তাপ ও তাপগতিবিদ্যা

তাপ ও তাপগতিবিদ্যা

তাপ ও তাপগতিবিদ্যা পদার্থবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ শাখা, যা তাপশক্তি, তাপমাত্রা, কার্য এবং শক্তির স্থানান্তর নিয়ে আলোচনা করে। তাপ এক প্রকার শক্তি যা তাপমাত্রার পার্থক্যের কারণে প্রবাহিত হয় (SI একক জুল, J) ।

তাপ (Heat)

তাপ এক প্রকার শক্তি যা ঠাণ্ডা বা গরমের অনুভূতি জাগায়।

একক: তাপ শক্তির একটি রূপ। তাই আন্তর্জাতিক (S.I) পদ্ধতিতে তাপের একক জুল (J)। সিজিএস পদ্ধতিতে তাপের একক ক্যালরি। এক গ্রাম পানির তাপমাত্রা 1° সেলসিয়াস বৃদ্ধির জন্য যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন, তাকে 1 ক্যালরি তাপ বলে।

1 ক্যালরি (cal) =4.2 জুল (j)

তাপমাত্রা বা উষ্ণতা ( Temperature)

তাপমাত্রা হচ্ছে কোন বস্তুর তাপীয় অবস্থা যা নির্ধারণ করে ঐ বস্তুটি অন্য বস্তুর তাপীয় সংস্পর্শে এসে বস্তুটি তাপ গ্রহণ করবে না বর্জন করবে।

একক: আন্তর্জাতিক পদ্ধতিতে (SI) তাপমাত্রার একক কেলভিন (K)। সিজিএস পদ্ধতিতে উষ্ণতার একক হলো ডিগ্রি সেলসিয়াস (C)।

সেলসিয়াস, ফারেনহাইট এবং কেলভিন স্কেলের মধ্য সম্পর্ক

$\frac{C}{5}=\frac{F-32}{9}=\frac{K-273}{5}$

সেন্টিগ্রেড স্কেলে তাপমাত্রার পরিবর্তন = কেলভিন স্কেলে তাপমাত্রার পরিবর্তন। উদাহরণ: সেন্টিগ্রেড স্কেলে তাপমাত্রা 15° পরিবর্তিত হলে কেলভিন স্কেলে 15° তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়।

তাপমাত্রার বিভিন্ন স্কেলের তুলনামূলক চিত্র

পরম শূন্য তাপমাত্রা ( Absolute zero temperature)

যে তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়ে যায়, তাকে পরম শূন্য তাপমাত্রা বলে। - ২৭৩০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রাকে পরম শূন্য তাপমাত্রা বলা হয়। পরমশূন্য তাপমাত্রাকে সর্বনিম্ন তাপমাত্রা বা চরম শূন্য তাপমাত্রা বা চরম শীতলতাও বলা হয়।

0° সেলসিয়াস = - 273° কেলভিন = 459.4° ফারেনহাইট

তাপমাত্রার কেলভিন স্কেলে 'শূন্য' ডিগ্রি সবচেয়ে বেশি ঠাণ্ডা।

প্রমাণ তাপমাত্রা এবং চাপ (Standard Temperature and Pressure)

০°C তাপমাত্রা বা ২৭৩K তাপমাত্রাকে প্রমাণ তাপমাত্রা বলে। ৭৬৯ মিলিমিটার বা ৭৬ সেন্টিমিটার পারদচাপকে প্রমাণ চাপ বলে।

NTP = Normal Temperature & Pressure

ক্লিনিক্যাল থার্মোমিটার (Clinical Thermometer)

যে থার্মোমিটারের সাহায্যে শরীরের তাপমাত্রা মাপা হয় তাকে ক্লিনিক্যাল থার্মোমিটার বলে। এই থার্মোমিটারে ফারেনহাইট (F) স্কেল ব্যবহার করা হয়। ক্লিনিক্যাল থার্মোমিটারে 95 - 110° ফা. পর্যন্ত দাগ কাঁটা থাকে। মানব দেহের স্বাভাবিক উষ্ণতা 98.4° ফারেনহাইট বা 36.9° সেলসিয়াস।

পদার্থের তাপজনিত প্রসারণ (Thermal Expantion of Material)

কঠিন পদার্থের পদার্থের প্রসারণ তিন প্রকার হয়; যথা- দৈর্ঘ্য প্রসারণ, ক্ষেত্র প্রসারণ এবং আয়তন প্রসারণ। কিন্তু তরল এবং বায়বীয় পদার্থের প্রসারণ বলতে এদের আয়তন প্রসারণকে বুঝায়। সামান্য কিছু ব্যতিক্রম ছাড়া সকল পদার্থই তাপ প্রয়োগে প্রসারিত এবং তাপ অপসারণ করলে সংকুচিত হয়। গ্যাসীয় পদার্থের চেয়ে তরল পদার্থের প্রসারণ অপেক্ষাকৃত কম এবং কঠিন পদার্থের প্রসারণ হয় সবচেয়ে কম। তাপ প্রয়োগে পদার্থের প্রসারণের ক্রম: বায়বীয় পদার্থ > তরল পদার্থ > কঠিন পদার্থ ।

প্রসারণের কয়েকটি উদাহরণ

১. মাঝখানে গোলাকার ছিদ্রবিশিষ্ট একটি প্লেটকে উত্তপ্ত করলে প্লেটের প্রসারণের ফলে মাঝখানের ছিদ্রটির ব্যাস কমবে।

২. পুরু কাচের গ্লাসে গরম পানীয় ঢাললে গ্লাসটি ফেটে যায়। গ্লাসে গরম পানীয় ঢালার ফলে ঐ গ্লাসের ভিতরের অংশ গরম পানির সংস্পর্শে প্রসারিত হয়। কিন্তু কাচ তাপর কুপরিবাহক বলে ঐ তাপ বাহিরের অংশে সঞ্চালিত হতে পারে না। তাই ভিতরের অংশ প্রসারিত হলেও বাহিরের অংশ প্রসারিত হতে পারে না। ফলে গ্লাসের ভিতর ও বাহিরে অসম আয়তন প্রসারণের জন্য গ্লাসটি ফেটে যায়।

৩. সূর্যের তাপে বা যখন ট্রেন চলে তখন চাকার ঘর্ষণের ফলে উৎপন্ন তাপে রেললাইন প্রসারিত হয়। ফিসপ্লেট দ্বারা রেললাইনের দুইটি রেলকে সংযুক্ত করা হলেও দুটি রেলের সংযোগস্থলে ফাঁক রাখা হয়, যাতে রেললাইন প্রসারণের জন্য যথেষ্ট জায়গা পায়। এরূপ ফাঁক না রাখলে এই প্রসারণের ফলে লাইন বেঁকে গিয়ে মারাত্মক দুর্ঘটনা ঘটার সম্ভাবনা থাকে।

৪. বিদ্যুৎ ও টেলিফোনের তার ঝুলিয়ে টানা হয়। কারণ তাপমাত্রা হ্রাস পেলে ধাতব তার সঙ্কুচিত হয়। তারগুলো যদি টান টান থাকে তাহলে শীতকালে সঙ্কোচনের ফলে ছিড়ে যেতে বা পোস্ট ভেঙ্গে যেতে পারে, তাই তারগুলো ঢিলা রাখা হয় যেন ছিঁড়ে না যায়।

৫. একখণ্ড পাথরকে উত্তপ্ত করলে পাথরের ভেতরের অংশ থেকে বাহিরের আবরণ বেশি উত্তপ্ত ও প্রসারিত হয়, তাই ফেটে যায়।

পানির ব্যতিক্রমী প্রসারণ (Anomalous expansion of water)

তরল পদার্থে তাপ প্রয়োগ করলে তার আয়তন বাড়ে, তাপ অপসারণ করলে আয়তন কমে। কিন্তু ০° সে. তাপমাত্রার পানিকে উত্তপ্ত করলে এর আয়তন বাড়ে না বরং কমে। ৪° সে. তাপমাত্রা পর্যন্ত এরূপ ঘটে। ৪° সে. তাপমাত্রার পানিতে গরম বা ঠাণ্ডা যাই করা হোক না কেন তা প্রসারিত হয়। এটি তরল পদার্থের প্রসারণের সাধারণ নিয়মের ব্যতিক্রম। তাই পানির এ প্রসারণকে ব্যতিক্রমী প্রসারণ বলে। ৪° সেলসিয়াল উষ্ণতায় পানির ঘনত্ব তাই সবচেয়ে বেশি। পানির এ ব্যতিক্রমী প্রসারণের জন্য শীতপ্রধান দেশে পুকুর, নদী বা সাগরের জলজ জীবেরা বেচে থাকতে পারে। পানির ব্যতিক্রমী প্রসারণের জন্য পুকুর, নদী বা সাগরের সমস্ত পানি জমে বরফ হয়ে যায় না। উপরে বরফ জমে গেলেও নিচে ৪° সে. তাপমাত্রার পানি থেকে যায় বলে জলজ জীবের পক্ষে বেচে থাকা সম্ভব হয়।

গলনাঙ্কের উপর চাপের প্রভাব (Effect of pressure on Melting point)

তাপ প্রয়োগে কোনো কঠিন পদার্থ তরলে পরিণত হওয়াকে গলন বলে। কোনো কঠিন পদার্থকে তাপ দিলে প্রথমে তার উষ্ণতা বাড়তে থাকে। একটি নির্দিষ্ট উষ্ণতায় কঠিন পদার্থ গলতে শুরু করে। যতক্ষণ পর্যন্ত সমস্ত কঠিন পদার্থ তরলে পরিণত না হয় ততক্ষণ পর্যন্ত এ উষ্ণতা স্থির থাকে। এ নির্দিষ্ট উষ্ণতাকে কঠিন পদার্থের গলনাঙ্ক বলে। যেমন: স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে বরফের গলনাঙ্ক ০° সেলসিয়াস বা ৩২° ফারেনহাইট।

অধিকাংশ পদার্থের কঠিন অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় রূপান্তরের সময় আয়তন বৃদ্ধি পায়। পক্ষান্তরে তরল অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় রূপান্তরের সময় আয়তন কমে যায়। তবে কিছু কিছু ক্ষেত্রে ব্যতিক্রমও দেখা যায়। যেমন: বরফ ( পানি), ঢালাই,লোহা,পিতল,বিসমাথ,অ্যান্টিমনি ইত্যাদি। এসব পদার্থ কঠিন থেকে তরল অবস্থায় রূপান্তরিত হলে আয়তন কমে যায় আর তরল অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় রূপান্তরের সময় আয়তন বেড়ে যায়। কঠিন হতে তরলে রপান্তরের সময় যেসব পদার্থের আয়তন বৃদ্ধি পায়, চাপ বাড়লে ঐই সকল পদার্থ গলনাঙ্ক বেড়ে যায়। আর যেসব পদার্থ কঠিন হতে তরলে রূপান্তরের সময় আয়তন হ্রাস পায়,চাপ বাড়ালে ঐই সকল পদার্থ গলনাঙ্ক কমে যায়।

পুন:শিলীভবন (REGELATION)

দুই টুকরো বরফে একত্রে ধীরে চাপ দিলে ওরা জোড়া লেগে যায়। যখন বরফ টুকরো দুইটির উপর চাপ দেয়া হয়, তখন তাদের সংযোগস্থলে গলনাঙ্ক ০° সে. এর নিচে নেমে আসে। কিন্তু সংযোগস্থলের তাপমাত্রা ০° থাকায় ঐ জায়গায় বরফ গলে যায়। এখন যেই চাপ অসাধারণ করা হয়, তখন গলনাঙ্ক আবার ০° সে. এ চলে আসে; ফলে সংযোগস্থলের বরফ গলা পানি জমাট বেধে টুকরো দুটিকে জুড়ে দেয়। এভাবে চাপ দিয়ে কঠিন বস্তকে তরলে পরিণত করে ও চাপ হ্রাস করে আবার কঠিন অবস্থায় আনাকে পুনঃশিলীভবন বলে।

স্ফুটনাঙ্কের উপর চাপের প্রভাব (Effect of pressure on Boiling point)

তাপ দিলে তরল পদার্থের উষ্ণতা বাড়তে শুরু করে। একটি নির্দিষ্ট উষ্ণতায় তরল পদার্থ ফুটতে শুরু করে এবং বাষ্পে পরিণত হতে থাকে। যতক্ষণ পর্যন্ত সম্পূর্ণ তরল বাষ্পে পরিণত না হয় ততক্ষণ ঐ উষ্ণতা স্থির থাকে। ঐ নির্দিষ্ট উষ্ণতাকে তরল পদার্থের স্ফুটনাংক বলে। যেমন: স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পানির স্ফুটনাংক ১০০° সেলসিয়াস বা ২১২° ফারেনহাইট। স্ফুটন শুরু হওয়ার পর ৩০ মিনিট ধরে স্ফুটন করলে পানি জীবাণুমুক্ত হয়।

খোলা পাত্রে রাখা তরলের ওপরে কিছু বাষ্প থাকে । পাত্রটি যদি শূন্যস্থানে থাকত তাহলে তরলের উপরিস্থিতি বাষ্পকে ঠেকিয়ে রাখার মতো কোনো চাপ থাকত না, ফলে সমস্ত তরল বাষ্প হয়ে যেত। কিন্তু বাস্তবে বায়ুচাপ তরলের বাষ্প অনুগুলোকে ছড়িয়ে পড়তে দেয়না। কক্ষ তাপমাত্রা পানির বাষ্পচাপ বায়ুর চাপের তুলনায় কম হয়, এই কারণে পানির বাষ্প বায়ুর অনুগুলোকে সরিয়ে মুক্ত হতে পারে না কিন্তু তাপমাত্রা যতই বাড়ানো হয়, পানির গড়গতি শক্তি বৃদ্ধি পায় অর্থাৎ আরও বেশি সংখ্যক অনু বাষ্পে যেতে পারে। এইভাবে যতই তরলের বাষ্প মুক্ত হতে থাকে, তরলস্থিত বাতাসের অনুগুলোকে সরিয়ে মুক্ত হতে পারে। এইভাবে যতই তরলের বাষ্প মুক্ত হতে থাকে, তরলস্থিত অনুও একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়। সেই তাপমাত্রাকে তরলের স্ফুটনাঙ্ক বলে। এজন্য চাপ বাড়ালে তরলের স্ফুটনাঙ্ক বেড়ে যায় এবং চাপ কমলে স্ফুটনাঙ্ক কমে যায়। স্বাভাবিক বায়ুমন্ডলীয় চাপে পানির স্ফুটনাঙ্ক ১০০° সে.। কিন্তু বায়ুর চাপ কম থাকায় এভারেস্ট পর্বতের উপর পানির স্ফুটনাঙ্ক কম বলে কম তাপমাত্রায় পানি ফুটতে শুরু করে, কিন্তু মাছ,মাংস,ডিম প্রভৃতি দ্রুত সিদ্ধ হয়না। এজন্য সুউচ্চপাহাড় বা পরবর্তের চূড়ায় রান্না করা দূরহ হয়ে পড়ে। ঢাকনা দেয়া পাত্র বা প্রেসার কুকার ব্যবহার করে এই অসুবিধা কাটানো যায়। প্রেসার কুকার উচ্চটাপে পানি স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি পায়। ফলে রান্না তাড়াতাড়ি হয়। পৃথিবীপৃষ্ঠ হতে যত উপরে উঠা যায় তত বায়ুর চাপ কমতে থাকে । কাজেই উপরে উঠলে দেহের ভেতরের চাপ বাহিরের বায়ুর চাপ অপেক্ষা অধিক হলে দেহের রক্তনালীতে প্রচন্ড চাপ পড়ে। এ চাপে নাক – মুখ দিয়ে রক্ত বের হয়ে আসে। এ জন্য পর্বত আরোহীকে আটসাট পোশাক পরিধান করতে হয়।

সমুদ্রতলে এবং ভূ-পৃষ্ঠ হতে ২ মাইল উঁচুতে (যেমন- পাহাড়ে) বায়ুতে অক্সিজেনের শতকরা সঙযুক্তি প্রায় সমান (২১%)। কিন্তু ভূ-পৃষ্ঠ হতে ২ মাইল বায়ুমন্ডলীয় চাপ সমুদ্রতলের বায়ুমন্ডলীয় চাপ অপেক্ষা ৩০% কম অর্থাৎ উঁচু স্থানে বায়ুর অণুসমূহ পরস্পর হতে দূরে অবস্থান করে চাপ কম হওয়ায় বায়ু হতে কম অক্সিজেন শরীরের রক্তনালীতে প্রবেশ করে। ফলে শ্বাস কষ্ট হয়। এজন্য পর্বত আরোহীরা উঁচু পর্বতে উঠতে গেলে সিলিন্ডারে করে অক্সিজেন নিয়ে যায়।

বাষ্পীভবন (Vaporization)

কোনো পদার্থের তরল অবস্থা থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তনকে বাষ্পীভবন বলে। সাধারণত দুভাবে বাষ্পীভবন সংঘটিত হয়। যথা- (ক) স্বতঃবাষ্পীভবন (Evaporation) (খ) স্ফুটন (Boiling)

বাষ্পীভবনের কয়েকটি উদাহরণ

১. মাটির কলসীর গায়ে অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ছিদ্র থাকে। এসব ছিদ্র দিয়ে পানি কলসীর উপরিতলে এসে পৌঁছে এবং পানি বাষ্পায়ন ঘটে। বাষ্পায়নের প্রয়োজনীয় সুপ্ততাপ কলসীর পানি হতে গৃহীত হয়। ফলে তাপ হারিয়ে কলসীর পানি শীতল হয়।

২. ফ্যান চালালে আমরা ঠাণ্ডা অনুভব করি কারণ ফ্যান শরীর থেকে বাষ্পীভবনের হার বাড়িয়ে দেয়।

৩. ভিজাকাপড় গায়ে রাখলে কাপড়ের পানি ধীরে ধীরে বাষ্পীভূত হতে থাকে। এ বাষ্পীভবনের জন্য প্রয়োজনীয় সুপ্ততাপ শরীর হতে গৃহীত হয়। ফলে শরীরের তাপমাত্রা কমে যায়। বেশিক্ষণ শরীরে বাষ্পীভবন হলে শরীর ঠাণ্ডা হয়ে যায় এবং সর্দি হওয়ার সম্ভাবনা থাকে।

তাপ সঞ্চালন (Transmission of Heat)

তাপ সঞ্চালন হল তাপের স্থান পরিবর্তন, যা সর্বদা উচ্চ তাপমাত্রা বিশিষ্ট স্থান হতে নিম্ন তাপমাত্রা বিশিষ্ট স্থানে প্রবাহিত হয়।- তাপ তিন পদ্ধতিতে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে সঞ্চালিত হতে পারে। যথা: পরিবহন, পরিচলন এবং বিকিরণ।

পরিবহন (Conduction)

যে পদ্ধতিতে পদার্থের অণুগুলো তাদের নিজস্ব স্থান পরিবর্তন না করে শুধু স্পন্দনের মাধ্যমে এক অণু পার্শ্ববর্তী অণুকে তাপ প্রদান করে পদার্থের উষ্ণতর অংশ হতে শীতলতর অংশে তাপ সঞ্চালিত করে সেই পদ্ধতিকে পরিবহন পদ্ধতি বলে।

তাপের পরিবহনের উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হলো-

১. জড় মাধ্যমের প্রয়োজন হয়, তাই শূন্যস্থানের তাপের কোনো পরিবহন হয় না। এ পদ্ধতিতে মাধ্যম উত্তপ্ত হয় কিন্তু মাধ্যমের কণাগুলোর স্থানচ্যুতি ঘটে না।

২. পরিবহন তাপ সঞ্চালনের ধীরতম পদ্ধতি।

৩. সাধারণত কঠিন পদার্থে এ পদ্ধতিতে তাপ সঞ্চালিত হয়। কঠিন পদার্থের মধ্যে দিয়ে তাপের পরিবহন সবচেয়ে বেশি হয়, তরলে তার চেয়ে কম, বায়বীয় পদার্থে অত্যন্ত কম। তাপ পরিবাহকত্বের মান পরিবাহকের উপাদান উপর নির্ভর করে। তামা সর্বোত্তম তাপ পরিবাহক। সাধারণত তাপ সুপরিবাহী পদার্থ বিদ্যুৎ সুরিবাহী হয়। মিকা এর ব্যতিক্রম। মিকা উত্তম তাপ পরিবাহক হলেও বিদ্যুৎ কুপরিবাহী।

পরিচলন (Convection)

যে পদ্ধতিতে তাপ কোন পদার্থের অনুগুলোর চলাচল দ্বারা উষ্ণতর অংশ থেকে শীতলতর অংশে সঞ্চালিত হয় তাকে পরিচলন পদ্ধতি বলে।

তাপের পরিচলনের উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হলো-

১. জড় মাধ্যমের প্রয়োজন হয়। মাধ্যম উত্তপ্ত হয় এবং মাধ্যমের কণাগুলোর স্থানচ্যুতি ঘটে।

২. এটি পরিবহনের চেয়ে অপেক্ষাকৃত দ্রুত পদ্ধতি।

৩. তরল ও বায়বীয় পদার্থে তাপ সঞ্চালিত হয়।

বিকিরণ (Radiation)

যে পদ্ধতিতে তাপ জড় মাধ্যমের সাহায্য ছাড়াই তাড়িত চৌম্বক তরঙ্গের আকারে উষ্ণ বস্তু থেকে শীতল বস্তুতে সঞ্চালিত হয়, তাকে বিকিরণ পদ্ধতি বলে।

তাপের বিকিরণের উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হলো-

১. জড় মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না।

২. তাপ সঞ্চালনের দ্রুততম প্রক্রিয়া বিকিরণ। তাপ তাড়িত চৌম্বক তরঙ্গ আকারে সরলরেখায় আলোর বেগে সঞ্চালিত হয়।

৩. বায়বীয় ও শূন্য মাধ্যমে তাপ সঞ্চালিত হয়। শূন্যস্থান (Vaccum) এ তাপ বিকিরণ পদ্ধতিতে সঞ্চারিত হয়।

তাপের সঞ্চালনের উদাহরণ-

১. তাপের পরিবহনের জন্য চুলার উপর রাখলে অ্যালুমিনিয়ামের তৈরি কেটলির হাতল গরম হয়।

২. রান্না করার হাড়ি-পাতিল সাধারণত অ্যালুমিনিয়ামের তৈরি হয়। এর প্রধান কারণ এতে দ্রুত তাপ সঞ্চারিত হয়ে খাদ্যদ্রব্য তাড়াতাড়ি সিদ্ধ হয়।

৩. শীতকালে সুতোর কাপড়ের চেয়ে পশমের কাপড় পরলে বেশি গরম অনুভূত হয়। কারণ পশম তাপের কুপরিবাহী। পশমের মধ্যে অনেক আঁশ আলগাভাবে থাকে। তাই পশমের ফাঁকে ফাঁকে অনেক বেশি পরিমাণ বাতাস আটকে থাকতে পারে। আবার বাতাসও তাপের কুপরিবাহী। তাই পশমের পোশাক পরলে পশম এবং এর মধ্যে আটকে থাকা বায়ু আমাদের শরীরের তাপ বেরিয়ে যেতে বাধা দেয়। এ জন্য শরীর গরম থাকে। সুতোর কাপড়ের আঁশগুলো আলগাভাবে থাকে না। তাই সুতোর ফাঁকে বায়ুস্তর, আটকে থাকতে পারে না। ফলে শরীরের তাপ সহজেই বেরিয়ে যেতে পারে। এ জন্য শীতকালে সুতোর কাপড় পরলে ঠাণ্ডা অনুভূত হয়।

৪. শীতে শরীর কাঁপে কারণ শরীরের তাপের চেয়ে বাহিরের তাপ কম।

৫. সূর্য থেকে বিকিরণ পদ্ধতিতে পৃথিবীতে তাপ আসে।

৬. আগুনের পাশের কোনো স্থান থেকে একই দূরত্বে ঠিক উপরে বেশি গরম লাগে কারণ আগুনের পাশের কোনো স্থানে তাপ শুধু বিকিরণ পদ্ধতিতেই সঞ্চালিত হয়। কিন্তু একই দুরত্বে উপরের কোনো স্থানে তাপ বিকিরণ পদ্ধতি ছাড়াও পরিচলন পদ্ধতিতেও সঞ্চালিত হয়। কাজেই একই দূরত্বে পাশের কোন স্থান থেকে উপরের কোনো স্থানে দুই পদ্ধতিতে তাপ সঞ্চালিত হওয়ায় বেশি তাপ সঞ্চালিত হয়। ফলে পাশের কোন স্থান থেকে একই দূরত্বে ঠিক উপরে বেশি গরম লাগে।

৭. একটি জ্বলন্ত বৈদুতিক বাতি গরম থাকে, কারণ ভিতরের ফিলামেন্ট থেকে বিকিরণ পদ্ধতিতে বাতির গায়ে তাপ যায়।

৮. মেঘলারাত্রি অপেক্ষা মেঘহীন রাত্রি শিশির জমার জন্য অধিক অনুকূল। কারণ দিবাভাগে ভূ-পৃষ্ঠ তাপ শোষণ করে এবং রাত্রিকালে ভূ-পৃষ্ঠ তাপ বিকিরণ করে শীতল হয়। মেঘ তাপরোধী পদার্থ। তাই মেঘলারাত্রিতে ভূপৃষ্ঠ থেকে বিকীর্ণ তাপ মেঘের মধ্যে দিয়ে উর্ধ্বাকাশে যেতে পারে না উপরন্তু মেঘ দ্বারা প্রতিফলিত হয়ে ভূ-পৃষ্ঠে ফিরে আসে। ফলে ভূ-পৃষ্ঠ ঠাণ্ডা থাকে না এবং শিশির জমে না।

পক্ষান্তরে মেঘহীন রাত্রিতে ভূপৃষ্ঠ থেকে বিকীর্ণ তাপ উর্ধ্বাকাশে চলে যায়। ফলে ভূ-পৃষ্ঠ শীতল হয় এবং শিশির জমার জন্য অধিক অনুকূল পরিবেশ তৈরি হয়।

৯. টিন বেশি মাত্রায় তাপ বিকিরণ করে বলে টিনের ঘরে বেশি গরম লাগে।

তাপের শোষণ এবং বিকিরণ ( Heat absorption and radiation)

কালো রঙের বস্তুর তাপ বিকিরণ এবং শোষণ ক্ষমতা সবচেয়ে বেশি। এজন্য গ্রীষ্মকালে কালো কাপড় পরিধান করা কষ্টদায়ক। কালো রঙ অধিক তাপ শোষণ করে বলে ছাতার কাপড়ের রঙ সাধারণত কালো হয়্ তাপ বিকিরণ ক্ষমতা অধিক বলে কালো রঙের কাপে চা তাড়াতাড়ি ঠান্ডা হয়। সাদা রঙের বস্তু রতাপ বিকিরণ এবং শোষণ ক্ষমতা সবচেয়ে কম। এজন্য গ্রীষ্মকালে সাদা কাপড় পরিধান করা আরামদায়ক। তাপের বিকিরণ থেকে বাঁচার জন্য শহরের রাষ্তায় ট্রাফিক পুলিশ সাধারণ সাদা ছাতা ও জামা ব্যবহার করে। তাপ বিকিরণ ক্ষমতা কম বলে সাদা রঙের কাপে চা বেশিক্ষণ গরম থাকে।

আপেক্ষিক তাপ (Specific Heat)

কোনো বস্তুর 1 কেজি (Kg) ভরের তাপমাত্রা 1 কেলভিন (K) বাড়াতে যে তাপের প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ বস্তুর উপাদানের আপেক্ষিক তাপ বলে। আপেক্ষিক তাপের একক জুল/ কেজি-কেলভিন (JKg^-1K^-1)। যেমন: পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 JKg^-1K^-1, দুধের আপেক্ষিক তাপ 3930 JKg^-1K^-1। অন্যান্য পদার্থের তুলনায় পানির আপেক্ষিক তাপ অনেক বেশি। অনেক তাপ শোষণ করলেও পানির উষ্ণতা অল্প বৃদ্ধি পায়। পানির উচ্চ আপেক্ষিক তাপের জন্যই মোটরগাড়ির ইঞ্জিনকে ঠাণ্ডা রাখার জন্য পানি ব্যবহৃত হয়।

তাপধারণ ক্ষমতা (Heat Capacity)

কোন বস্তুর তাপমাত্রা 1K বাড়াতে যে তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ঐ বস্তুর তাপধারণ ক্ষমতা বলে। তাপধারণ ক্ষমতার একক জুল/ কেলভিন। (Jk^-1)।

তাপধারণ ক্ষমতা = ভর $\times$ আপেক্ষিত তাপ।

তাপ ইঞ্জিন ( Heat Engine)

যে যন্ত্র তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে তাকে তাপ ইঞ্জিন বলে। যেমন: বাষ্পীয় ইঞ্জিন, পেট্রোল ইঞ্জিন, ডিজেল ইঞ্জিন ইত্যাদি ।

এক নজরে তাপীয় ইঞ্জিনসমূহ

পেট্রোল ইঞ্জিন (Petrol Engine)

পেট্রোল ইঞ্জিনে কার্বুরেটর থাকে। কারবুরেটরে পেট্রোলকে বাষ্পে রূপান্তরিত করা হয়। এই পেট্রোল বাষ্পকে যথাযথ অনুপাতে বায়ুর সাথে মিশিয়ে বিস্ফোরক গ্যাসে পরিণত করা হয়। এই মিশ্রণ ইঞ্জিনের জ্বালানি হিসেবে কাজ করে। পেট্রোল ইঞ্জিন একটি চতুর্ঘাত ইঞ্জিন। এ ইঞ্জিনে পিস্টনের দু'বার সামনে এবং দু'বার পিছনে এই চারবার গতির সময়ে মাত্র একবার জ্বালানি সরবরাহ করা হয় বলে এই ইঞ্জিনটিকে চতুর্ঘাত ইঞ্জিন বলে। ১৮৮৬ সালে ড. অটো সর্বপ্রথম সফলতার সাথে এই ইঞ্জিন চালু করেন বলে চক্রের পরপর চারটি ঘাতের ক্রিয়াকে অটোচক্র বলে। পেট্রোল ইঞ্জিনের দক্ষতা প্রায় ৩০%। মোটরগাড়ি, লঞ্চ, এরোপ্লেনে এ ধরনের ইঞ্জিন ব্যবহার করা হয়। সি.এন.জি চালিত গাড়িগুলোও অটো চক্রে চলে।

রেফ্রিজারেটর বা হিমায়ক (Refrigerator)

রেফ্রিজারেটরে শীতলীকরণ প্রকোষ্ঠকে ঘিরে থাকে বাষ্পীভবন কুণ্ডলী। এই কুণ্ডলীতে থাকে উদ্বায়ী পদার্থ ফ্রেয়ন (বা অ্যামোনিয়া)। বাষ্পীভবন কুণ্ডলীতে নিম্নচাপে ফ্রেয়ন বাষ্পীভূত হয়। বাষ্পীভবনের জন্য প্রয়োজনীয় সুপ্ততাপ ফ্রেয়ন শীতলীকরণ প্রকোষ্ঠ থেকে সংগ্রহ করে, ফলে শীতলীকরণ ঘটে। বাষ্পীভূত ফ্রেয়নকে ঘনীভবন কুণ্ডলীর (Condenser) মধ্যে এনে কমপ্রেসরের সাহায্যে ফ্রেয়নকে ঘনীভূত করে। এ সময় ফ্রেয়ন গ্যাস সুপ্ততাপ বর্জন করে পুনরায় তরলে পরিণত করা হয়। ঘনীভবন কুণ্ডলীর সাথে সংযুক্ত তামার জালিতে এ তাপ পরিবহন প্রক্রিয়ায় সঞ্চালিত হয় এবং সেখান থেকে পরিচলন এবং বিকিরণ প্রক্রিয়ায় তাপ পরিবেশে ছড়িয়ে পড়ে। শীতলীকরণ ফ্রেয়নকে পুনরায় বাষ্পীভবন কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চালনা করে সমস্ত প্রক্রিয়া পুনরাবৃত্তি করা হয়। একটি বদ্ধ ঘরে একটি চালু ফ্রিজের দরজা খুলে রাখলে ঘরের তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকবে কারণ ঘরটি বদ্ধ বলে ফ্রেয়ন সুপ্ততাপ ঘর থেকে গ্রহণ করবে আবার ঘরেই সুপ্ততাপ বর্জন করবে।

শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা (Air Conditioning)

শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা হচ্ছে অভ্যন্তরীণ বাতাসে (indoor air) আর্দ্রতার পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে আরামদায়ক পরিবেশ তৈরি। বিশদ অর্থে শীতলীকরণ, তাপমাত্রা বৃদ্ধি, বাতাসের গতি নিয়ন্ত্রণ ও বিশুদ্ধতা নিশ্চিতকরণই হলো শীতাতপ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা।

থার্মোফ্লাষ্ক (Thermo Flask)

থার্মোফ্লাস্ক দুই দেয়াল বিশিষ্ট কাচের পাত্র। এর দেয়াল কাচের তৈরি এবং মুখ কর্ক দিয়ে বন্ধ করা থাকে। তাই তাপ পরিবহন হয় খুব কম। দুই দেয়ালের মধ্যবর্তী স্থান বায়ুশূন্য বলে তাপ পরিবহন বা পরিচলন পদ্ধতিতে ভেতর থেকে বাহিরে বা বাহির থেকে ভিতরে যেতে পারে না। দুই দেয়ালই রূপার প্রলেপ দিয়ে চকচক করা থাকে বলে বিকিরণ পদ্ধতিতেও ভিতরের তাপ বাহিরে বা বাহিরের তাপ ভিতরে যেতে পারে না।