মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান প্রস্তুতির আজকের পর্বে আমরা চতুর্থ অধ্যায় ‘তাপের ঘটনা সমূহ’ (Thermal Phenomena)-এর সর্বশেষ অংশ নিয়ে আলোচনা করব। তোমরা নিশ্চয়ই খেয়াল করেছ, গরম চায়ের কাপে ধাতব চামচ ডুবিয়ে রাখলে চামচের হাতলটি ধীরে ধীরে গরম হয়ে যায়। কিন্তু কাঠের চামচের ক্ষেত্রে এমনটা হয় না। এর কারণ হলো তাপের পরিবহন। আজকের এই আর্টিকেলে আমরা তাপের পরিবহন (Heat Conduction), তাপ পরিবাহিতাঙ্ক এবং তাপীয় রোধ (Thermal Resistance) সম্পর্কে খুব সহজভাবে জানব।
তাপের পরিবহন (Heat Conduction)
তাপ সঞ্চালনের প্রধানত তিনটি পদ্ধতি আছে— পরিবহন, পরিচলন এবং বিকিরণ। এর মধ্যে কঠিন পদার্থের ভেতরে তাপ মূলত পরিবহন পদ্ধতিতে এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে যায়।
সংজ্ঞা: যে পদ্ধতিতে কোনো পদার্থের উষ্ণতর অংশ থেকে শীতলতর অংশে তাপ পরিবাহিত হয়, কিন্তু পদার্থের কণাগুলোর কোনো স্থানচ্যুতি ঘটে না (অর্থাৎ কণাগুলো নিজের জায়গায় থেকেই পাশের কণাকে তাপ দিয়ে দেয়), তাকে তাপের পরিবহন বলে।
তাপ পরিবাহিতা এবং পরিবাহিতাঙ্ক
সব পদার্থের তাপ পরিবহনের ক্ষমতা সমান নয়। যে পদার্থ যত সহজে তাপ পরিবহন করতে পারে, তার তাপ পরিবাহিতা (Thermal Conductivity) তত বেশি।
- সুপরিবাহী: ধাতুগুলো (যেমন- তামা, লোহা, রুপো) তাপের সুপরিবাহী। ধাতুর মধ্যে রুপোর (Silver) তাপ পরিবাহিতা সবচেয়ে বেশি। অধাতু হলেও হীরের (Diamond) তাপ পরিবাহিতা সবচেয়ে বেশি (রুপোর চেয়েও প্রায় ৫ গুণ বেশি)।
- কুপরিবাহী বা অন্তরক: কাঠ, কাঁচ, প্লাস্টিক, কর্ক হলো তাপের কুপরিবাহী। একটি আদর্শ অন্তরক (Ideal Insulator) পদার্থের তাপ পরিবাহিতাঙ্ক শূন্য (0) হয়।
তাপ পরিবাহিতাঙ্ক (Coefficient of Thermal Conductivity)
ধরি, d বেধ এবং A প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট কোনো পাতের দুই পৃষ্ঠের উষ্ণতা যথাক্রমে θ1 এবং θ2 (θ1 > θ2)। t সময়ে পাতটির মধ্য দিয়ে লম্বভাবে পরিবাহিত তাপের পরিমাণ Q হলে:
Q = kA(θ1 – θ2)t / d
এখানে k হলো একটি ধ্রুবক, যাকে ওই পদার্থের তাপ পরিবাহিতাঙ্ক বলে। এর মান পদার্থের উপাদানের ওপর নির্ভর করে।
একক:
- C.G.S পদ্ধতিতে k-এর একক: cal cm-1 s-1 °C-1
- S.I পদ্ধতিতে k-এর একক: W m-1 K-1 (ওয়াট মিটার-1 কেলভিন-1)
তাপীয় রোধ (Thermal Resistance)
তাপ পরিবহনের সমীকরণটিকে আমরা একটু সাজিয়ে লিখতে পারি:
তাপ প্রবাহের হার (Q/t) = (θ1 – θ2) / (d/kA)
এই সমীকরণটিকে চলতড়িৎ-এর ওহমের সূত্রের (I = V / R) সাথে তুলনা করলে দেখা যায়:
- তাপমাত্রার পার্থক্য (θ1 – θ2) ➔ বিভব পার্থক্যের (V) সমতুল্য।
- তাপ প্রবাহের হার (Q/t) ➔ তড়িৎপ্রবাহমাত্রার (I) সমতুল্য।
- এবং d/kA রাশিটি ➔ বৈদ্যুতিক রোধের (R) সমতুল্য।
তাই d/kA রাশিটিকে তাপীয় রোধ (Thermal Resistance) বলা হয়। যে পদার্থের তাপ পরিবাহিতাঙ্ক (k) যত বেশি, তার তাপীয় রোধ তত কম।
তাপের পরিবহন তথ্যমালা ও ক্যুইজ
নিচের তথ্যমালা বা নলেজ স্লাইডগুলো ভালো করে পড়ো। এখানে তোমাদের জন্য ভৌতবিজ্ঞানের গুরুত্বপূর্ণ সূত্র (যেমন- Q-এর সমীকরণ, k-এর একক) সম্পর্কে তথ্য দেওয়া হয়েছে। এগুলো মনোযোগ দিয়ে পড়লে বা শুনলে তোমার সম্যক ধারনা হয়ে যাবে এবং পরীক্ষার পরিপেক্ষিতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
ক্যুইজ সম্পর্কে: তাপের পরিবহন এবং তাপীয় রোধ সংক্রান্ত এই ক্যুইজটি খেলে মাধ্যমিক পরীক্ষার জন্য নিজেকে প্রস্তুত করো।
Total Slides: 5
তাপের পরিবহন ও পরিবাহিতাঙ্ক বিষয়ক কুইজTotal Questions: 28 | Total Marks: 40