offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৬

একই তাপে পানি না তামা, কোনটি বেশি গরম হয়?

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

চুলায় পাশাপাশি দুটি পাত্র: একটিতে ১ kg পানি, অন্যটিতে ১ kg তামার টুকরো, দুটোই ২৫ °C-এ। দুটিতেই সমান ৪২ kJ তাপ দেওয়া হলো। লিমা বলল, সমান তাপ পেলে সমান গরম হওয়ারই কথা। কার তাপমাত্রা কত বাড়বে?

১ kg পানি আর ১ kg তামায় ৪২ kJ তাপ দিলে তাপমাত্রা কত বাড়বে?

  1. পানি মাত্র ১০ K, কিন্তু তামা প্রায় ১০৫ K, কারণ তামার আপেক্ষিক তাপ অনেক কম
  2. দুটোই সমান, কারণ তাপ আর তাপমাত্রা একই জিনিস
  3. পানি বেশি গরম হবে, কারণ তরল তাড়াতাড়ি গরম হয়
  4. ভর সমান বলে তাপমাত্রা বৃদ্ধিও সমান; পদার্থে কিছু যায় আসে না

যা বদলাতে পারবে

  • পদার্থ: পানি, তামা, লোহা, অ্যালুমিনিয়াম, সয়াবিন তেল, বালি
  • ভর: ০.৫ থেকে ৫ kg
  • দেওয়া তাপ: ০ থেকে ৪০০ kJ

যা মেপে দেখাবে

  • তাপমাত্রা বৃদ্ধি (K)
  • শেষ তাপমাত্রা (°C)
  • তাপধারকত্ব (J/K)
  • আপেক্ষিক তাপ (J/(kg·K))

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • পানির ভর দ্বিগুণ করো, তাপ একই রাখো। বৃদ্ধি কী হয়?
  • তাপধারকত্ব দেখো: ১ K গরম করতে পুরো বস্তুটির কত তাপ লাগে?

নিজে করে দেখো

  1. ২ kg পানির তাপমাত্রা ঠিক ২০ K বাড়াও।
    ইঙ্গিত

    Q = mcΔT = ২ × ৪২০০ × ২০ জুল।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

তাপ ও তাপমাত্রা, আপেক্ষিক তাপ ও তাপধারকত্ব

Q=mc ΔTC=mcQ = mc\,\Delta T \qquad C = mc

তাপ এক ধরনের শক্তি, যা গরম বস্তু থেকে ঠান্ডা বস্তুতে যায় (জুলে মাপা হয়); তাপমাত্রা হলো বস্তু কতটা গরম তার মাপ (°C বা K)। একই তাপে কোনো বস্তুর তাপমাত্রা কত বাড়বে তা নির্ভর করে তার ভর ও উপাদানের উপর: Q = mcΔT। এখানে c হলো আপেক্ষিক তাপ, অর্থাৎ ১ kg পদার্থের তাপমাত্রা ১ K বাড়াতে যে তাপ লাগে। পানির আপেক্ষিক তাপ ৪২০০ J/(kg·K), তামার মাত্র ৪০০, তাই সমান তাপে তামা পানির চেয়ে প্রায় দশ গুণ বেশি গরম হয়। পুরো বস্তুটির তাপমাত্রা ১ K বাড়াতে যে তাপ লাগে তা তার তাপধারকত্ব, C = mc। ভর দ্বিগুণ হলে তাপধারকত্ব দ্বিগুণ, আর একই তাপে বৃদ্ধি অর্ধেক।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

তাপ আর তাপমাত্রা এক নয়। সমান তাপ পেলেও যে পদার্থের আপেক্ষিক তাপ কম, তার তাপমাত্রা বেশি বাড়ে: তামা ৪০০ J/(kg·K), পানি ৪২০০।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • তাপ আর তাপমাত্রা একই জিনিস
  • তরল কঠিনের চেয়ে তাড়াতাড়ি গরম হয়
  • সমান ভরের যেকোনো বস্তু সমান তাপে সমান গরম হয়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • উপকূলে দিনে সমুদ্রের বাতাস আর রাতে স্থলবায়ু বয়, কারণ পানির আপেক্ষিক তাপ বেশি: স্থল তাড়াতাড়ি গরম ও ঠান্ডা হয়।
  • গাড়ির ইঞ্জিন ঠান্ডা রাখতে পানি ব্যবহার করা হয়, কারণ অল্প তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে পানি অনেক তাপ শোষণ করে।

পাঠ্যবইয়ের টপিক