তাপ ও তাপমাত্রা পরিমাপের এককসমূহের বর্ণনা – পাঠটি কারিগরি শিক্ষা বোর্ড এর পলিটেকনিক এর “পদার্থবিজ্ঞান ২” বিষয়ের “থার্মোমিতি ” অধ্যায়ের একটি পাঠ।
তাপ ও তাপমাত্রা পরিমাপের এককসমূহের বর্ণনা
কোনো বস্তুর সংস্পর্শে আসলে গরম বা ঠান্ডা অনুভব হয়। তাপ প্রয়োগ করলে বস্তুটি গরম হয় এবং তাপ হ্রাস করলে ঠান্ডা অনুভব হয়।
(ক) তাপের বিভিন্ন একক (Different units of heat) ঃ
তাপ একপ্রকার শক্তি হওয়ায় শক্তি ও তাপের একক একই; অর্থাৎ এর এককসমুহের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত জুল (Joule), কিলোওয়াট-ঘন্টা, ফুট-পাউন্ড [en] ও ক্যালরি (Calorie) ইত্যাদি। আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি হিসেবে তাপ পরিমাপের একক ক্যালরি (Calorie) সর্বাধিক প্রচলিত ছিল। উল্লেখ্য যে, ১ ক্যালরি = ৪.১৮৪ জুল এবং ১ জুল = ০.২৪ ক্যালরি (প্রায়)। তাপের বিভিন্ন একক সম্পর্কে নিচে আলোচনা করা হল, যথা ঃ
১ । সি. জি. এস. পদ্ধতি (C. G. S. system) ঃ
এই পদ্ধতিতে তাপের একক ক্যালরি (Calorie) বা সংক্ষেপে Cal. ক্যালরির সংজ্ঞা ঃ এক গ্রাম বিশুদ্ধ পানির তাপমাত্রা 1° সেলসিয়াস ( 14.5° সেলসিয়াস থেকে 15.5° সেলসিয়াস) পর্যন্ত বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয়, তাকে এক ক্যালরি বলে ।
.: 1 ক্যালরি = 1 গ্রাম × 1° সেলসিয়াস
২। এফ. পি. এস. পদ্ধতি (F.P.S. system) ঃ
এই পদ্ধতিতে তাপের একক ব্রিটিশ তাপীয় একক (British Thermal Unit) বা সংক্ষেপে BTU.
ব্রিটিশ তাপীয় এককের সংজ্ঞা :
1 পাউন্ড বিশুদ্ধ পানির তাপমাত্রা 1° ফারেনহাইট (62° ফারেনহাইট থেকে 63° ফারেনহাইট) পর্যন্ত বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে এক ব্রিটিশ তাপীয় একক বলে ।
:. 1 ব্রিটিশ তাপীয় একক (B.T.U.) = 1 পাউন্ড × 1° ফারেনহাইট।
এফ. পি. এস. পদ্ধতিতে আরো একটি বড় একক আছে, একে থার্ম বলে।
থার্ম : 1000 পাউন্ড বিশুদ্ধ পানির তাপমাত্রা 100° ফারেনহাইট বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন তাকে এক থার্ম বলে।
থার্ম = 1000 পাউন্ড × 100° ফারেনহাইট
= 10′ ব্রিটিশ তাপীয় একক ।
৩। আন্তর্জাতিক একক (S.I unit) ঃ
এই পদ্ধতিতে তাপের একক জুল (Joule) |
জুলের সংজ্ঞা ঃ
যে পরিমাণ তাপ প্রয়োগ করলে । জুল পরিমাণ কাজ সম্পাদিত হয় তাকে এক জুল তাপ যদি তাপের পরিমাণ (H=1 ক্যালরি) এক ক্যালরি হয় তবে কাজের পরিমাণ হবে 4.2 জুল
আমরা জানি,
W = JH যখন J = 4.2 জুল/ক্যালরি
W = 1 × 4.2 জুল/ক্যালরি x ক্যালরি
= 4.2 জুল।
অতএব বলা যায় যে, 1 ক্যালরি তাপ দিয়ে 4.2 জুল কাজ সম্পাদন করা যায়।
সুতরাং 1 ক্যালরি = 4.2 জুল।
উপরোক্ত এককগুলো ছাড়াও কিলোক্যালরি একক ব্যবহার করা হয়। ক্যালরি একক ছোট বলে এই একক ব্যবহার তাপমাত্রা 1° সেলসিয়াস বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপ
কিলোক্যালরি এককের সংজ্ঞা : 1 কিলোগ্রাম বিশুদ্ধ পানির প্রয়োজন হয় তাকে এক কিলোক্যালরি বলা হয়।
.
1 কিলোক্যালরি = 1 কিলোগ্রাম × 1° সেলসিয়াস
= 1000 গ্রাম × 1° সেলসিয়াস
= 1000 ক্যালরি। (খ) তাপমাত্রার বিভিন্ন একক (Different units of temperature) ঃ বিভিন্ন পদ্ধতি বা স্কেলের সাহায্যে কোনো বস্তুর তাপমাত্রা নির্ণয় করা হয়। আন্তর্জাতিক পদ্ধতিতে (S. I System) তাপমাত্রার একক কেলভিন। এ ছাড়া বিভিন্ন পদ্ধতিতে বিভিন্ন একক ব্যবহার হয় ।
তাপমাত্রার বিভিন্ন স্কেল নিম্নে সংক্ষেপে বর্ণনা করা হল ঃ
- সেলসিয়াস স্কেল বা সেন্টিগ্রেড স্কেল ঃ এই স্কেলে নিম্ন স্থিরাঙ্ক বা বরফের গলনাঙ্ককে 0° এবং ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ক বা পানির স্ফুটনাঙ্ককে 100° ধরে মধ্যবর্তী মৌলিক ব্যবধানকে 100 ভাগে ভাগ করা হয়, এর প্রতি ভাগকে এক ডিগ্রি সেলসিয়াস বা সেন্টিগ্রেড বলা হয়। সংক্ষেপে 1°C ।
- ফারেনহাইট স্কেল ঃ এই স্কেলের নিম্ন স্থিরাঙ্ক বা বরফ গলনাঙ্ককে 32° এবং ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ক বা পানির স্ফুটনাঙ্ককে 212° ধরে মধ্যবর্তী মৌলিক ব্যবধানকে 180 ভাগে ভাগ করা হয়, এর প্রতি ভাগকে এক ডিগ্রি ফারেনহাইট বলা হয়। সংক্ষেপে 1°F।
- র্যাংকিন স্কেল ঃ এই স্কেলের নিম্ন স্থিরাঙ্ককে 492° এবং ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ককে 672° ধরে মৌলিক ব্যবধানকে 180 ভাগে ভাগ করা হয়, এর প্রতি ভাগকে এক ডিগ্রি র্যাংকিন বলে। সংক্ষেপে 1°Rn
- রোমার স্কেল ঃ এই স্কেলের নিম্ন স্থিরাঙ্ককে ‘0° এবং ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ককে ৪০° ধরে মধ্যবর্তী মৌলিক ব্যবধানকে ৪০ ভাগে ভাগ করা হয়, এর প্রতি ভাগকে এক ডিগ্রি রোমার বলা হয়। সংক্ষেপে 1°R।
- কেলভিন স্কেল ঃ এই স্কেলেও পরমশূন্য তাপমাত্রাকে শূন্য তাপমাত্রা বিবেচনা করে থার্মোমিটারের নিম্ন স্থিরাঙ্ককে 273° এবং ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ককে 373° ধরে মৌলিক ব্যবধানকে 100 ভাগে ভাগ করা হয়, এর প্রতি ভাগকে এক ডিগ্রি কেলভিন বলা হয়। সংক্ষেপে 1°K।
উপরোক্ত আলোচনা হতে সেন্টিগ্রেড, ফারেনহাইট, রোমার, কেলভিন ও র্যাংকিন স্কেলগুলোর মধ্যে সম্পর্ক নির্ণয় করা যায়। নিচে সম্পর্ক দেওয়া হল
2 thoughts on “তাপ ও তাপমাত্রা পরিমাপের এককসমূহের বর্ণনা”