বিজ্ঞান

সেলসিয়াস এবং ফারেনহাইট স্কেল দুটি ভিন্ন তাপমাত্রা পরিমাপক। যদি কোনো বস্তুর তাপমাত্রা সেলসিয়াসে পরিমাপ করে প্রকাশ করা হয় এবং পরে আমরা সেই তাপমাত্রা ফারেনহাইটে প্রকাশ করতে চাই, তাহলে আমাদের সেলসিয়াস থেকে ফারেনহাইটে রূপান্তর করতে হয়। এই অংশে, আমরা শিখব কীভাবে তাপমাত্রা রূপান্তর বা পরিমাপ করতে হয় ।

১ atm চাপে, সেলসিয়াস থার্মোমিটারের জন্য বরফবিন্দু তাপমাত্রা = ০ ^oC, যেখানে ফারেনহাইট থার্মোমিটার স্কেল = ২১২ ^oF. বিপরীতক্রমে, ১ atm চাপে, সেলসিয়াস স্কেল থার্মোমিটারের বাষ্পবিন্দু তাপমাত্রা = ১০০ ^oC, যেখানে ফারেনহাইট থার্মোমিটার স্কেল = ২১২ ^oএফ. নিচের ছবিটি লক্ষ্য করুন!

আরও পড়ুন

থার্মোমিটার স্কেলের প্রকারভেদ

তাপমাত্রা মাপার জন্য থার্মোমিটার ব্যবহার করতে হলে, এটিকে একটি স্কেলে সংজ্ঞায়িত করতে হয়। সচরাচর ব্যবহৃত দুটি থার্মোমিটার স্কেল হলো সেলসিয়াস স্কেল এবং ফারেনহাইট স্কেল। ইন্দোনেশিয়ায় সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত তাপমাত্রা স্কেল হলো সেলসিয়াস স্কেল। সেলসিয়াস স্কেলের আরেকটি নাম হলো সেন্টিগ্রেড স্কেল। সেন্টিগ্রেড = একশ ধাপ। ফারেনহাইট স্কেল প্রায়শই মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বা শীতপ্রধান দেশগুলিতে ব্যবহৃত হয়। বিজ্ঞানে একটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা স্কেল হলো পরম স্কেল বা কেলভিন স্কেল। কেলভিন স্কেল নিয়ে পরে আলোচনা করা হবে।

সেলসিয়াস এবং ফারেনহাইট স্কেলে পানির হিমাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্ককে স্থির বিন্দু হিসেবে ব্যবহার করা হয়। কোনো পদার্থের হিমাঙ্ক হলো সেই তাপমাত্রা, যেখানে কঠিন এবং তরল দশা তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে । বিপরীতভাবে, কোনো পদার্থের স্ফুটনাঙ্ক হলো সেই তাপমাত্রা, যেখানে তরল এবং গ্যাসীয় দশা তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে। হিমাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্ক সর্বদা বায়ুচাপের সাথে পরিবর্তিত হয়, তাই প্রথমে বায়ুচাপ নির্ণয় করতে হয়। আমরা সাধারণত প্রমাণ চাপ ব্যবহার করি, যা হলো ১ atm (এক অ্যাটমোস্ফিয়ার)। অ্যাটমোস্ফিয়ার হলো বায়ুচাপের একটি একক।

আরও পড়ুন

থার্মোমিটার ক্যালিব্রেশন হলো থার্মোমিটারে একটি স্কেল তৈরি করার প্রক্রিয়া। একটি থার্মোমিটার ক্যালিব্রেট করার জন্য এখানে কিছু ধাপ দেওয়া হলো । প্রথমত , একটি স্কেলবিহীন পারদ থার্মোমিটার বা অ্যালকোহল থার্মোমিটার প্রস্তুত করুন। দ্বিতীয়ত , পর্যাপ্ত পরিমাণে বরফ প্রস্তুত করুন। তৃতীয়ত , পর্যাপ্ত পরিমাণে পানি প্রস্তুত করুন। চতুর্থত , পানি ফোটানোর জন্য একটি ওয়াটার হিটার প্রস্তুত করুন। পঞ্চমত , একটি পাত্রে বরফ ও পানি রাখুন (পানি ও বরফের ভর সমান)। এরপর, থার্মোমিটারটি পানি ও বরফসহ পাত্রটিতে রাখুন।

আরও পড়ুন

থার্মোমিটার হলো তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য তৈরি একটি যন্ত্র । বিভিন্ন ধরনের থার্মোমিটার রয়েছে, কিন্তু সবগুলোই একই নীতিতে কাজ করে। সাধারণত, আমরা তাপমাপক পদার্থ ব্যবহার করি, যেগুলোর বৈশিষ্ট্য তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়। কোনো বস্তুর তাপমাত্রা পরিবর্তিত হলে তার আকৃতি ও আয়তনও পরিবর্তিত হয়। বেশিরভাগ থার্মোমিটারে এমন পদার্থ ব্যবহার করা হয় যা তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে সাথে প্রসারিত বা সংকুচিত হয়।

আরও পড়ুন

তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র উপাদান

এখন পর্যন্ত আমরা কেবল সংস্পর্শে থাকা দুটি বস্তুর তাপীয় সাম্যাবস্থা নিয়েই আলোচনা করেছি । তাপীয় সাম্যাবস্থার ধারণাটি আরও গভীরভাবে বোঝার জন্য, আসুন আমরা তিনটি বস্তু বিবেচনা করি (ধরা যাক, বস্তু A, বস্তু B এবং বস্তু C)। উদাহরণস্বরূপ, বস্তু B এবং C একে অপরকে স্পর্শ করছে না, কিন্তু বস্তু A, বস্তু B-এর সংস্পর্শে আছে এবং বস্তু A, বস্তু C-এর সংস্পর্শে আছে। নিচের ছবিটি পর্যবেক্ষণ করুন।

যেহেতু বস্তু A এবং B পরস্পরকে স্পর্শ করে আছে, তাই তারা তাপীয় সাম্যাবস্থায় রয়েছে, এবং একইভাবে বস্তু A এবং C-ও তাপীয় সাম্যাবস্থায় রয়েছে। বস্তু B এবং C, যারা পরস্পরকে স্পর্শ করে নেই, তারাও কি তাপীয় সাম্যাবস্থায় আছে?

আরও পড়ুন

তাপীয় ভারসাম্য উপাদান

আপনি কি কখনো আইসড টি খেয়েছেন? গরম চায়ের জল এবং বরফ মিশিয়ে আইসড টি তৈরি করা হয়। কয়েক সেকেন্ড বা মিনিট নাড়াচাড়া করার পর বা রেখে দেওয়ার পর, গরম চায়ের জল ও বরফের মিশ্রণটি ঠান্ডা আইসড টি-তে পরিণত হয়। গরম চায়ের জলের তাপমাত্রা বেশি, অন্যদিকে বরফের তাপমাত্রা কম। যখন গ্লাসের মতো কোনো পাত্রে গরম চায়ের জলের সাথে বরফ মেশানো হয়, তখন গরম জলের কিছু তাপ বরফে স্থানান্তরিত হয়, ফলে আইসড টি-র তাপমাত্রা গরম জলের তাপমাত্রার চেয়ে কম এবং বরফের তাপমাত্রার চেয়ে বেশি হয়।

আরও পড়ুন

গরমের দিনে বা দিনের বেলায় ব্যায়াম করার সময় কালো পোশাক পরলে কেমন লাগে? সাদা পোশাক পরার সাথে এর তুলনা করুন। দিনের বেলায় কালো পোশাক পরলে আপনার সহজেই গরম লাগবে। এর কারণ কী? সকালে সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যকার দূরত্ব, দুপুর ও সন্ধ্যায় সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যকার দূরত্ব প্রায় একই থাকে। তাহলে সকাল ও সন্ধ্যা কেন শীতল এবং দুপুর কেন বেশি গরম থাকে? এই প্রশ্নগুলোর উত্তর বিকিরণের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কিত ।

আরও পড়ুন

আপনি যদি একটি কাঠের চেয়ারে বসেন, তবে চেয়ারটির উপরিভাগ গরম হয়ে যায়। অন্যদিকে, আপনি যদি প্লাস্টিক বা ধাতুর তৈরি কোনো চেয়ারে বসেন, তবে বসার পর সেই চেয়ারের উপরিভাগ গরম অনুভূত হয় না। কাঠের চেয়ারের উপরিভাগ গরম হয়, অথচ ধাতব চেয়ারের উপরিভাগ হয় না কেন? তোশক ছাড়া ঠান্ডা মেঝেতে ঘুমালে ব্যথা হতে পারে কেন? আপনি কি কখনো ঠান্ডা জ্যাকেট পরেছেন? বেশিরভাগ ঠান্ডা জ্যাকেট উল দিয়ে তৈরি হয় কেন? পরিবাহন দ্বারা তাপ স্থানান্তর সম্পর্কিত বিষয়ে ভাবার এবং জিজ্ঞাসা করার মতো আরও অনেক কিছু আছে ।

আরও পড়ুন

আপনি কি কখনো রৌদ্রোজ্জ্বল দিনে সমুদ্রসৈকতে গিয়েছেন? রৌদ্রোজ্জ্বল দিনে, সমুদ্র থেকে সৈকতের ভূমির দিকে সবসময় বাতাস বয়। সৈকতে কেন সবসময় বাতাস থাকে এবং কেন দিনের বেলায় সামুদ্রিক বাতাস (সমুদ্র থেকে ভূমির দিকে প্রবাহিত বাতাস) এবং রাতে স্থলীয় বাতাস (ভূমি থেকে সমুদ্রের দিকে প্রবাহিত বাতাস) বয়? বর্ষাকালে কেন মেঘ পাহাড়ের ঢালে নেমে আসে? কেন বাতাস শীতল অনুভূত হয়? এই প্রশ্নগুলোর উত্তর ভূমি ও সমুদ্রের আপেক্ষিক তাপ, প্রসারণ, ঘনত্ব এবং পরিচলন ( তাপ স্থানান্তর ) দ্বারা তাপ স্থানান্তরের সাথে সম্পর্কিত। এই বিষয়টি ভালোভাবে এবং সঠিকভাবে বুঝতে পারলে, আপনি উপরের প্রশ্নগুলোর এবং পরবর্তীতে আপনার মনে আসতে পারে এমন অন্যান্য প্রশ্নেরও উত্তর দিতে পারবেন।

আরও পড়ুন

তাপ স্থানান্তর তিন প্রকারের হয় , যথা — পরিবহন, পরিচলন এবং বিকিরণ।

পরিবহন দ্বারা তাপ স্থানান্তর। যখন একটি উচ্চ-তাপমাত্রার বস্তু একটি নিম্ন-তাপমাত্রার বস্তুর সংস্পর্শে আসে, তখন শক্তি উচ্চ-তাপমাত্রার বস্তু থেকে নিম্ন-তাপমাত্রার বস্তুতে স্থানান্তরিত হয়। এই অতিরিক্ত শক্তির কারণে বস্তুটি গঠনকারী পরমাণু এবং অণুগুলো দ্রুততর গতিতে চলতে শুরু করে। চলার সময়, অণুগুলোর গতিশক্তি (EK = ½ mv²) তৈরি হয় ^। দ্রুততর গতিশীল অণুগুলো (যাদের গতিশক্তি বেশি) তাদের পাশের অণুগুলোর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এরপর এই অণুগুলো তাদের পাশের অন্যান্য অণুগুলোর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এবং এই প্রক্রিয়া চলতেই থাকে। সুতরাং, অণুগুলো একে অপরের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয়ে শক্তি স্থানান্তর করে। কোনো বস্তু গঠনকারী অণুগুলোর মধ্যে সংঘর্ষের মাধ্যমে যে তাপ স্থানান্তর ঘটে, তাকে পরিবহন বলে। পরিবহন সাধারণত কঠিন পদার্থে অথবা কঠিন থেকে তরলে (তরল থেকে কঠিন) বা কঠিন থেকে গ্যাসে (গ্যাস থেকে কঠিন) ঘটে থাকে।

আরও পড়ুন