মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান প্রস্তুতির আজকের পর্বে আমরা চতুর্থ অধ্যায় ‘তাপের ঘটনা সমূহ’ (Thermal Phenomena)-এর প্রথম অংশ নিয়ে আলোচনা করব। আমরা সবাই দেখেছি যে রেললাইনের দুটি জোড়ার মুখে একটু ফাঁক রাখা হয়। কিন্তু কেন? কারণ, ট্রেন চলার সময় ঘর্ষণে যে তাপ উৎপন্ন হয়, তাতে লোহার লাইন আকারে বড়ো হয়ে যায়। ফাঁক না থাকলে লাইন বেঁকে দুর্ঘটনা ঘটতে পারে। আজকের এই আর্টিকেলে আমরা কঠিন পদার্থের তাপীয় প্রসারণ এবং দ্বি-ধাতব পাত (Bimetallic Strip) সম্পর্কে খুব সহজভাবে জানব।
কঠিন পদার্থের তাপীয় প্রসারণ
তাপ প্রয়োগ করলে প্রায় সব পদার্থেরই আকার বা আয়তন বাড়ে, একে তাপীয় প্রসারণ বলে। কঠিন পদার্থের যেহেতু নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্য, ক্ষেত্রফল এবং আয়তন আছে, তাই কঠিনের প্রসারণ তিন প্রকারের হয়:
- দৈর্ঘ্য বা রৈখিক প্রসারণ (Linear Expansion): তাপ দিলে কঠিন পদার্থের দৈর্ঘ্য বরাবর যে প্রসারণ হয়। এর গুণাঙ্ককে আলফা (α) দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
- ক্ষেত্র প্রসারণ (Superficial Expansion): তাপ দিলে কঠিন পদার্থের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল যে পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। এর গুণাঙ্ককে বিটা (β) দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
- আয়তন প্রসারণ (Volumetric Expansion): তাপ দিলে কঠিন পদার্থের মোট আয়তন যে পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। এর গুণাঙ্ককে গামা (γ) দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
প্রসারণ গুণাঙ্কের সম্পর্ক ও একক
কঠিন পদার্থের এই তিনটি প্রসারণ গুণাঙ্কের মধ্যে একটি সুন্দর গাণিতিক সম্পর্ক রয়েছে। সম্পর্কটি হলো:
α = β/2 = γ/3
বা, 6α = 3β = 2γ
(অর্থাৎ, আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক হলো দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্কের তিনগুণ)।
মনে রাখবে: প্রসারণ গুণাঙ্কের একক দৈর্ঘ্য বা আয়তনের এককের ওপর নির্ভর করে না। এটি শুধুমাত্র উষ্ণতার এককের ওপর নির্ভর করে। এর C.G.S একক হলো °C-1 এবং S.I একক হলো K-1।
দ্বি-ধাতব পাত (Bimetallic Strip)
সমান দৈর্ঘ্য, প্রস্থ এবং বেধযুক্ত দুটি ভিন্ন ধাতুর পাতকে (যেমন- লোহা এবং পিতল) রিভেট করে খুব শক্তভাবে জুড়ে দিলে যে যুগ্ম পাত তৈরি হয়, তাকে দ্বি-ধাতব পাত বলে।
কী ঘটে? আমরা জানি সব ধাতুর প্রসারণ সমান হয় না। লোহার চেয়ে পিতলের প্রসারণ বেশি। তাই এই পাতকে গরম করলে পিতল বেশি প্রসারিত হতে চায়, কিন্তু লোহার সাথে আটকে থাকায় পাতটি বেঁকে যায় (পিতল বাইরের দিকে বা উত্তল দিকে থাকে)। আবার ঠান্ডা করলেও পাতটি বেঁকে যায়।
ব্যবহার: দ্বি-ধাতব পাতের এই বেঁকে যাওয়ার ধর্মকে কাজে লাগিয়ে ফায়ার অ্যালার্ম (Fire Alarm), ইস্ত্রি বা রেফ্রিজারেটরের থার্মোস্ট্যাট (উষ্ণতা নিয়ন্ত্রক যন্ত্র) তৈরি করা হয়।
কঠিনের তাপীয় প্রসারণ তথ্যমালা ও ক্যুইজ
নিচের তথ্যমালা বা নলেজ স্লাইডগুলো ভালো করে পড়ো। এখানে তোমাদের জন্য প্রসারণ গুণাঙ্ক এবং দ্বি-ধাতব পাতের ব্যবহার সম্পর্কে তথ্য দেওয়া হয়েছে। এগুলো মনোযোগ দিয়ে পড়লে বা শুনলে তোমার সম্যক ধারনা হয়ে যাবে এবং পরীক্ষার পরিপেক্ষিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
ক্যুইজ সম্পর্কে: কঠিন পদার্থের প্রসারণ এবং এর গাণিতিক সম্পর্ক সংক্রান্ত এই ক্যুইজটি খেলে মাধ্যমিক পরীক্ষার জন্য নিজেকে প্রস্তুত করো।
Total Slides: 5
কঠিনের তাপীয় প্রসারণ ও দ্বি-ধাতব পাত বিষয়ক কুইজTotal Questions: 27 | Total Marks: 39