পরিবহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের ৮টি উদাহরণ
১. উদাহরণসহ অর্থ ব্যাখ্যা করো। পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তর ?
আলোচনা
পরিবহন দ্বারা তাপ স্থানান্তর হলো কোনো বস্তু গঠনকারী পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে সংঘর্ষের মাধ্যমে তাপের স্থানান্তর। উদাহরণস্বরূপ, একটি উত্তপ্ত লোহার দণ্ডের কথা ভাবুন। লোহাটির এক প্রান্ত আগুনে স্পর্শ করানো হলো এবং অন্য প্রান্তটি হাতে ধরা হলো। যদিও লোহাটির যে প্রান্তটি হাতে ধরা হয়েছে সেটি আগুনের সংস্পর্শে নেই, তবুও লোহার দণ্ডটির মধ্য দিয়ে তাপ স্থানান্তরিত হওয়ার কারণে, হাতে ধরা প্রান্তটি গরম অনুভূত হয়। কীভাবে লোহার এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে তাপ স্থানান্তরিত হয়?
উত্তপ্ত ইস্ত্রির ডগাটি অতিরিক্ত তাপ পায়। ক্যালোরি তাপ হলো এমন এক শক্তি যা স্বাভাবিকভাবেই উচ্চ তাপমাত্রার বস্তু থেকে নিম্ন তাপমাত্রার বস্তুতে স্থানান্তরিত হয়। এই অতিরিক্ত শক্তির কারণে লোহা গঠনকারী পরমাণু/অণুগুলো তাদের সাম্যাবস্থা থেকে আরও বেশি কম্পিত হয়। আরও বেশি কম্পিত হওয়ার সাথে সাথে, পরমাণু/অণুগুলো পার্শ্ববর্তী পরমাণু/অণুগুলোর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, যার ফলে পরমাণু/অণুগুলো আরও বেশি কম্পিত হয় এবং অধিক শক্তি অর্জন করে। এই প্রক্রিয়াটি ততক্ষণ চলতে থাকে যতক্ষণ না তাপ হাতে ধরা লোহার ডগায় পৌঁছায়।
২. কোনো তরলের পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তর হওয়া কি সম্ভব?
আলোচনা
নিম্নলিখিত উদাহরণটি বিবেচনা করুন। যখন একটি লোহার দণ্ডকে উত্তপ্ত করা হয়, তখন তাপ একটি লোহার পরমাণু/অণু থেকে অন্যটিতে স্থানান্তরিত হয়, তাই বলা যেতে পারে যে কঠিন পদার্থের পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে পরিবাহন প্রক্রিয়ায় তাপ স্থানান্তর ঘটে। তরল পদার্থের পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে পরিবাহন প্রক্রিয়ায় তাপ স্থানান্তর ঘটে না, কারণ তরল পদার্থের পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে তাপ স্থানান্তর হয় পরিচলন প্রক্রিয়ায়, এবং একইভাবে গ্যাসীয় পদার্থের পরমাণু/অণুগুলোর মধ্যে তাপ স্থানান্তর হয় পরিচলন প্রক্রিয়ায়।
3. তাপ পরিবাহিতা ইটের তাপ পরিবাহিতা ০.৮৪ জুল/মিলিসেকেন্ড°C এবং উলের তাপ পরিবাহিতা ০.০৪০ জুল/মিলিসেকেন্ড°C।oইট ও পশমের মধ্যে কোনটি তাপের উত্তম পরিবাহী?
আলোচনা
যেসব বস্তুর তাপ পরিবাহিতা বেশি, সেগুলো তাপের সুপরিবাহী (good thermal conductors), অপরদিকে যেসব বস্তুর তাপ পরিবাহিতা কম, সেগুলো তাপের কুপরিবাহী (poor thermal conductors)।
প্রশ্নানুসারে, ইটের তাপ পরিবাহিতা উলের তাপ পরিবাহিতার চেয়ে বেশি, সুতরাং ইট উলের চেয়ে উত্তম তাপ পরিবাহী।
৪. একটি নিরেট চোঙাকৃতির ইস্পাতের দণ্ডের দৈর্ঘ্য ১ মিটার এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল ০.২ বর্গমিটার। ইস্পাতটির তাপ পরিবাহিতা ৪০ জুল/মিলিসেকেন্ড°C।oযদি ইস্পাতের দুই প্রান্তের তাপমাত্রার পার্থক্য 10 হয়oC, ইস্পাতের দণ্ডটিতে পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের হার নির্ণয় করুন!
আলোচনা
এটা জানা যায় যে:
ইস্পাতের দৈর্ঘ্য (l) = ১ মিটার
ইস্পাতের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল (A) = ০.২ মি2
ইস্পাতের তাপ পরিবাহিতা (k) = 40 J/msCo
ইস্পাতের দুই প্রান্তের তাপমাত্রার পার্থক্য (ΔT) = 10oC
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে: পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের হার (Q/t)
উত্তর :
পরিবহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের হারের সূত্র:
Q/t = k A ΔT / l
Q/t = (40)(0,2)(10) / 1
Q/t = ৮০ / ১
Q/t = ৮০ জুল/সেকেন্ড
৫. ধাতু A এবং B-এর দৈর্ঘ্য ও প্রস্থচ্ছেদ একই। ধাতু A-এর পরিবাহিতা সহগ ধাতু B-এর পরিবাহিতা সহগের ১/৬ গুণ। উভয় ধাতুকে এক প্রান্তে উত্তপ্ত করা হলে উভয়ের তাপমাত্রার পরিবর্তন একই হয়। সুতরাং, ধাতু A এবং ধাতু B-এর তাপ স্থানান্তর হারের অনুপাত হলো...
এ. ১ : ২
খ. ৩ : ২
গ. ৪ : ৯
ডি. ২ : ১
ই. ৩ : ১
আলোচনা :
Dজানুন :
kA = ১/৬ কেB = 1 / 6
kB = ০.০১৬৬৭/৩ = ০.০০৫
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
ধাতু A এবং ধাতু B এর মাধ্যমে তাপ স্থানান্তরের হারের তুলনা?
জওয়াব :
পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের হারের সূত্র :
বর্ণনা: Q/t = তাপ স্থানান্তর হার, k = তাপ পরিবাহিতা, A = প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল, T1 = উচ্চ তাপমাত্রা, T2 = নিম্ন তাপমাত্রা, l = বস্তুর দৈর্ঘ্য।
ধাতু দুটির দৈর্ঘ্য ও প্রস্থচ্ছেদ সমান হওয়ায় সমীকরণ থেকে l এবং A অপসারিত হয়। উভয় ধাতুর তাপমাত্রার পরিবর্তন একই, ফলে (T1 - টি2সমীকরণ থেকে ) বাদ দেওয়া হয়।
kA :kB
১২/২৪ : ১২/৩৬
1: 6
সঠিক উত্তরটি হলো B।
৬. একই আকারের কিন্তু ভিন্ন ধরনের দুটি কঠিন বস্তু P এবং Q নিচের চিত্রে দেখানো অনুযায়ী সংযুক্ত আছে। যদি P-এর তাপ পরিবাহিতা Q-এর তাপ পরিবাহিতার তিনগুণ হয়, তাহলে P এবং Q-এর মধ্যবর্তী সীমানার তাপমাত্রা হবে...
উ। 60 oC
বি 50 oC
সি 40 oC
D. 20 oC
E 10 oC
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
TP = 0 oC
TQ = 80 oC
kP = ২০ কেQ = 3
kQ = 1
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
P এবং Q সীমান্ত তলে তাপমাত্রা?
উত্তর :
বস্তু দুটির মাপ একই হওয়ায় সমীকরণ থেকে A এবং l বাদ দেওয়া হয়।
সঠিক উত্তরটি হলো D।
7. একটি ধাতব পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রতি সেকেন্ডে প্রবাহিত তাপের পরিমাণ:
(1) দুই প্রান্তের তাপমাত্রার পার্থক্যের ব্যস্তানুপাতিক
(2) বস্তুর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক
(3) ধাতব পদার্থের প্রকারভেদের উপর নির্ভর করে
(4) ধাতুর দৈর্ঘ্যের ব্যস্তানুপাতিক
পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের হার বৃদ্ধি করার জন্য সঠিক বিবৃতিটি হলো…
আলোচনা
পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের সূত্র:
প্রতি সেকেন্ডে প্রবাহিত তাপের পরিমাণ (Q/t)
দুই প্রান্তের তাপমাত্রার পার্থক্যের (T) সাথে সরাসরি সমানুপাতিক1 - টি2).
বস্তুটির প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল (A)-এর সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।
ধাতব পদার্থের প্রকারভেদের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক (k = তাপ পরিবাহিতা)
ধাতুর দৈর্ঘ্য (l)-এর ব্যস্তানুপাতিক।
সঠিক বিবৃতিগুলো হলো ৩ এবং ৪।
8. P, Q, এবং R ধাতুগুলোর আকার একই। P, Q, এবং R ধাতুগুলোর পরিবাহিতা যথাক্রমে 4 kJ, 2 kJ, এবং kJ। খোলা প্রান্তের তাপমাত্রার সাথে এদের সম্পর্কটি নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে।
ধাতব সংযোগস্থলে তাপমাত্রা P এবং Q (Tx) হল…
আলোচনা
এটা জানা আছে:
ধাতুর পরিবাহিতা P = 4k
ধাতুর পরিবাহিতা Q = 2k
ধাতুর পরিবাহিতা R = k
ধাতব প্রান্তে নিম্ন তাপমাত্রা P (TP) = 20টিoC
ধাতব প্রান্ত R (T তে উচ্চ তাপমাত্রাR) = 160টিoC
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে: ধাতব সংযোগস্থলে তাপমাত্রা P এবং Q (Tx)
উত্তর:
পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তরের সূত্র:
তথ্য :
Q/t = তাপ স্থানান্তর হার, k = তাপ পরিবাহিতা, A = প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল, T1 = প্রাথমিক তাপমাত্রা, T2 = চূড়ান্ত তাপমাত্রা, l = দণ্ডটির দৈর্ঘ্য।
দৈর্ঘ্য (l) এবং প্রস্থচ্ছেদ ক্ষেত্রফল (A) সমান হওয়ায় এদেরকে সমীকরণ থেকে বাদ দেওয়া হলো।
তাপমাত্রা নির্ণয় করতে এই সমীকরণটি ব্যবহার করুন।
P এবং Q নামক দুটি ধাতব দণ্ড বিবেচনা করুন।
Q এবং R নামক ধাতব দণ্ড দুটি বিবেচনা করুন।
টি পেতেxT বাদ দিনy:
