বিভিন্ন ধরনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ এর সংজ্ঞা | পদার্থের তাপ ধারণ ক্ষমতা | পদার্থবিজ্ঞান

সুপ্ততাপ এর সংজ্ঞা – পদার্থবিজ্ঞান পদার্থ ও তার গতির বিজ্ঞান। বাংলায় “পদার্থবিজ্ঞান” শব্দটি একটি সমাসবদ্ধ পদ। “পদার্থ” ও “বিজ্ঞান” দুটি সংস্কৃত শব্দ নিয়ে এটি গঠিত। এর ইংরেজি পরিভাষা Physics শব্দটি গ্রিক φύσις (ফুঁসিস) অর্থাৎ “প্রকৃতি”, এবং φυσικῆ (ফুঁসিকে) অর্থাৎ “প্রকৃতি সম্পর্কিত জ্ঞান” থেকে এসেছে। পদার্থবিজ্ঞান বলতে বলা যেতে পারে এটা হলো গণিতের বাস্তব রূপ।

বিভিন্ন ধরনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ এর সংজ্ঞা

কোনো বস্তুতে তাপ প্রয়োগ করলে তার তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে থাকে আবার তাপ অপসারণ করলে তার তাপমাত্রা হ্রাস ঘটে। সাধারণত কোনো বস্তুর তাপ প্রয়োগ করলে নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ গ্রহণ করতে পারে। যদি তার অতিরিক্ত তাপ প্রয়োগ করা হয় তবে বস্তু অবস্থার পরিবর্তন ঘটিয়ে থাকে। বস্তুটির অবস্থার পরিবর্তন যতক্ষণ পর্যন্ত ঘটে ততক্ষণ তাপমাত্রার কোনো পরিবর্তন ঘটে না, কিন্তু বস্তু যখন সম্পূর্ণরূপে অবস্থান্তর ঘটে তখন আবার তাপমাত্রার পরিবর্তন ঘটে। অর্থাৎ তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেতে থাকে।

সুতরাং বস্তুর অবস্থার পরিবর্তনের সময়ে তাপমাত্রা স্থির অবস্থায় থাকে, ফলে তাপের বাহ্যিক প্রকাশ ঘটে না। তখন এই তাপ পদার্থের মধ্যে লীন বা সুপ্ত অবস্থায় থাকে বলে একে লীন তাপ বা সুপ্ততাপ বলে। বস্তু যখন কঠিন থেকে তরল পদার্থে এবং তরল পদার্থ থেকে বায়বীয় পদার্থে রূপান্তরিত হয় তখন বস্তু তাপ গ্রহণ করে থাকে। আর যখন বায়বীয় পদার্থ থেকে তরল পদার্থে এবং তরল পদার্থ থেকে কঠিন পদার্থে রূপান্তর ঘটে তখন তাপ বর্জন করে।

সাধারণত কোনো পদার্থে তাপ প্রয়োগ করলে তাপমাত্রার বৃদ্ধি ঘটে। সুতরাং গতীয় তত্ত্ব অনুসারে পদার্থের অণুগুলোর গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়। কিন্তু সুপ্ততাপে পদার্থের অণুগুলোর স্থিতিশক্তি বৃদ্ধি ঘটে। কঠিন পদার্থে তাপ প্রয়োগে তরলে রূপান্তরিত হওয়ার সময় অণুগুলোর দূরত্ব বৃদ্ধি পায়। কেলাসিত বস্তুর কেলাসিত গঠন ভেঙে যায় কিন্তু অণুগুলোর কেলাসিত গঠন ও পরস্পর হতে দূরে যেতে শক্তির প্রয়োজন হয়।

সুপ্ততাপ এই শক্তি সরবরাহ করে থাকে এবং পরিবর্তিত অবস্থায় পদার্থটির মধ্যে অণুগুলোর স্থিতিশক্তি হিসেবে সঞ্চিত থাকে। আবার দেখা যায় তরল পদার্থ, কঠিন পদার্থে রূপান্ত রিত হবার সময় কেলাস গঠন ও অণুগুলোর আকর্ষণ বলের দিকে কাজ করতে হয়। এই কেলাস গঠন ও আকর্ষণ বলের দিকে কাজের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি সুপ্ততাপ সরবরাহ করে থাকে।

সুপ্ততাপের সংজ্ঞা ঃ একক ভরের কোনো বস্তুর তাপমাত্রার পরিবর্তন না ঘটিয়ে এক অবস্থা হতে অন্য অবস্থায় পরিণত হতে যে পরিমাণ তাপ গ্রহণ বা বর্জন করে তাকে ঐ বস্তুর ঐ অবস্থা পরিবর্তনের সুপ্ততাপ বলা হয়। একে L দ্বারা সূচিত্র করা হয়।

ব্যাখ্যা ঃ মনে করি, m ভরবিশিষ্ট কোনো বস্তু নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো অবস্থার পরিবর্তনের জন্য H পরিমাণ তাপ গ্রহণ বা বর্জন করে; তবে এই অবস্থা পরিবর্তনের জন্য সুপ্ততাপ

একক ঃ সি. জি. এস. (C.G.S.) পদ্ধতিতে সুপ্ততাপের একক ঃ ক্যালরি/গ্রাম (cal/gm). এফ. পি. এস. (F. P. S.) পদ্ধতিতে সুপ্ততাপের একক ঃ ব্রি. তা. এ/পাউন্ড (B.Th.U//b). এম. কে. এস. (M. K. S.) পদ্ধতিতে সুপ্ততাপের একক ঃ কিলোক্যালরি/কিঃ গ্রাম (k.cal/kg). এস. আই (S. I) পদ্ধতিতে সুপ্ততাপের একক ঃ জুল/কিঃ গ্রাম (J / kg). 

সুপ্ততাপের প্রকারভেদ ঃ

সুপ্ততাপ বা লীন তাপ চার প্রকার, যথা ঃ

১। গলনের সুপ্ততাপ (Latent heat of fusion)

২। কঠিনীভবনের সুপ্ততাপ (Latent heat of solidification)

৩। বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ (Latent heat of vaporisation)

৪। ঘনীভবনের সুপ্ততাপ (Latent heat of condensation)। 

১। গলনের সুপ্ততাপ ঃ

সংজ্ঞা ঃ একক ভরের কোনো কঠিন পদার্থকে তার গলনাঙ্কের তাপমাত্রায় রেখে, যে পরিমাণ তাপ প্রয়োগ করলে তাপমাত্রার কোনো পরিবর্তন না ঘটে শুধুমাত্র কঠিন পদার্থ হতে তরল পদার্থে রূপান্তরিত হয় ঐ পরিমাণ তাপকে কঠিন পদার্থের গলনের সুপ্ততাপ বলা হয়। 

ব্যাখ্যা ঃ বরফ গলনের সুপ্ততাপ ৪০ ক্যালরি/গ্রাম। এর অর্থ হচ্ছে যে, 0° সেলসিয়াস তাপমাত্রার 1 গ্রাম বরফকে

সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 1 গ্রাম পানিতে রূপান্তরিত করতে ৪০ ক্যালরি তাপের প্রয়োজন ।

২। কঠিনীভবনের সুপ্ততাপ ঃ

সংজ্ঞা ঃ একক ভরের কোন তরল পদার্থকে তার গলনাঙ্কের তাপমাত্রায় রেখে যে পরিমাণ তাপ হ্রাস করলে তাপমাত্রার কোনো পরিবর্তন না ঘটে শুধুমাত্র তরল পদার্থ হতে কঠিন পদার্থে রূপান্তরিত হয় তবে ঐ পরিমাণ তাপকে তরল পদার্থের কঠিনীভবনের সুপ্ততাপ বলা হয় ৷ 

ব্যাখ্যা ঃ পারদের কঠিনীভবনের সুপ্ততাপ 2.8 ক্যালরি/গ্রাম এর অর্থ হচ্ছে, পারদকে –39° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় (যেহেতু গলনাঙ্ক –39°) 1 গ্রাম পারদকে –39° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 1 গ্রাম কঠিন পারদে রূপান্তর করতে 2.8 ক্যালরি তাপ হ্রাস করা হয় ।

৩। বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ ঃ

সংজ্ঞা ঃ একক ভরের কোনো তরল পদার্থকে তার স্ফুটনাঙ্কের তাপমাত্রায় রেখে যে পরিমাণ তাপ প্রয়োগ করলে তাপমাত্রার কোনো পরিবর্তন না ঘটে শুধুমাত্র তরল পদার্থ হতে বাষ্পে রূপান্তরিত হয় তবে ঐ পরিমাণ তাপকে তরল পদার্থের বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ বলা হয় ।

ব্যাখ্যা ঃ পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ 537 ক্যালরি/গ্রাম এর অর্থ হচ্ছে, 100° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 1 গ্রাম পানিকে →0° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় 1 গ্রাম বাষ্পে পরিণত করতে 537 ক্যালরি তাপের প্রয়োজন হয় ।

৪। ঘনীভবনের সুপ্ততাপ ঃ

সংজ্ঞা ঃ একক ভরের কোনো গ্যাসীয় পদার্থকে তার স্ফুটনাঙ্কে রেখে যে পরিমাণ তাপ হ্রাস করলে তাপমাত্রার কোনো রিবর্তন না ঘটে শুধুমাত্র গ্যাসীয় অবস্থা থেকে তরল পদার্থে রূপান্তর ঘটে তবে ঐ পরিমাণ তাপকে ঘনীভবনের সুপ্ততাপ বলা হয় ।

ব্যাখ্যা ঃ বেনজিনের ঘনীভবনের সুপ্ততাপ 30 ক্যালরি/গ্রাম। এর অর্থ হচ্ছে যে, ৪০° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় নজিনের স্ফুটনাঙ্ক ৪০° সেলসিয়াস) 1 গ্রাম বেনজিন বাষ্পকে ৪০° সেলসিয়াস তাপমাত্রার 1 গ্রাম তরল বেনজিনে রূপান্তর তে 30 ক্যালরি তাপ হ্রাস করা হয়।

আপেক্ষিক তাপ ও সুপ্ততাপের মধ্যে পার্থক্য (Differences between specific heat and latent heat) : 

পক্ষিক তাপ ও সুপ্ততাপের মধ্যে যে সকল পার্থক্য পরিলক্ষিত হয় তা নিম্নে বর্ণনা করা হল :