আপেক্ষিক তাপ : ক্যালরিমিতির মূলনীতি

আপেক্ষিক তাপ

কোন বস্তুর তাপ গ্রহণ বা বর্জন করার ক্ষমতা বস্তুটির উপাদানের উপর নির্ভর করে। বিভিন্ন উপাদানের বস্তুর তাপ গ্রহণ ক্ষমতা বিভিন্ন।
ভর ও উষ্ণতা বৃদ্ধি একই রকম হওয়া সত্ত্বেও যে ধর্মের জন্য বিভিন্ন বস্তুর তাপ ধারণ ক্ষমতা বিভিন্ন হয় তাকে আপেক্ষিক তাপ বলে। আপেক্ষিক তাপ হল পদার্থের একটি মৌলিক ধর্ম।

আপেক্ষিক তাপ এর সংজ্ঞা

কোন পদার্থের একক ভরের উষ্ণতায এক ডিগ্রি বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ওই পদার্থের আপেক্ষিক তাপ বলে।

আপেক্ষিক তাপের একক

সিজিএস পদ্ধতিতে আপেক্ষিক তাপের একক ক্যালোরি/গ্রাম/ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড।
এক গ্রাম ভরের কোন পদার্থের উষ্ণতা এক ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বাড়াতে যত ক্যালরি তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ওই পদার্থের আপেক্ষিক তাপ বলে। এই পদ্ধতিতে আপেক্ষিক তাপের একক হল ক্যালরি প্রতি গ্রাম প্রতি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড।
যেমন তামার আপেক্ষিক তাপ 0.09 ক্যালোরি/গ্রাম/ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড বলতে আমরা বুঝি এক গ্রাম তামার উষ্ণতায় এক ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট বাড়াতে 0.09 ক্যালোরি তাপের প্রয়োজন হয়।

এফপিএস পদ্ধতিতে আপেক্ষিক তাপের একক ইউনিট/পাউন্ড/ডিগ্রী ফারেনহাইট।
অর্থাৎ এক পাউন্ড ভরের কোন পদার্থের উষ্ণতা এক ডিগ্রি ফারেনহাইট বৃদ্ধি করতে যত ব্রিটিশ থার্মাল ইউনিট তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ওই পদার্থের আপেক্ষিক তাপ বলে।
যেমন তামার আপেক্ষিক তাপ 0.09 ব্রিটিশ থার্মাল ইউনিট/পাউন্ড/ডিগ্রি ফারেনহাইট বলতে বোঝায় যে এক পাউন্ড তামার উষ্ণতায় এক ডিগ্রি ফারেনহাইট বৃদ্ধি করতে 0.09 ব্রিটিশ থার্মাল ইউনিট তাপের প্রয়োজন।

এস আই পদ্ধতিতে আপেক্ষিক তাপের একক হল জুল/কেজি/কেলভিন।

1 কিলোগ্রাম ভরের কোন পদার্থের উষ্ণতা 1 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বৃদ্ধি করতে যে পরিমান তাপ শক্তির প্রয়োজন হয় তাকে ওই পদার্থের আপেক্ষিক তাপ বলে। এর একক হল জুল/কেজি/ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড।

জলের আপেক্ষিক তাপ সবচেয়ে বেশি। জলের আপেক্ষিক তাপ 1। বিভিন্ন উপাদানের বস্তুর এই তাপ বিভিন্ন হয়।

• জলের আপেক্ষিক তাপ বেশি তাই ওর তাপ ধরে রাখার ক্ষমতা বেশি।সেই জন্য গরম সেঁক দেওয়ার কাজে বোতলে বা রবারের ব্যাগের মধ্যে গরম জল ভরে ব্যবহার করা হয়। আবার পারদের আপেক্ষিক তাপ কম; তাই পারদ এর তাপ ধারণ ক্ষমতা কম, সেজন্য থার্মোমিটারে পারদ কি তরল পদার্থ রূপে ব্যবহার করা সুবিধাজনক। আবার দেখা যায় একই পদার্থের বিভিন্ন অবস্থায় আপেক্ষিক তাপ বিভিন্ন হয়। যেমন জলের আপেক্ষিক তাপ বেশি অথচ বরফের আপেক্ষিক তাপ কম।
• আধুনিক বিজ্ঞানে আপেক্ষিক তাপের সংজ্ঞা
  1 কিলোগ্রাম ভরের কোন পদার্থের উষ্ণতা 1 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বৃদ্ধি করতে যে পরিমান তাপ শক্তির প্রয়োজন হয় তাকে ওই পদার্থের আপেক্ষিক তাপ বলে। এর একক হল জুল/কেজি/ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড।

তাপ গ্রহণ বা বর্জন কোন কোন বিষয়ের উপর নির্ভর করে

কোন বস্তু যে পরিমাণ তাপ গ্রহণ করে বা বর্জন করে তা তিনটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে। যথা

1. বস্তুর ভার (m)
2. বস্তুটির উপাদানের আপেক্ষিক তাপ (s) এবং
3. বস্তুর উষ্ণতা বৃদ্ধি বা হ্রাস (t)
   ধরা যাক একটি বস্তুর ভর m গ্রাম। বস্তুটি H ক্যালরি তাপ গ্রহণ বা বর্জন করার ফলে উষ্ণতা t ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়। বস্তুটির আপেক্ষিক তাপ s হলে, আপেক্ষিক তাপের সংজ্ঞা থেকে পাওয়া যায়—
   1 গ্রাম ভরের উষ্ণতায় 1 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বৃদ্ধিতে বা হ্রাসে গৃহীত ও বর্জিত তাপ = s ক্যালরি।
   সুতরাং m গ্রাম ভরের উষ্ণতা t ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বৃদ্ধি বা হ্রাস এর তাপ গ্রহণ বা বর্জন = m.s.t ক্যালরি।
   অতএব গৃহীত ও বর্জিত তাপ H = m.s.t।
   অর্থাৎ গৃহীত ও বর্জিত তাপ = ভর × আপেক্ষিক তাপ × উষ্ণতা বৃদ্ধি (বা হ্রাস)।

ক্যালরিমিতির মূলনীতি

ক্যালরিমিতির মূলনীতি দুটি বস্তু সংস্পর্শে রাখার পরে কি পরিবর্তন ঘটে তাই বোঝা যায়।
বিভিন্ন উষ্ণতায় দুটি বস্তু পরস্পরের সংস্পর্শে রাখলে তাপীয় সাম্যবস্থায় আসার জন্য বেশি উষ্ণতার বস্তু থেকে তাপ বর্জিত হয় এবং ঐ বর্জিত তাপ কম উষ্ণতার বস্তু দ্বারা গৃহীত হয়। অর্থাৎ বর্জিত তাপ = গৃহীত তাপ হবে। এটিই হলো ক্যালরিমিতির মূলনীতি।

গৃহীত বা বর্জিত তাপ = বস্তুর ভর × আপেক্ষিক তাপ × উষ্ণতার পার্থক্য

ধরা যাক দুটি বস্তু A এবং B আছে। A র উষ্ণতা B র চেয়ে বেশি। এখন দুটি বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে আনলে উষ্ণতর বস্তু A তাপ বর্জন করবে এবং B সেই তাপ গ্রহণ করবে। এর ফলে A এর উষ্ণতা কমবে এবং B র উষ্ণতা বাড়বে। যতক্ষণ পর্যন্ত A এবং B এর উষ্ণতা সমান না হয় ততক্ষণ পর্যন্ত এই তাপ গ্রহণ এবং বর্জন চলতে থাকবে। যদি ধরা হয়, এই প্রক্রিয়ায় কোনো তাপ নষ্ট হয় না তাহলে,A যতটুকু তাপ বর্জন করবে B ঠিক সেই পরিমান তাপ গ্রহণ করবে। অর্থাৎ এই A র দ্বারা বর্জিত তাপ = B র দ্বারা গৃহীত তাপ।