের গঠন রাসায়নিক বন্ধন গঠনের সময় শক্তি মুক্তির ঘটনার উপর ভিত্তি করে। সবচেয়ে সহজ উদাহরণ হল কার্বনের দহন, যা রয়েছেযে কোনো ধরনের আধুনিক জ্বালানিতে। বায়ুমণ্ডলীয় বাতাসের উপস্থিতিতে কার্বন পুড়ে যায় এবং অক্সিজেনের সাথে মিলিত হয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরি করে। একটি রাসায়নিক বন্ধন গঠন পরিবেশে তাপ শক্তির মুক্তির সাথে এগিয়ে যায় এবং মানুষ তার নিজের উদ্দেশ্যে এই শক্তি ব্যবহার করার জন্য অভিযোজিত হয়েছে৷
দুর্ভাগ্যবশত, তেল বা পিট-এর মতো মূল্যবান সম্পদের চিন্তাহীন ব্যয় শীঘ্রই এই জ্বালানি উৎপাদনের উৎসের অবক্ষয় ঘটাতে পারে। ইতিমধ্যেই আজ, বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি এবং এমনকি গাড়ির নতুন মডেলগুলি উপস্থিত হচ্ছে, যেগুলির ক্রিয়াকলাপ সূর্যের আলো, জল বা পৃথিবীর ভূত্বকের শক্তির মতো বিকল্প শক্তির উত্সের উপর ভিত্তি করে৷
তাপ স্থানান্তর
একটি দেহের অভ্যন্তরে বা এক দেহ থেকে অন্য দেহে তাপ শক্তি বিনিময়ের ক্ষমতাকে তাপ স্থানান্তর বলে। এই ঘটনাটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে না এবং শুধুমাত্র তাপমাত্রার পার্থক্যের সাথে ঘটে। সবচেয়ে সহজ ক্ষেত্রে, ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত না হওয়া পর্যন্ত তাপ শক্তি একটি উত্তপ্ত শরীর থেকে কম উত্তপ্ত শরীরে স্থানান্তরিত হয়৷
তাপ স্থানান্তরের ঘটনা ঘটার জন্য দেহের সংস্পর্শে থাকতে হবে না। যাই হোক না কেন, ভারসাম্য প্রতিষ্ঠাও বিবেচনাধীন বস্তুর মধ্যে একটি ছোট দূরত্বে ঘটতে পারে, কিন্তু যখন তারা সংস্পর্শে আসে তার চেয়ে ধীর গতিতে।
তাপ স্থানান্তরকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়:
1. তাপ পরিবাহিতা।
2. পরিচলন।
৩. উজ্জ্বল বিনিময়।
তাপ পরিবাহিতা
এই ঘটনাটি পদার্থের পরমাণু বা অণুর মধ্যে তাপ শক্তি স্থানান্তরের উপর ভিত্তি করে। কারণসংক্রমণ - অণুর বিশৃঙ্খল আন্দোলন এবং তাদের ধ্রুবক সংঘর্ষ। এই কারণে, তাপ শৃঙ্খল বরাবর এক অণু থেকে অন্য অণুতে চলে যায়।
তাপ পরিবাহিতার ঘটনাটি লক্ষ্য করা যায় যখন যেকোন লোহার উপাদানকে ক্যালসিন করা হয়, যখন পৃষ্ঠের লালভাব মসৃণভাবে ছড়িয়ে পড়ে এবং ধীরে ধীরে বিবর্ণ হয়ে যায় (পরিবেশে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ নির্গত হয়)।
F ফুরিয়ার তাপ প্রবাহের জন্য একটি সূত্র বের করেছিলেন, যা একটি পদার্থের তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে এমন সমস্ত পরিমাণ সংগ্রহ করেছিল (নীচের চিত্রটি দেখুন)।
এই সূত্রে, Q/t হল তাপ প্রবাহ, λ হল তাপ পরিবাহিতা সহগ, S হল ক্রস-বিভাগীয় এলাকা, T/X হল শরীরের প্রান্তের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্যের অনুপাত একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব।
তাপ পরিবাহিতা একটি সারণী মান। একটি আবাসিক ভবন বা সরঞ্জামের তাপ নিরোধক নিরোধক করার সময় এটি ব্যবহারিক গুরুত্ব বহন করে।
উজ্জ্বল তাপ স্থানান্তর
তাপ স্থানান্তরের আরেকটি উপায়, যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের ঘটনার উপর ভিত্তি করে। পরিচলন এবং তাপ সঞ্চালনের সাথে এর পার্থক্য এই সত্য যে শক্তি স্থানান্তর ভ্যাকুয়াম স্পেসেও ঘটতে পারে। যাইহোক, প্রথম ক্ষেত্রে যেমন, তাপমাত্রার পার্থক্য প্রয়োজন৷
রেডিয়েন্ট এক্সচেঞ্জ হল সূর্য থেকে পৃথিবীর পৃষ্ঠে তাপ শক্তি স্থানান্তরের একটি উদাহরণ, যা প্রধানত ইনফ্রারেড বিকিরণের জন্য দায়ী। পৃথিবীর পৃষ্ঠে কতটা তাপ পৌঁছায় তা নির্ণয় করার জন্য অসংখ্য স্টেশন তৈরি করা হয়েছে, যাএই সূচকের পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করুন।
পরিচলন
বায়ু প্রবাহের সংবহনশীল গতি তাপ স্থানান্তরের ঘটনার সাথে সরাসরি সম্পর্কিত। আমরা একটি তরল বা গ্যাসকে যতই তাপ প্রদান করি না কেন, পদার্থের অণুগুলি দ্রুত চলতে শুরু করে। এই কারণে, সমগ্র সিস্টেমের চাপ হ্রাস পায়, এবং ভলিউম, বিপরীতভাবে, বৃদ্ধি পায়। এটি উষ্ণ বায়ু প্রবাহ বা অন্যান্য গ্যাসগুলি উপরের দিকে চলাচলের কারণ।
প্রত্যহিক জীবনে পরিচলনের ঘটনাটি ব্যবহার করার সবচেয়ে সহজ উদাহরণটিকে ব্যাটারি দিয়ে একটি ঘর গরম করা বলা যেতে পারে। এগুলি একটি কারণে ঘরের নীচে অবস্থিত, কিন্তু যাতে উত্তপ্ত বাতাস উঠতে পারে, যা ঘরের চারপাশে প্রবাহের সঞ্চালনের দিকে পরিচালিত করে।
কীভাবে তাপ পরিমাপ করা যায়?
একটি বিশেষ ডিভাইস - একটি ক্যালোরিমিটার ব্যবহার করে গরম বা শীতল করার তাপ গাণিতিকভাবে গণনা করা হয়। ইনস্টলেশনটি জলে ভরা একটি বড় তাপ-অন্তরক পাত্র দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। একটি থার্মোমিটারকে তরলে নামানো হয় মাঝারিটির প্রাথমিক তাপমাত্রা পরিমাপ করার জন্য। তারপর ভারসাম্য স্থাপনের পর তরলের তাপমাত্রার পরিবর্তন গণনা করতে একটি উত্তপ্ত শরীরকে পানিতে নামানো হয়।
টি বৃদ্ধি বা হ্রাস করে, পরিবেশ নির্ধারণ করে যে কতটা তাপ শরীরকে গরম করতে ব্যয় করতে হবে। ক্যালোরিমিটার হল সবচেয়ে সহজ ডিভাইস যা তাপমাত্রার পরিবর্তন নিবন্ধন করতে পারে।
এছাড়াও, একটি ক্যালোরিমিটার ব্যবহার করে, আপনি গণনা করতে পারেন যে জ্বলনের সময় কত তাপ নির্গত হবেপদার্থ এটি করার জন্য, একটি "বোমা" জল ভর্তি একটি পাত্রে স্থাপন করা হয়। এই "বোমা" একটি বদ্ধ পাত্র যার মধ্যে পরীক্ষা পদার্থ অবস্থিত। অগ্নিসংযোগের জন্য বিশেষ ইলেক্ট্রোডগুলি এটির সাথে সংযুক্ত থাকে এবং চেম্বারটি অক্সিজেনে ভরা হয়। পদার্থের সম্পূর্ণ দহনের পরে, জলের তাপমাত্রায় একটি পরিবর্তন রেকর্ড করা হয়।
এই ধরনের পরীক্ষার সময়, এটি প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল যে তাপ শক্তির উত্স রাসায়নিক এবং পারমাণবিক বিক্রিয়া। পারমাণবিক প্রতিক্রিয়া পৃথিবীর গভীর স্তরগুলিতে সঞ্চালিত হয়, যা সমগ্র গ্রহের জন্য তাপের প্রধান রিজার্ভ গঠন করে। এগুলি পারমাণবিক ফিউশনের মাধ্যমে শক্তি উৎপন্ন করতেও মানুষ ব্যবহার করে৷
রাসায়নিক বিক্রিয়ার উদাহরণ হল পদার্থের দহন এবং মানুষের পাচনতন্ত্রের মোনোমারে পলিমারের ভাঙ্গন। একটি অণুতে রাসায়নিক বন্ধনের গুণমান এবং পরিমাণ শেষ পর্যন্ত কতটা তাপ নির্গত হয় তা নির্ধারণ করে।
কীভাবে তাপ পরিমাপ করা হয়?
আন্তর্জাতিক SI সিস্টেমে তাপের একক হল জুল (J)। এছাড়াও দৈনন্দিন জীবনে অফ-সিস্টেম ইউনিট ব্যবহার করা হয় - ক্যালোরি। 1 ক্যালোরি আন্তর্জাতিক মান অনুযায়ী 4.1868 J এবং থার্মোকেমিস্ট্রির উপর ভিত্তি করে 4.184 J এর সমান। পূর্বে, একটি btu btu ছিল, যা বিজ্ঞানীরা খুব কমই ব্যবহার করেন। 1 BTU=1.055 J.
