তাপ ও তাপগতিবিদ্যা: তাপমাত্রা, সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট, তাপ সঞ্চালন ও ক্যালরিমিতি | বিসিএস ও চাকরির পদার্থবিজ্ঞান
For competitive job exams (BCS, Bank, Primary), mastering তাপ ও তাপমাত্রা স্কেল তাপ সঞ্চালন is essential for scoring high. In this comprehensive study guide, all core rules, classification charts, and solved previous exam questions of তাপ ও তাপমাত্রা স্কেল তাপ সঞ্চালন are explained below.
Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!তাপ হলো এক প্রকার শক্তি যা কোনো বস্তুর ঠান্ডা বা উষ্ণতার অনুভূতি জন্মায় এবং তাপমাত্রা হলো বস্তুর তাপীয় অবস্থা যা নির্ধারণ করে বস্তুটি অন্য বস্তুর সংস্পর্শে এলে তাপ দেবে না নেবে। বিসিএস পরীক্ষায় স্কেল রূপান্তর, পানির ব্যতিক্রমী প্রসারণ এবং তাপ সঞ্চালন থেকে নিয়মিত প্রশ্ন আসে।
১. তাপ ও তাপমাত্রা স্কেল তাপ সঞ্চালন: তাপ বনাম তাপমাত্রা
- তাপ (Heat): বস্তুর অণুগুলোর মোট গতিশক্তির পরিমাপ। এসআই একক: জুল (Joule, J)। সিজিএস একক: ক্যালরি ($1 ext{ calorie} = 4.2 ext{ Joule}$)।
- তাপমাত্রা (Temperature): অণুগুলোর গড় গতিশক্তির পরিমাপ। এসআই একক: কেলভিন (Kelvin, K)।
—
২. তাপমাত্রা পরিমাপের স্কেল ও রূপান্তর সূত্র
প্রধান তিনটি তাপমাত্রা স্কেল: সেলসিয়াস ($C$), ফারেনহাইট ($F$) এবং কেলভিন ($K$)।
স্কেল রূপান্তরের সার্বজনীন সমীকরণ:
$$ rac{C}{5} = rac{F – 32}{9} = rac{K – 273}{5}$$
ইনফোগ্রাফিক মেমোরি কার্ড: তাপমাত্রার স্পেশাল মান ও পরীক্ষা ট্রিক
– কোন তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেল সমান মান প্রদর্শন করে?
– উত্তর: $-40^circ$ (মাইনাস ৪০ ডিগ্রি)।
– পরম শূন্য তাপমাত্রা (Absolute Zero Temperature):
– $0 ext{ K}$ বা $-273.15^circ ext{C}$। এই তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন ও চাপ তাত্ত্বিকভাবে শূন্য হয় এবং আণবিক গতি সম্পূর্ণ স্তব্ধ হয়ে যায়।
– স্বাভাবিক মানবদেহের তাপমাত্রা:
– $98.4^circ ext{F}$ (বা প্রায় $36.9^circ ext{C}$ বা $37^circ ext{C}$)।
– পানির স্ফুটনাঙ্ক: $100^circ ext{C} = 212^circ ext{F} = 373 ext{ K}$।
– পানির হিমাঙ্ক বা গলনাঙ্ক: $0^circ ext{C} = 32^circ ext{F} = 273 ext{ K}$।
৩. পানির ব্যতিক্রমী প্রসারণ ও জলজ জীবের টিকে থাকা
সাধারণ তরল পদার্থ ঠান্ডা করলে সংকুচিত হয় এবং ঘনত্ব বাড়ে। কিন্তু পানির ক্ষেত্রে এর একটি ব্যতিক্রম লক্ষ্য করা যায়:
- $0^circ ext{C}$ থেকে $4^circ ext{C}$ পর্যন্ত পানিকে উত্তপ্ত করলে তা প্রসারিত না হয়ে সংকুচিত হয়।
- $4^circ ext{C}$ তাপমাত্রায় পানির ঘনত্ব সর্বাধিক ($1 ext{ g/cm}^3$ বা $1000 ext{ kg/m}^3$) এবং আয়তন সর্বনিম্ন হয়।
- শীতপ্রধান দেশে মাছের বেঁচে থাকা: তীব্র শীতে পুকুর ও হ্রদের উপরের পৃষ্ঠের পানি $0^circ ext{C}$ এ বরফ হয়ে গেলেও বরফের তাপ অপরিবাহিতা এবং নিচের পানি $4^circ ext{C}$ এ থাকায় জলজ প্রাণীরা শীতের মধ্যেও হ্রদের তলদেশে নিরাপদে বেঁচে থাকে।
—
৪. তাপ সঞ্চালনের তিন পদ্ধতি
1. পরিবহন (Conduction):
- কঠিন মাধ্যমে অণুগুলোর স্থান পরিবর্তন ছাড়াই এক অণু থেকে অন্য অণুতে তাপ সঞ্চালিত হয়। ধাতব চামচ গরম তরলে রাখলে হাতল গরম হয়ে যায়।
2. পরিচলন (Convection):
- তরল ও বায়বীয় মাধ্যমে অণুগুলোর বাস্তব স্থান পরিবর্তনের মাধ্যমে তাপ সঞ্চালিত হয়। যেমন: পানি ফুটানো, সমুদ্র বায়ু ও স্থল বায়ুর প্রবাহ।
3. বিকিরণ (Radiation):
- কোনো জড় মাধ্যম ছাড়াই তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের আকারে তাপ সঞ্চালিত হয়। যেমন: সূর্য থেকে পৃথিবীতে তাপ আসা। শূন্য মাধ্যমে কেবল বিকিরণই কাজ করে।
—
বিগত বিসিএস ও চাকরির প্রশ্নব্যাংক
১. কোন তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেল একই পাঠ দেয়?
- উত্তর: -৪০ ডিগ্রি (-40°) [৪৪তম বিসিএস, ৩৩তম বিসিএস]।
২. পানির ঘনত্ব কোন তাপমাত্রায় সবচেয়ে বেশি?
- উত্তর: ৪ ডিগ্রি সেলসিয়াসে ($4^circ ext{C}$) [৪৩তম বিসিএস, ৩৫তম বিসিএস]।
৩. সূর্য থেকে পৃথিবীতে তাপ আসে কোন পদ্ধতিতে?
- উত্তর: বিকিরণ পদ্ধতিতে (Radiation) [৪১তম বিসিএস, ২৭তম বিসিএস]।
৪. পরম শূন্য তাপমাত্রা কত?
- উত্তর: -২৭৩.১৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস বা ০ কেলভিন [৪০তম বিসিএস]।
৫. স্বাভাবিক অবস্থায় মানুষের শরীরের তাপমাত্রা কত ফারেনহাইট?
- উত্তর: ৯৮.৪°F (বা প্রায় ৩৭°C) [৩৮তম বিসিএস]।