যদি ভিন্ন তাপমাত্রার বস্তু একে অপরের সংস্পর্শে আসে, তবে তাপ স্বাভাবিকভাবেই উচ্চ তাপমাত্রার বস্তু থেকে নিম্ন তাপমাত্রার বস্তুতে স্থানান্তরিত হয়। বস্তু দুটি তাপীয় সাম্যাবস্থায় পৌঁছালে তাপ স্থানান্তর বন্ধ হয়ে যায় । বলা যেতে পারে যে, তাপ স্থানান্তরের ফলে সংস্পর্শে থাকা বস্তুগুলোর তাপমাত্রার পরিবর্তন ঘটে । এই সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যার ভিত্তিতে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, তাপ (Q) একটি বস্তু এবং সেই বস্তুর তাপমাত্রার পরিবর্তন (ΔT)- এর সাথে সম্পর্কিত । প্রতিটি বস্তুর একটি ভর (m) আছে এবং বস্তুর ধরনও ভিন্ন।
এই প্রবন্ধে তাপের সূত্রটি যুক্তির মাধ্যমে প্রতিপাদন করা হয়েছে। আপনি আপনার দৈনন্দিন অভিজ্ঞতার ভিত্তিতে অথবা পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে এই যুক্তির যথার্থতা প্রমাণ করতে পারেন।
তাপ (Q) এবং তাপমাত্রার পরিবর্তন (ΔT) এর মধ্যে সম্পর্ক
একই ভরের জলে পূর্ণ দুটি পাত্র আছে। দুটি ভিন্ন বার্নার ব্যবহার করে জল গরম করা হয়। একটি বার্নারের শিখা কম, এবং অন্যটির শিখা বেশি। যদি উভয় পাত্রই দশ মিনিট ধরে গরম করা হয়, তবে কোন পাত্রটি বেশি গরম হবে? আপনি যদি কখনও জল গরম করে থাকেন, তবে আপনি একমত হবেন যে বেশি শিখার চুলায় গরম করা জল বেশি গরম হয় (জলের চূড়ান্ত তাপমাত্রা বেশি হয় বা তাপমাত্রার পরিবর্তন বেশি হয়)।
শিখাটি তাপের (Q) পরিমাণকে বোঝায়। একটি ছোট শিখায় অল্প তাপ থাকে, একটি বড় শিখায় বেশি তাপ থাকে। যখন তাপ কম থাকে, তখন তাপমাত্রার পরিবর্তন সামান্য হয়। যখন তাপ বেশি থাকে, তখন তাপমাত্রার পরিবর্তন বেশি হয়। তাপ যত বেশি, তাপমাত্রার পরিবর্তনও তত বেশি। এ থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, তাপের (Q) পরিমাণ বস্তুর তাপমাত্রার পরিবর্তনের সমানুপাতিক।
সম্পর্ক বস্তুর তাপ (Q) এবং ভর (m)
ভিন্ন ভরের দুটি পাত্রে জল ভরা আছে; একটি পাত্রে বেশি জল এবং অন্যটিতে কম জল। একই শিখার দুটি চুলা ব্যবহার করে জল গরম করা হয়। যদি উভয় পাত্রই দশ মিনিট ধরে গরম করা হয়, তবে কোন পাত্রের জল বেশি গরম হবে? আপনি যদি কখনও জল গরম করে থাকেন, তবে আপনি একমত হবেন যে কম জলের পাত্রটিই বেশি গরম (জলের চূড়ান্ত তাপমাত্রা বেশি বা তাপমাত্রার পরিবর্তন বেশি)। বেশি জলের পাত্রের তাপমাত্রার পরিবর্তন যাতে কম জলের পাত্রের তাপমাত্রার পরিবর্তনের সমান হয়, তার জন্য বেশি জলকে গরম করার শিখাটিকে অবশ্যই বড় করতে হবে।
পানির পরিমাণ পানির ভর (m) নির্দেশ করে। শিখার আকার তাপের পরিমাণ নির্দেশ করে। এ থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, তাপের পরিমাণ (Q) বস্তুটির তাপমাত্রার পরিবর্তনের সমানুপাতিক। পানির পরিমাণ যত বেশি হবে, তার তাপমাত্রা বাড়াতে তত বেশি তাপের প্রয়োজন হবে।
তাপ (Q) এবং বস্তুর প্রকার ( c ) এর মধ্যে সম্পর্ক
যদি আপনি একই আকারের একটি লোহার দণ্ড এবং একটি কাচকে একই সাথে একই শিখা দিয়ে উত্তপ্ত করেন, তাহলে কোনটি দ্রুত গরম হবে, লোহা নাকি কাচ? অবশ্যই, লোহা দ্রুত গরম হবে। এ থেকে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, কোনো বস্তুর তাপমাত্রা বাড়াতে প্রয়োজনীয় তাপ বস্তুটির প্রকারের সমানুপাতিক।
উপরের তিনটি তুলনাকে একটি সমীকরণে একত্রিত করা হয়েছে:
এটি হলো তাপের সূত্র বা সমীকরণ।
তথ্য: Q = তাপ (জুল), m = বস্তুর ভর (কেজি), c = বস্তুর আপেক্ষিক তাপ (জুল/কেজি সেলসিয়াস)o), ডেল্টা T = তাপমাত্রার পরিবর্তন (সেলসিয়াস)o অথবা K)
-২২ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রার পাঁচ কিলোগ্রাম বরফকে উত্তপ্ত করা হয় যতক্ষণ না ০ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় সমস্ত বরফ গলে যায় । যদি বরফের লীন তাপ ৩৩৩ কিলোজুল/কেজি এবং আপেক্ষিক তাপ ২১০০ জুল/কেজি ° সেলসিয়াস হয় , তবে প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ হলো...
এ. ১৫ কিলোজুল
বি. ৭৫ কিলোজুল
সি. ৯০ কিলোজুল
ডি. ৪৫০ কিলোজুল
ই. ১৮৯৬ কিলোজুল
আলোচনা
এটা জানা আছে:
বরফের ভর (m) = ৫ কেজি
প্রাথমিক তাপমাত্রা (T) = -২২ ° সেলসিয়াস
বরফের সুপ্ত তাপ (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
বরফের আপেক্ষিক তাপ (c) = 2100 J/kg CO
প্রশ্ন: প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ (Q)
উত্তর:
প্রক্রিয়া ১: বরফের তাপমাত্রা -২২ ° সেলসিয়াস থেকে ০ ° সেলসিয়াস পর্যন্ত বৃদ্ধি করুন
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 জুল
পদ্ধতি ২: সমস্ত বরফ গলিয়ে পানি তৈরি করুন
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
মোট তাপ = ২৩১,০০০ জুল + ১,৬৬৫,০০০ জুল = ১,৮৯৬,০০০ জুল = ১,৮৯৬ কিলোজুল
সঠিক উত্তরটি হলো E।
প্রশ্নের উৎস:
SBMPTN পদার্থবিজ্ঞানের প্রশ্নাবলী
