প্রতিটি মানুষ প্রতিদিন তাপমাত্রার ধারণার মুখোমুখি হয়। শব্দটি দৃঢ়ভাবে আমাদের দৈনন্দিন জীবনে প্রবেশ করেছে: আমরা মাইক্রোওয়েভে খাবার গরম করি বা চুলায় খাবার রান্না করি, আমরা বাইরের আবহাওয়ায় আগ্রহী বা নদীর জল ঠান্ডা কিনা তা খুঁজে বের করি - এই সমস্ত কিছুই এই ধারণার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। এবং তাপমাত্রা কি, এই শারীরিক পরামিতি মানে কি, কোন উপায়ে এটি পরিমাপ করা হয়? আমরা নিবন্ধে এই এবং অন্যান্য প্রশ্নের উত্তর দেব।
শারীরিক পরিমাণ
আসুন থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যে একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের দৃষ্টিকোণ থেকে তাপমাত্রা কী তা বিবেচনা করা যাক। শব্দটি ল্যাটিন ভাষা থেকে এসেছে এবং এর অর্থ "সঠিক মিশ্রণ", "স্বাভাবিক অবস্থা", "আনুপাতিকতা"। এই মানটি যে কোনও ম্যাক্রোস্কোপিক সিস্টেমের তাপগতিগত ভারসাম্যের অবস্থাকে চিহ্নিত করে। যে ক্ষেত্রে একটি বিচ্ছিন্ন সিস্টেম ভারসাম্যের বাইরে থাকে, সময়ের সাথে সাথে আরও উত্তপ্ত বস্তু থেকে কম উত্তপ্ত বস্তুতে শক্তির রূপান্তর ঘটে। ফলাফল হল পুরো সিস্টেম জুড়ে তাপমাত্রার সমতা (পরিবর্তন)। এটি তাপগতিবিদ্যার প্রথম অনুমান (শূন্য নীতি)।
তাপমাত্রা নির্ধারণ করেশক্তির স্তর এবং বেগ দ্বারা সিস্টেমের উপাদান কণার বণ্টন, পদার্থের আয়নকরণের ডিগ্রি, দেহের ভারসাম্য ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণের বৈশিষ্ট্য, বিকিরণের মোট আয়তনের ঘনত্ব। যেহেতু একটি সিস্টেমের জন্য যেটি থার্মোডাইনামিক ভারসাম্য রয়েছে, তালিকাভুক্ত প্যারামিটারগুলি সমান, সেগুলিকে সাধারণত সিস্টেমের তাপমাত্রা বলা হয়৷
প্লাজমা
ভারসাম্য সংস্থাগুলি ছাড়াও, এমন কিছু ব্যবস্থা রয়েছে যেখানে রাষ্ট্রকে বিভিন্ন তাপমাত্রার মান দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা একে অপরের সমান নয়। প্লাজমা একটি ভাল উদাহরণ। এটি ইলেকট্রন (হালকা চার্জযুক্ত কণা) এবং আয়ন (ভারী চার্জযুক্ত কণা) নিয়ে গঠিত। যখন তাদের সংঘর্ষ হয়, শক্তি দ্রুত ইলেকট্রন থেকে ইলেকট্রনে এবং আয়ন থেকে আয়নে স্থানান্তরিত হয়। কিন্তু ভিন্নধর্মী উপাদানগুলির মধ্যে একটি ধীর পরিবর্তন হয়। প্লাজমা এমন অবস্থায় থাকতে পারে যেখানে ইলেকট্রন এবং আয়ন পৃথকভাবে ভারসাম্যের কাছাকাছি থাকে। এই ক্ষেত্রে, প্রতিটি ধরণের কণার জন্য আলাদা তাপমাত্রা নেওয়া যেতে পারে। যাইহোক, এই প্যারামিটারগুলি একে অপরের থেকে আলাদা হবে৷
চুম্বক
যে দেহগুলিতে কণাগুলির একটি চৌম্বকীয় মুহূর্ত থাকে, শক্তি স্থানান্তর সাধারণত ধীরে ধীরে ঘটে: অনুবাদমূলক থেকে স্বাধীনতার চৌম্বকীয় ডিগ্রি পর্যন্ত, যা মুহূর্তের দিক পরিবর্তনের সম্ভাবনার সাথে যুক্ত। দেখা যাচ্ছে যে এমন রাজ্য রয়েছে যেখানে শরীরটি এমন একটি তাপমাত্রা দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা গতিগত পরামিতির সাথে মিলে না। এটি প্রাথমিক কণার অনুবাদমূলক গতির সাথে মিলে যায়। চৌম্বকীয় তাপমাত্রা অভ্যন্তরীণ শক্তির অংশ নির্ধারণ করে। এটি ইতিবাচক বা হতে পারেনেতিবাচক. সারিবদ্ধকরণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, শক্তি উচ্চতর মানসম্পন্ন কণা থেকে নিম্ন তাপমাত্রার মানযুক্ত কণাগুলিতে স্থানান্তরিত হবে যদি তারা উভয়ই ধনাত্মক বা ঋণাত্মক হয়। অন্যথায়, এই প্রক্রিয়াটি বিপরীত দিকে এগিয়ে যাবে - নেতিবাচক তাপমাত্রা ধনাত্মক তাপমাত্রার চেয়ে "উচ্চতর" হবে।
এটা কেন দরকার?
প্যারাডক্সটি এই সত্যের মধ্যে রয়েছে যে গড় ব্যক্তি, দৈনন্দিন জীবনে এবং শিল্প উভয় ক্ষেত্রেই পরিমাপ প্রক্রিয়াটি সম্পাদন করার জন্য, তাপমাত্রা কী তা জানারও প্রয়োজন নেই। এটি বোঝার জন্য এটি যথেষ্ট হবে যে এটি কোনও বস্তু বা পরিবেশের উত্তাপের ডিগ্রি, বিশেষত যেহেতু আমরা শৈশব থেকেই এই পদগুলির সাথে পরিচিত। প্রকৃতপক্ষে, এই প্যারামিটারটি পরিমাপ করার জন্য ডিজাইন করা বেশিরভাগ ব্যবহারিক ডিভাইস আসলে পদার্থের অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করে যা গরম বা শীতল করার স্তরের সাথে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, চাপ, বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ, ভলিউম, ইত্যাদি। উপরন্তু, এই ধরনের রিডিং ম্যানুয়ালি বা স্বয়ংক্রিয়ভাবে পছন্দসই মানে রূপান্তরিত হয়।
এটা দেখা যাচ্ছে যে তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে, পদার্থবিদ্যা অধ্যয়নের প্রয়োজন নেই। আমাদের গ্রহের জনসংখ্যার বেশিরভাগই এই নীতিতে জীবনযাপন করে। যদি টিভি চালু থাকে, তাহলে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির ক্ষণস্থায়ী প্রক্রিয়াগুলি বোঝার দরকার নেই, আউটলেটে বিদ্যুৎ কোথা থেকে আসে বা স্যাটেলাইট ডিশে কীভাবে সংকেত আসে তা অধ্যয়ন করার জন্য। লোকেরা এই সত্যে অভ্যস্ত যে প্রতিটি ক্ষেত্রে এমন বিশেষজ্ঞ রয়েছে যারা সিস্টেমটি ঠিক করতে বা ডিবাগ করতে পারে। সাধারণ মানুষ তার মস্তিষ্কে চাপ দিতে চায় না, কারণ চুমুক দেওয়ার সময় "বক্সে" সোপ অপেরা বা ফুটবল দেখা কোথায় ভাল?ঠান্ডা বিয়ার।
আমি জানতে চাই
কিন্তু এমন কিছু লোক আছে, প্রায়শই ছাত্র, যারা হয় তাদের কৌতূহলের মাত্রায় বা প্রয়োজনের বাইরে, পদার্থবিদ্যা অধ্যয়ন করতে এবং তাপমাত্রা আসলে কী তা নির্ধারণ করতে বাধ্য হয়। ফলস্বরূপ, তাদের অনুসন্ধানে তারা তাপগতিবিদ্যার জঙ্গলে পড়ে এবং এর শূন্য, প্রথম এবং দ্বিতীয় আইন অধ্যয়ন করে। উপরন্তু, একটি অনুসন্ধিৎসু মনকে কার্নোট চক্র এবং এনট্রপি বুঝতে হবে। এবং তার যাত্রার শেষে, তিনি অবশ্যই স্বীকার করবেন যে একটি বিপরীত তাপ ব্যবস্থার প্যারামিটার হিসাবে তাপমাত্রার সংজ্ঞা, যা কার্যকারী পদার্থের ধরণের উপর নির্ভর করে না, এই ধারণাটির অনুভূতিতে স্বচ্ছতা যোগ করবে না। এবং একই, দৃশ্যমান অংশটি হবে কিছু ডিগ্রি আন্তর্জাতিক ইউনিট অফ সিস্টেম (SI) দ্বারা গৃহীত।
গতিশক্তি হিসেবে তাপমাত্রা
আরো "ট্যাঞ্জিবল" হল পন্থা যাকে বলা হয় আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্ব। এটি ধারণা তৈরি করে যে তাপকে শক্তির অন্যতম রূপ হিসাবে বিবেচনা করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, অণু এবং পরমাণুর গতিশক্তি, একটি পরামিতি যা এলোমেলোভাবে চলমান কণাগুলির একটি বিশাল সংখ্যার উপর গড় করে, এটি একটি পরিমাপ হিসাবে পরিণত হয় যা সাধারণত একটি শরীরের তাপমাত্রা বলা হয়। এইভাবে, একটি উত্তপ্ত সিস্টেমের কণাগুলি একটি ঠান্ডার চেয়ে দ্রুত গতিতে চলে।
যেহেতু বিবেচনাধীন শব্দটি কণার একটি গোষ্ঠীর গড় গতিশক্তির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত, তাই তাপমাত্রার একক হিসাবে জুল ব্যবহার করা খুবই স্বাভাবিক। যাইহোক, এটি ঘটে না, যা প্রাথমিকের তাপীয় গতির শক্তি দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়জুলের তুলনায় কণা খুবই ছোট। অতএব, এর ব্যবহার অসুবিধাজনক। তাপীয় গতি একটি বিশেষ রূপান্তর ফ্যাক্টরের মাধ্যমে জুল থেকে প্রাপ্ত ইউনিটে পরিমাপ করা হয়।
তাপমাত্রার একক
আজ, তিনটি মৌলিক ইউনিট এই প্যারামিটারটি প্রদর্শন করতে ব্যবহৃত হয়। আমাদের দেশে সাধারণত তাপমাত্রা মাপা হয় ডিগ্রি সেলসিয়াসে। পরিমাপের এই এককটি জলের হিমাঙ্কের উপর ভিত্তি করে - একটি পরম মান। তিনি শুরু বিন্দু. অর্থাৎ যে পানিতে বরফ তৈরি হতে শুরু করে তার তাপমাত্রা শূন্য। এই ক্ষেত্রে, জল একটি অনুকরণীয় পরিমাপ হিসাবে কাজ করে। সুবিধার জন্য এই কনভেনশন গৃহীত হয়েছে। দ্বিতীয় পরম মান হল বাষ্পের তাপমাত্রা, অর্থাৎ যে মুহূর্তটিতে পানি তরল অবস্থা থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তিত হয়।
পরবর্তী ইউনিট হল কেলভিন। এই সিস্টেমের রেফারেন্স পয়েন্টটি পরম শূন্যের বিন্দু হিসাবে বিবেচিত হয়। সুতরাং, এক ডিগ্রি কেলভিন এক ডিগ্রি সেলসিয়াসের সমান। পার্থক্য শুধুমাত্র গণনা শুরু. আমরা পাই যে কেলভিনে শূন্য হবে মাইনাস 273.16 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সমান। 1954 সালে, ওজন এবং পরিমাপের সাধারণ সম্মেলনে, তাপমাত্রার এককের জন্য "কেলভিন" শব্দটি "ডিগ্রি কেলভিন" প্রতিস্থাপন করার সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়েছিল।
পরিমাপের তৃতীয় সাধারণ একক ফারেনহাইট। 1960 সাল পর্যন্ত, এগুলি সমস্ত ইংরেজি-ভাষী দেশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছিল। যাইহোক, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে দৈনন্দিন জীবনে আজ এই ইউনিট ব্যবহার করুন. সিস্টেমটি উপরে বর্ণিতগুলির থেকে মৌলিকভাবে আলাদা। সূচনা বিন্দু হিসাবে নেওয়া হয়1:1:1 অনুপাতে লবণ, অ্যামোনিয়া এবং জলের মিশ্রণের হিমাঙ্ক। সুতরাং, ফারেনহাইট স্কেলে, জলের হিমাঙ্ক হল প্লাস 32 ডিগ্রী, এবং স্ফুটনাঙ্ক হল প্লাস 212 ডিগ্রী। এই সিস্টেমে, এক ডিগ্রি এই তাপমাত্রার মধ্যে পার্থক্যের 1/180 এর সমান। সুতরাং, 0 থেকে +100 ডিগ্রী ফারেনহাইটের রেঞ্জ -18 থেকে +38 সেলসিয়াস রেঞ্জের সাথে মিলে যায়৷
পরম শূন্য তাপমাত্রা
আসুন এই প্যারামিটারের অর্থ কী তা বোঝা যাক। পরম শূন্য হল সীমিত তাপমাত্রা যেখানে একটি আদর্শ গ্যাসের চাপ একটি নির্দিষ্ট আয়তনে অদৃশ্য হয়ে যায়। এটি প্রকৃতির সর্বনিম্ন মান। যেমন মিখাইলো লোমোনোসভ ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন, "এটি সর্বশ্রেষ্ঠ বা শেষ ডিগ্রি ঠান্ডা।" অ্যাভোগাড্রোর রাসায়নিক সূত্র এটি থেকে অনুসরণ করে: একই তাপমাত্রা এবং চাপে গ্যাসের সমান আয়তনে একই সংখ্যক অণু থাকে। এই থেকে অনুসরণ কি? একটি গ্যাসের সর্বনিম্ন তাপমাত্রা থাকে যেখানে এর চাপ বা আয়তন অদৃশ্য হয়ে যায়। এই পরম মান শূন্য কেলভিন বা 273 ডিগ্রি সেলসিয়াসের সাথে মিলে যায়।
সৌরজগত সম্পর্কে কিছু মজার তথ্য
সূর্যের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা 5700 কেলভিনে পৌঁছায় এবং কেন্দ্রের কেন্দ্রে - 15 মিলিয়ন কেলভিন। সৌরজগতের গ্রহগুলি গরম করার স্তরের দিক থেকে একে অপরের থেকে খুব আলাদা। সুতরাং, আমাদের পৃথিবীর কেন্দ্রের তাপমাত্রা প্রায় সূর্যের পৃষ্ঠের সমান। বৃহস্পতিকে উষ্ণতম গ্রহ হিসেবে বিবেচনা করা হয়। এর কেন্দ্রের তাপমাত্রা সূর্যের পৃষ্ঠের তুলনায় পাঁচ গুণ বেশি। এবং এখানে প্যারামিটারের সর্বনিম্ন মানচাঁদের পৃষ্ঠে রেকর্ড করা হয়েছে - এটি মাত্র 30 কেলভিন ছিল। এই মান প্লুটোর পৃষ্ঠের চেয়েও কম।
আর্থ ফ্যাক্ট
1. একজন ব্যক্তির দ্বারা রেকর্ড করা সর্বোচ্চ তাপমাত্রা ছিল 4 বিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াস। এই মান সূর্যের কেন্দ্রের তাপমাত্রার চেয়ে 250 গুণ বেশি। আয়ন কোলাইডারে নিউইয়র্ক ব্রুকহেভেন ন্যাচারাল ল্যাবরেটরি দ্বারা রেকর্ডটি স্থাপন করা হয়েছিল, যা প্রায় 4 কিলোমিটার দীর্ঘ।
2. আমাদের গ্রহের তাপমাত্রা সবসময় আদর্শ এবং আরামদায়ক হয় না। উদাহরণস্বরূপ, ইয়াকুটিয়ার ভার্খনোয়ানস্ক শহরে, শীতকালে তাপমাত্রা মাইনাস 45 ডিগ্রি সেলসিয়াসে নেমে যায়। কিন্তু ইথিওপিয়ার ডাল্লোল শহরে পরিস্থিতি উল্টো। সেখানে, গড় বার্ষিক তাপমাত্রা প্লাস 34 ডিগ্রি।
৩. দক্ষিণ আফ্রিকার সোনার খনিতে লোকেরা কাজ করে এমন সবচেয়ে চরম পরিস্থিতিতে রেকর্ড করা হয়েছে। খনি শ্রমিকরা প্লাস 65 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় তিন কিলোমিটার গভীরে কাজ করে।
