আজকের আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের চতুর্থ অধ্যায় ‘তাপের ঘটনাসমূহ’ এর মূল বিষয়গুলো সংক্ষেপে আলোচনা করব। এই অধ্যায়টি মাধ্যমিক পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এখান থেকে প্রায়ই পরীক্ষায় প্রশ্ন আসে। আশা করি, এই নিবন্ধটি আপনাদের পড়াশোনায় সহায়ক এবং উপকারী হবে।
মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান – তাপের ঘটনাসমূহ – বিষয় সংক্ষেপ
কোনো কঠিন পদার্থের উষ্ণতা বৃদ্ধি করলে পদার্থটির দৈর্ঘ্য, ক্ষেত্রফল ও আয়তন প্রসারণ হয়। একে কঠিন পদার্থের তাপীয় প্রসারণ বলা হয়।
কঠিনের তাপীয় প্রসারণ তিনপ্রকার –
- দৈর্ঘ্য প্রসারণ,
- ক্ষেত্র প্রসারণ ও
- আয়তন প্রসারণ।
কোনো কঠিন পদার্থের প্রতি একক উষ্ণতা বৃদ্ধিতে প্রতি একক দৈর্ঘ্যে যে দৈর্ঘ্য প্রসারণ হয়, তাকে ওই কঠিন পদার্থের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক বলা হয়।
\(t_1\) উষ্ণতায় কোনো কঠিন পদার্থের দৈর্ঘ্য \(l_1\) ও উষ্ণতা বৃদ্ধি করে \( t_2\) করা হলে যদি দৈর্ঘ্য \(l_1\) হয় তবে দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক, \(\alpha=\frac{l_2-l_1}{l_1\left(t_2-t_1\right)}\)।
কোনো কঠিন পদার্থের প্রতি একক উষ্ণতা বৃদ্ধিতে প্রতি একক ক্ষেত্রফলে যে ক্ষেত্র প্রসারণ হয় তাকে ওই কঠিন পদার্থের ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্ক বলা হয়।
\(t_1\) উষ্ণতায় কোনো কঠিন পদার্থের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল \(S_1\) ও উষ্ণতা বৃদ্ধি করে \(t_2\) করা হলে যদি পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল \(S_2\) হয় তবে ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্ক, \(\beta=\frac{S_2-S_1}{S_1\left(t_2-t_1\right)}\)।
কোনো কঠিন পদার্থের প্রতি একক উষ্ণতা বৃদ্ধিতে প্রতি একক আয়তনে যে আয়তন প্রসারণ হয় তাকে ওই কঠিন পদার্থের আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক বলা হয়।
\(t_1\) উষ্ণতায় কোনো কঠিন পদার্থের আয়তন \(V_1\) ও উষ্ণতা বৃদ্ধি করে \(t_2\) করা হলে যদি আয়তন \(V_2\) হয় তবে আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক, \(\gamma=\frac{V_2-V_1}{V_1\left(t_2-t_1\right)}\)।
কঠিনের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্কের একক দৈর্ঘ্যের এককের ওপর নির্ভরশীল নয়, ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্কের একক ক্ষেত্রফলের এককের ওপর নির্ভরশীল নয় ও আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্কের একক আয়তনের এককের ওপর নির্ভরশীল নয়।
কঠিনের দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক, ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্ক ও আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্কের একক শুধুমাত্র উষ্ণতার এককের ওপর নির্ভরশীল এবং প্রতিটির একক °C-1 বা °F-1 বা K-1।
একটি পাত্রে রাখা কোনো তরলের ক্ষেত্রে, পাত্রের প্রসারণকে অগ্রাহ্য করলে তরলের যে প্রসারণ পাওয়া যায় তা হল তরলের আপাত প্রসারণ। একটি পাত্রে রাখা কোনো তরলের ক্ষেত্রে, তরলের আপাত প্রসারণের সঙ্গে পাত্রের প্রসারণকে বিবেচনা করলে তরলের যে প্রসারণ পাওয়া যায় তা হল তরলের প্রকৃত প্রসারণ।
কোনো তরল পদার্থের প্রতি একক উষ্ণতা বৃদ্ধিতে প্রতি একক আয়তনে যে পরিমাণ প্রকৃত প্রসারণ হয় তাকে ওই তরলের প্রকৃত প্রসারণ গুণাঙ্ক বলা হয়।
আবার, কোনো তরল পদার্থের প্রতি একক উষ্ণতা বৃদ্ধিতে প্রতি একক আয়তনে যে পরিমাণ আপাত প্রসারণ হয় তাকে ওই তরলের আপাত প্রসারণ গুণাঙ্ক বলা হয়।
কোনো তরলকে যে পাত্রে রাখা হয়েছে তার আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক γg, তরলের আপাত ও প্রকৃত প্রসারণ গুণাঙ্ক যথাক্রমে γa ও γr হলে, γr = γa + γg।
তরলের আপাত বা প্রকৃত প্রসারণ গুণাঙ্কের একক শুধুমাত্র উষ্ণতার এককের ওপর নির্ভরশীল, আয়তনের এককের ওপর নির্ভরশীল নয়। এই গুণাঙ্ক দুটির একক হল °C-1 বা °F-1 বা K-1 এবং মাত্রীয় সংকেত হল Θ-1।
চাপ স্থির রেখে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের উষ্ণতা 0°C থেকে 1°C বৃদ্ধি করলে গ্যাসের প্রতি একক আয়তনে যে আয়তন প্রসারণ হয় তাকে ওই গ্যাসের আয়তন গুণাঙ্ক বলা হয় এবং একে γp দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
মনে করি, স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের 0°C উষ্ণতায় আয়তন V0, এবং উষ্ণতা বৃদ্ধি করে t°C করা হলে আয়তন হয় Vt।
∴ \(\gamma_p=\frac{V_t-V_0}{V_0t}\)
বা, Vt = V0(1 + γpt)
গ্যাসীয় পদার্থের আয়তন গুণাঙ্ক, \(\gamma_p=\frac1{273}^\circ C^{-1}\)
=
কঠিন ও তরলের ক্ষেত্রে যে-কোনো আয়তনকে প্রাথমিক আয়তন হিসাবে বিবেচনা করলে যে ত্রুটি হয় তা নগণ্য। কিন্তু গ্যাসের ক্ষেত্রে যে-কোনো আয়তনকে প্রাথমিক আয়তন হিসাবে বিবেচনা করলে ত্রুটি হয় অনেক বেশি। তাই গ্যাসের ক্ষেত্রে 0°C উষ্ণতার আয়তনকে গ্যাসের প্রাথমিক আয়তন হিসেবে ধরা হয়।
একক বেধ ও একক প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলযুক্ত কোনো পদার্থের দুই বিপরীত পৃষ্ঠের উষ্ণতার পার্থক্য একক হলে তলের সঙ্গে লম্বভাবে একক সময়ে যে তাপ পরিবাহিত হয় তাকে ওই পদার্থের তাপ পরিবাহিতাঙ্ক বলা হয়।
CGS পদ্ধতি ও SI-তে তাপ পরিবাহিতাঙ্কের একক। যথাক্রমে cal⋅cm-1⋅°C-1⋅s-1 ও W⋅m-1⋅K-1।
1 cal⋅cm-1⋅°C-1⋅s-1 = 420 W⋅m-1⋅K-1। তাপ পরিবাহিতাঙ্কের মাত্রীয় সংকেত হল MLT-3Θ-1।
কোনো আয়তাকার ফলকের বেধ = d, প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল = A ও তাপ পরিবাহিতাঙ্ক = k হলে তাপীয় রোধ, \(R_T=\frac d{kA}\)। যে ধর্মের জন্য কোনো পদার্থ তার মধ্য A দিয়ে তাপের পরিবহণকে বাধা দেয় তাকে তাপীয় রোধ বলা হয়। তাপীয় রোধের মাত্রীয় সংকেত হল \(M^{-1}L^{-1}T^3\Theta\)।
আজকের আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের চতুর্থ অধ্যায় ‘তাপের ঘটনাসমূহ’ সম্পর্কিত বিষয়গুলো সংক্ষেপে আলোচনা করেছি। এই অধ্যায়টি মাধ্যমিক এবং চাকরির পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এখান থেকে প্রায়ই প্রশ্ন আসে। আশা করি, এই নিবন্ধটি আপনার জন্য সহায়ক হয়েছে। যদি আপনার কোনো প্রশ্ন থাকে বা কোনো বিষয় বুঝতে অসুবিধা হয়, টেলিগ্রামে আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন; আমরা দ্রুত উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। এছাড়া, পোস্টটি আপনার প্রিয়জনদের সাথে শেয়ার করতে ভুলবেন না, যাদের এটি উপকারী হতে পারে। ধন্যবাদ।
