রেফ্রিস্পারেশন অ্যান্ড এয়ার কন্ডিশনিং ইউনিটের কম্পোনেন্টসমূহ এই শিখনফল 

অর্জনের মাধ্যমে আমরা ব্যক্তিগত স্বাস্থ্যবিধি, টুলস, ইন্সট্রুমেন্টস, ইলেকট্রিক কম্পোনেন্ট, তাপ, তাপের প্রকারভেদ, তাপমাত্রা স্থানান্তরের প্রকারভেদ ও চাপ সম্পর্কে জানৰ ।

১.১.১ সুরক্ষা পোশাক (পিপিই)

১.১.২ আরএসি কাজে ব্যবহৃত টুলস ও ইকুইপমেন্টস্ সম্পর্কে ধারণা

অনুসন্ধানমূলক কাজ 

তোমার এলাকা অথবা বিদ্যালয়ের আশে পাশের রেফ্রিজারেশন অ্যান্ড এয়ারকন্ডিশনিং এর ওয়ার্কশপ থেকে নিচে উল্লেখিত কম্পোনেন্টের লোকাল/আঞ্চলিক নাম ও সঠিক নাম জেনে সঠিক নামটি নিচের তালিকায় লেখ।

১.১.৩ তাপ (Heat )

তাপ (Heat) 

গ্রিক শব্দ থার্মো (Thermo) অর্থ তাপ (Heat), তাপ এক প্রকার শক্তি । পরমাণুর সাথে তাপের সম্পর্ক রয়েছে। তাপের প্রভাবে পরমাণু গতিপ্রাপ্ত হয়। বেশি তাপে দ্রুত গতি এবং শূন্য তাপে গতিহীন হয়ে পড়ে। তাপের প্রভাবে পদার্থের অবস্থার পরিবর্তন ঘটে। তাপ এক প্রকার শক্তি, ঘা ঠান্ডা বা গরমের অনুভূতি জন্মায়।

তাপের এককগুলো হল-

তাপের প্রকারভেদ

তাপ প্রধানত দু'প্রকার 

১। অনুমেয় তাপ ( Sensible Heat ) 

২। সুপ্ত তাপ (Latent Heat )

এছাড়া আরো যে ধরনের তাপ রয়েছে তা হল- 

১। আপেক্ষিক তাপ 

২। পরম তাপ 

৩। বিকিরণ তাপ

আপেক্ষিক তাপ আবার দু'ধরনের- 

১। ধ্রুব আয়তনে আপেক্ষিক তাপ (Specific Heat in Constant Volume - C_v)

২। ধ্রুব চাপে আপেক্ষিক তাপ (Specific Heat in Constant Pressure - C_p)

তাপ নির্ণয়ের সূত্র- 

তাপের পরিমাণ সূত্রের সাহায্যে নির্ণয় করা হয়। তাপ পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত সূত্রকে তাপ নির্ণয়ের সূত্র বলে । সূত্রের সাহায্যে তাপ নির্ণয়ের জন্য নিচের তথ্যগুলো জানা প্রয়োজন- 

১। পদার্থের ভর (Mass = m ) 

২। পদার্থটির আপেক্ষিক তাপ (Specific Heat = C_p) 

৩। সুপ্ততাপ (Latent Heat = L) 

৪ । তাপমাত্রার পার্থক্য বা ব্যবধান (Temperature Difference = Td or $∆t$ )

তাপ নির্ণয়ের সূত্র দু'টি- 

ক) অনুমেয় তাপ নির্ণয়ের সূত্র: 

অনুমেয় তাপ = পদার্থের ভর × পদার্থের আপেক্ষিক তাপX তাপমাত্রার ব্যবধান (একক হবে কিলো জুল)।

$Q_s=m\times C_p\times T_{d}Kj$

খ) সুপ্ততাপ নির্ণয়ের সূত্র 

সুপ্ততাপ = পদার্থের ভর × পদার্থের সুপ্ততাপ (একক হবে কিলো জুল) ।

$Q_L=m\times L Kj$

গ) মোট তাপ = [অনুমেয় তাপ + সুপ্ততাপ] (একক হবে কিলো জুল)।

$Q_t=m.C_p T_d Kj$

$Q_t=\left(Q_s+Q_L\right)Kj$

উদাহরণ ১: ৩৫°C তাপমাত্রায় ১৪ কেজি পানিকে ৭৬°C তাপমাত্রায় আনয়ন করতে মোট প্রয়োগকৃত তাপের পরিমাণ কত?

আপেক্ষিক তাপ (Spcific Heat )

একক (1Kg) ভরের কোনবস্তুর তাপমাত্রা 1°C বাড়াতে বা কমাতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় বা অপসারণ করতে হয় তাকে আপেক্ষিক তাপ বলে । কোন পদার্থের আপেক্ষিক তাপ তার তাপ ধারণ ক্ষমতার উপর নির্ভরশীল ।

কোন নির্দিষ্ট ভর বিশিষ্ট বস্তুর তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ঐ বস্তুর তাপ ধারণ ক্ষমতা ধরা হয়,

অর্থাৎ তাপ ধারণ ক্ষমতা =$\frac{Q}{∆\theta } J/K$

কোন একক ভরের বস্তুর তাপমাত্রা 1°K হ্রাস বা বৃদ্ধিতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ওই বস্তুর স্বতন্ত্র আপেক্ষিক তাপ বলা হয় । 

অতএব, আপেক্ষিক তাপ = $\frac{Q}{m∆\theta } J/Kg-K$

সংজ্ঞানুযায়ী আপেক্ষিক বা স্বতন্ত্র আপেক্ষিক তাপের একক হল কিলোজুল/ কেজি কেলভিন $\left(Kj/Kg-k\right)$

আপেক্ষিক তাপ দুই প্রকার - 

১। ধ্রুব আয়তনে আপেক্ষিক তাপ (C_v) 

২। ধ্রুব চাপে আপেক্ষিক তাপ (C_p)

১.১.৪ তাপ স্থানান্তর (Heat Transfer System) 

বস্তুর এক বিন্দু হতে অন্য বিন্দুতে বা এক বস্তু হতে অন্য কোন বস্তুতে তাপ সঞ্চালিত হওয়াকেই তাপ স্থানান্তর বলে। অর্থাৎ, যে প্রক্রিয়ায় তাপ এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তর হয় তাকে তাপ সঞ্চালন বা তাপ স্থানান্তরের প্রক্রিয়া বলে।

তাপ স্থানান্তরের প্রকারভেদ

 তাপের স্থানান্তর তিন পদ্ধতিতে হয়ে থাকে- ১। পরিবহন (Conduction) ২। পরিচলন (Convection) ৩। বিকিরণ (Radiation)।

১। পরিবহন (Conduction) 

কঠিন পদার্থ তথা ধাতব খন্ডের মাধ্যমে তাপের উচ্চমাত্রা থেকে নিম্নমাত্রার দিকে প্রবাহিত হওয়ার পদ্ধতিকে পরিবহন প্রক্রিয়া বলা হয়। এক্ষেত্রে ধাতব দন্ডটি স্থির থাকে আর তাপ এর মাধ্যমে চলাচল বা স্থানান্তর হয়।

২। পরিচলন (Convection) 

যে প্রক্রিয়ায় তরল বা বায়বীয় পদার্থের তাপ স্থানান্তর হয় তাকে পরিচলন (Convection) বলে। তাপ প্রয়োগে তরল বা বায়বীয় পদার্থের আন্তঃআণবিক শক্তি কমতে থাকে। এতে ঐ পদার্থস্থিত অণুর গতিশক্তি বেড়ে যায়। ফলে বস্তুর গরম অণুগুলো পরিচালিত (স্থানান্তর) হয়। অণুর স্থানান্তরের সময় তাপও ঐ অণুর সাথে এক স্থান হতে অন্য স্থানে স্থানান্তরিত হয় ।

৩। বিকিরণ (Radiation)

 দৃশ্যমান মাধ্যম ছাড়া অদৃশ্য আলোক তরঙ্গ মাধ্যমে তাপের সঞ্চালন প্রক্রিয়াকে বিকিরণ প্রক্রিয়া বলে । প্রত্যেক বস্তুই কম-বেশি এই বিকিরণ প্রক্রিয়ায় তাপ শোষণ বা বর্জন করে। কোনরূপ মাধ্যম ছাড়া তাপ এক প্রান্ত হতে অপর প্রান্তে স্থানান্তরের প্রক্রিয়াই তাপের বিকিরণ বা রেডিয়েশন প্রক্রিয়া ।

১.১.৫ তাপমাত্রা (Temperature) 

কোন বস্তুর তাপীয় অবস্থাকেই তাপমাত্রা (Temperature) বলে । কোন বস্তু যতটুকু শীতল বা উষ্ণ অনুভূতির সৃষ্টি করতে সক্ষম তার পরিমাণকেই উষ্ণতা বা তাপমাত্রা (Temperature) বলে। তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয় থার্মোমিটার (Thermometer) দিয়ে।

তাপ ও তাপমাত্রার পার্থক্য

তাপমাত্রার একক 

আন্তর্জাতিক বা এস. আই (সিস্টেম ইন্টারন্যাশনাল) ইউনিট

আন্তর্জাতিক বা এস. আই পদ্ধতিতে তাপমাত্রার একক হল কেলভিন (K)। এই একক চালু হবার আগে প্রচলিত একক ছিল ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড বা ডিগ্রী সেলসিয়াস যা কেলভিন এককের পাশাপাশি ব্যবহৃত হচ্ছে। এরও আগে তাপমাত্রার ব্রিটিশ পদ্ধতির একক ছিল ফারেনহাইট। কেলভিনকে সেন্টিগ্রেড স্কেলে পরম তাপমাত্রা বলা হয়। সেন্টিগ্রেড স্কেলের 273°C সমান O°K কেলভিন ধরা হয়। অর্থাৎ, পদার্থের পরম শূন্য তাপমাত্রা এস. আই ইউনিটে 273°K এবং সেন্টিগ্রেড ইউনিটে 0°C ধরা হয়।

১.১.৬ রেফ্রিজারেশনের ক্ষেত্রে তাপ স্থানান্তর পদ্ধতি 

হিমায়ন চক্রের ইভাপোরেটর তাপ শোষণ করে আর কন্ডেনসার তাপ বর্জন করে। হিমায়ন যন্ত্রের ইভাপোরেটরটি ধাতব নির্মিত টিউব যা - রক্ষিত খাদ্য সামগ্রী হতে পানি বা বায়ুর মাধ্যমে প্রত্যাশিত অঞ্চল থেকে পরিচলন প্রক্রিয়ায় তাপ শোষণ করে। ধাতব টিউবের শোষিত তাপ পরিবহন প্রক্রিয়ায় ইভাপোরেটরের টিউবে চার্জকৃত হিমায়কে ছেড়ে দেয় ।

হিমায়ক বা রেফ্রিজারেন্ট ঐ তাপ গ্রহণ করে। তাপ গ্রহণকারী হিমায়ক কম্প্রেসর হয়ে কন্ডেনসারে আসে। উচ্চ তাপমাত্রার হিমায়ক পরিবহন প্রক্রিয়ায় কন্ডেনসারের ধাতব টিউবে ছেড়ে দেয়া তাপ কুলিং এলিমেন্ট (বাতাস বা পানি) গ্রহণ করে। পানি বা বাতাস পরিচলন প্রক্রিয়ায় উক্ত তাপ অন্যত্র স্থানান্তরিত হয় ।

তাপমাত্রার বিভিন্ন স্কেল 

পানির হিমাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ককে কাজে লাগিয়ে তাপমাত্রার স্কেল নির্ধারণ করা হয়।

হিমাঙ্ক (Freezing Point) 

যে তাপমাত্রায় পানি বরফে পরিণত হয় তাকেই পানির হিমাঙ্ক (Freezing Point) বলে।

স্ফুটনাঙ্ক (Boiling Point ) 

যে তাপমাত্রায় পানি ফুটতে শুরু করে তাকেই পানির স্ফুটনাঙ্ক (Boiling Point) বলে। পানির হিমাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্কের মধ্যবর্তী দূরত্বকে বিভিন্ন আদর্শ মানে ব্যবহার করা হয়। এ দূরত্বকে বিভিন্ন সংখ্যায় বা অংশে বিভক্ত করে তাপমাত্রার বিভিন্ন স্কেল নির্ধারণ করা হয়। যেমন-

১। সেন্টিগ্রেড/সেলসিয়াস স্কেল (Centigrade Scale ) 

পানির হিমাঙ্ককে 0° এবং স্ফুটনাঙ্ককে 100° ধরে মধ্যবর্তী দূরত্ব ১০০ ভাগে বা অংশে ভাগ করে থার্মোমিটারের স্কেল তৈরি করা হয় একে সেন্টিগ্রেড স্কেল বলে। এর ক্ষুদ্রতম এক ভাগকে 1°C (সেলসিয়াস) বা ১° সে. - ধরা হয়। 

২। ফারেনহাইট স্কেল (Fahrenheit Scale ) 

পানির হিমাঙ্ককে 32° এবং স্ফুটনাঙ্ককে 212° ধরে মধ্যবর্তী দূরত্ব ১৮০ ভাগে বা অংশে ভাগ করে থার্মোমিটারের স্কেল তৈরি করা হয় - একে সেন্টিগ্রেড স্কেল বলে । এর ক্ষুদ্রতম এক ভাগকে 1°F (ফারেনহাইট) বা 1°F ধরা হয়।

পরমশূন্য তাপমাত্রা (Absolute Zero Temperature)

 কোন আদর্শ গ্যাস থেকে তাপ শোষণ করতে করতে এমন একটা অবস্থায় আনয়ন করা যায় যে, গ্যাসটি আর কোন জায়গা দখল করে না (আয়তন শূন্য হয়)। গ্যাসটির এরূপ অবস্থায় তাপমাত্রার ঐ সর্বনিম্ন মানকে পরমশূন্য তাপমাত্রা (Absolute Zero Temperature) বলে। পানির পরম শূন্য তাপমাত্রাকে - 273°C বা -460°F ধরা হয়।

পরম তাপমাত্রা (Absolute Temperature) 

যে তাপমাত্রা পরম শূন্য তাপমাত্রা থেকে গণনা করা হয় তাকে পরম তাপমাত্রা বলে।

পরম তাপমাত্রা স্কেল (Absolute Zero Temperature) 

যে স্কেল হতে পরম শূন্য তাপমাত্রা গণনা করা হয় তাকে পরম তাপমাত্রা স্কেল বলে। সেন্টিগ্রেড স্কেলে পরম তাপমাত্রার একক হল কেলভিন আর ফারেনহাইট স্কেলে পরম তাপমাত্রার স্কেল র‍্যাঙ্কিন (Rankine ) ।

১.১.৭ চাপ (Pressure) 

চাপ হল একক ক্ষেত্রফলে একটি বস্তুর পৃষ্ঠতলে সমকোণে প্রযুক্ত বল। এটির প্রতীক হল p বা P। চিত্র ১.২ এখানে বল বা ফোর্স = F এবং ক্ষেত্রফল বা এরিয়া = A

চাপের একক (Unit of Pressure)

 ১। এস আই পদ্ধতিতে চাপের একক প্যাসকেল (Pascal)। প্যাসকেলের পরিমাণ কম হলে একে কিলো প্যাসক্ষেল (Kpa) আবার বেশি হলে মেগা প্যাসক্ষেল ( Mpa) হিসেবে ব্যবহার করা হয়। 

২। এফ.পি.এস পদ্ধতিতে একক ক্ষেত্রফলের (বর্গ ইঞ্চি) উপর পাউন্ড এককে চাপের পরিমাণ হিসাব করা হয়। যাকে Pound Per Square Inch বা P.S.I বলে। 

৩। MKS পদ্ধতিতে একক ক্ষেত্রফলের (বর্গ সেন্টিমিটার) উপর কিলোগ্রাম (কেজি) এককে চাপের পরিমাণ হিসাব করা হয়। যাকে Kilogram Per Centimeter Square বা Kg/cm² দিয়ে প্রকাশ করা হয় ।

গেজ চাপ 

প্রবাহিত চাপ বিভিন্ন যন্ত্র দিয়ে মাপা যায়। এই যন্ত্রগুলোর একটির নাম গেজ (Grange) । পেজ দিয়ে পরিমাপিত চাপকে গেছ চাপ বলে।

পরম চাপ 

বায়ুমণ্ডলের চাপ ও গেজ চাপের যোগফলকে পরম চাপ বলে।

শূন্য চাপ 

বায়ুর চাপ অপেক্ষা কম চাপকে শূন্য চাপ বলে। আমরা জানি বায়ুর আদর্শ চাপ 76 cm পারদ স্তম্ভ। এখন কোন পাত্রে প্রবাহীর চাপ 72.8 cm পারদ স্তম্ভ পাওয়া পেল। এক্ষেত্রে শূণ্য চাপ = (76-72.8 cm = 3.2 cm পারদ ।

চাপ পরিমাপক যন্ত্রের বর্ণনা 

যে যন্ত্রের সাহায্যে বায়বীয় পদার্থের চাপ পরিমাপ করা হয় তাকে চাপ পরিমাপক বা চাপমান যন্ত্র বলে। চাপমান বন্ত্রের সাহায্যে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের ঊর্ধ্বের চাপ পরিমাপ করা যায়। সাধারণত তিন ধরনের চাপমান যন্ত্র ব্যবহার করা হয়ে থাকে।

১। হাই প্রেসার গেজ (High Pressure Gauge ) 

২। লো প্রেসার গেজ বা কম্পাউন্ড গেজ (Low Pressure Gauge) 

৩। কম্বিনেশন গেজ (Combination Gauge )

১.১.৮ রেফ্রিজারেন্টের উপর চাপের প্রভাব 

পদার্থের তাপমাত্রা, চাপ ও আয়তন একে অপরের উপর নির্ভরশীল এবং প্রভাব বিস্তার করে। ফলে এমন চক্রে রেফ্রিজারেন্টের ঘনীভবন ও বাষ্পীভবন কাজে চাপের প্রভাব পরিলক্ষিত হয়, যা নিম্নরূপ-

ঘনীভবনের (Condensation) সময় চাপের প্রভাব 

যে প্রক্রিয়ায় বাষ্পীয় পদার্থ ঘনীভূত হয় তাকে ঘনীভবন বলে। ঘনীভবনের সময় উচ্চ চাপের গ্যাস তাপ ছেড়ে দেয় এবং ঘনীভূত হয় । বৈশিষ্ট্যানুযায়ী ঘনীভবনের জন্য প্রয়োজন বাষ্পীয় রেফ্রিজারেন্টকে উচ্চ চাপে সংকুচিত হওয়া। কম্প্রেসরের সাহায্যে উচ্চ চাপে তা সংকুচিত হয় এবং চাপ অপরিবর্তিত রেখে কম্প্রেসরের মাধ্যমে তাপ অপসারণ করে তরলে রূপান্তরিত হয়।

বাষ্পীভবনের (Evaporation) সময় চাপের প্রভাব 

যে পদ্ধতিতে তরল পদার্থ বাষ্পে পরিণত হয় তাকে বাষ্পীভবন বলে। বাষ্পীভবন কালে তরল পদার্থ নিম্নচাপে প্রচুর সুপ্ততাপ/ ল্যাটেন্ট হিট শোষণ করে। ফলে ঐ এলাকা শীতল হয়। বাষ্পীভবনের জন্য প্রয়োজন তরল রেফ্রিজারেন্টকে নিম্নচাপে সম্প্রসারিত হওয়া। নিয়ন্ত্রকের সাহায্যে নিম্নচাপে তা ইভাপোরেটরে সম্প্রসারিত হয় এবং প্রচুর সুপ্ততাপ শোষন করে সম্পৃক্ত বাষ্পে রূপান্তরিত হয়। তরলের ওপর চাপ কমালে তার স্ফুটনাংক কমে। রেফ্রিজারেন্ট তরলে রূপান্তরের জন্য উচ্চচাপ এবং বাস্পে রূপান্তরের জন্য নিম্নচাপের প্রয়োজনীয়তা অপরিহার্য।

তাপমাত্রা, চাপ এবং বাষ্পীভবনের সম্পর্ক 

পানি ও অন্যান্য আদর্শ গ্যাসের তাপমাত্রা, চাপ ও বাষ্পীভবনের মধ্যে সম্পর্ক রয়েছে। পরীক্ষা করে দেখা গেছে, সমুদ্র সমতলে স্বাভাবিক বায়ুর চাপ সবচেয়ে বেশি (1.03 Kg/cm² ) এবং এখানে পানি 100°C তাপমাত্রায় ফুটে। সমুদ্র সমতল হতে ১০০০ মিটার উপরে গেলে বায়ুর চাপ কমে যায় (0.1 Kg/cm) এবং বয়েলিং পয়েন্ট 40°C কমে যায়। পক্ষান্তরে চাপ বেড়ে গেলে বাষ্পীভবনের তাপমাত্রাও বেড়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, ৩০০০ মিটার উপরে বায়ুর চাপ 0.7 Kg/cm² । উক্ত চাপে 440°C তাপমাত্রায় পানি বাষ্পীভূত হয়। অপরদিকে চাপ দ্বিগুণ হলে পানি 120°C তাপমাত্রায় বাষ্পীভূত হবে । বায়ুশূন্য/ভ্যাকুয়াম অবস্থায় 0.00952 PSI চাপে পানি 5°C উষ্ণতায় বাষ্পীভূত হয়।

• বাষ্পীভবনের সময় - চাপ বাড়লে তাপমাত্রাও বাড়ে অথবা তাপমাত্রা বাড়লে চাপও বাড়ে 
• বাষ্পীভবনের সময়- চাপ কমলে তাপমাত্রা কমবে অথবা তাপমাত্রা কমলে চাপ কমবে ।