তাপের সঞ্চালন: পরিবহন, পরিচলন, বিকিরণ সিমুলেশন | শিক্ষা ওয়েব

তাপের প্রবাহগরমঠান্ডা

গতি

নিয়ন্ত্রণ

কোন পদ্ধতি

দণ্ডের পদার্থ

দণ্ডের দৈর্ঘ্য L০.৫০ m

প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল A৪.০ cm²

গরম প্রান্তের তাপমাত্রা১০০ °C

পরিমাপ

তাপ প্রবাহের হার Q/t: ২৪.৬W
পরিবাহিতা k: ৩৮৫W/(m·K)
তাপমাত্রার পার্থক্য ΔT: ৮০K
তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট ΔT/L: ১৬০K/m

সিমুলেশনটি কীভাবে ব্যবহার করবে

পরিবহন দৃশ্যে তামার দণ্ড দিয়ে শুরু করো। এক প্রান্ত ১০০ °C-এর গরম গোসলে, অন্য প্রান্ত ২০ °C-এর ঠান্ডায়। সাদা বিন্দুগুলো দণ্ডের কণা: গরম প্রান্তে ওরা বেশি জোরে কাঁপে। কমলা বিন্দুগুলো হাতবদল হওয়া শক্তির প্যাকেট। রিডিং বলছে ২৪.৬ W তাপ বয়ে যাচ্ছে।
এবার কাঠে ক্লিক করো। দণ্ডটা দেখতে একই রকম, কিন্তু হার নেমে গেল ০.০০৮ W-এ, আর দু-একটা কমলা বিন্দু ধীরে হামাগুড়ি দিচ্ছে। বাকি পদার্থগুলোও বেছে নিচের চারটি দণ্ড মিলিয়ে দেখো। দণ্ডগুলো লগ স্কেলে আঁকা, কারণ তামা আর কাঠের ফারাক হাজার গুণের।
দৈর্ঘ্য আর ক্ষেত্রফল টানো। L দ্বিগুণ করলে হার অর্ধেক। A দ্বিগুণ করলে হার দ্বিগুণ। গরম প্রান্তের তাপমাত্রা বাড়ালে হার ΔT-এর সমানুপাতে বাড়ে।
পরিচলন দৃশ্যে যাও। তলার তাপমাত্রা বাড়াও আর দেখো হিটারের কাছের পানি লাল হয়ে বাঁ দিক দিয়ে উঠছে, ওপরে ঠান্ডা হয়ে ডান দিক দিয়ে নামছে। ঘনত্বের রিডিং কারণটা বলে দেয়: গরম পানি হালকা, তাই চারপাশের ঠান্ডা পানির ভেতর দিয়ে ভেসে ওঠে।
বিকিরণ দৃশ্যে যাও। তাপমাত্রা বাড়িয়ে দেখো বস্তুটা কুচকুচে ধূসর থেকে লাল, কমলা আর হলুদ-সাদা হয়ে যাচ্ছে। তোমার বেছে নেওয়া তাপমাত্রার ক্ষমতা আর “T দ্বিগুণ করলে P” রিডিং মিলিয়ে দেখো: শেষটা সব সময় ঠিক ষোলো গুণ।
নিঃসরণ ক্ষমতা ০.০৫-এ নামাও, একই গরম বস্তু প্রায় কিছুই বিকিরণ করে না। থার্মোস ফ্লাস্কের চকচকে দেয়াল ঠিক এই কাজই করে। শেষে সবচেয়ে উজ্জ্বল তরঙ্গদৈর্ঘ্যটা দেখো: বস্তু যত গরম, তার সবচেয়ে উজ্জ্বল আলো তত ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে।

তাপ হলো তাপমাত্রার ফারাকের কারণে চলতে থাকা শক্তি

ঠান্ডা টেবিলে এক কাপ গরম চা রাখো। চা ঠান্ডা হয়, টেবিল গরম হয়। দুটো মিলিয়ে কিছু বাড়েও না, কমেও না: তাপশক্তি গরম বস্তু থেকে ঠান্ডা বস্তুতে সরে গেছে। এই সরতে থাকা শক্তিকেই আমরা তাপ বলি, আর সে সব সময় গরম থেকে ঠান্ডার দিকে যায়, যতক্ষণ না দুই তাপমাত্রা সমান হয়।

কীভাবে যাবে, তা নির্ভর করে দুই বস্তুর মাঝখানে কী আছে তার ওপর। ছোঁয়াছুঁয়ি থাকলে কণারা প্রতিবেশীর হাতে শক্তি তুলে দেয়: এটা পরিবহন। মাঝখানে বইতে পারে এমন তরল বা গ্যাস থাকলে সে শক্তি নিজের সঙ্গে বয়ে নেয়: এটা পরিচলন। আর মাঝখানে কিছুই না থাকলেও শক্তি তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ হয়ে পার হতে পারে: এটা বিকিরণ।

বাস্তবে প্রায় সব ঘটনায় তিনটিই একসঙ্গে চলে। কেটলি পানি গরম করে তলার ধাতুর ভেতর দিয়ে পরিবহনে, তারপর পরিচলন সেই তাপ পানির সবখানে ছড়ায়, আর পাশে দাঁড়ালে কেটলির গা থেকে বিকিরণ এসে তোমার মুখে লাগে। তিনটি আলাদা করে শিখলে বোঝা যায় কোথায় কোনটা বড়।

পরিবহন: কণা থেকে কণায় হাতবদল

ধাতুর দণ্ডের এক মাথা আগুনে ধরে রাখো, কিছুক্ষণ পর অন্য মাথাও ধরা যায় না এত গরম। দণ্ডের ভেতর দিয়ে কোনো কিছু ছুটে যায়নি। গরম প্রান্তের কণারা জোরে কাঁপে, প্রতিবেশীকে ধাক্কা দিয়ে তাকেও জোরে কাঁপায়, সে আবার তার পাশের জনকে। শক্তি এগোয়, পদার্থ থাকে জায়গায়। অ্যানিমেশনে সাদা বিন্দুদের দেখো: গরম প্রান্তে ওদের দোলন বড়, ঠান্ডা প্রান্তে ছোট, আর কমলা প্যাকেটগুলো হলো হাতবদল হওয়া শক্তি।

কত তাড়াতাড়ি যাবে তা ঠিক করে চারটি জিনিস। দুই প্রান্তের তাপমাত্রার পার্থক্য ΔT যত বড়, ঠেলা তত জোরে। দণ্ড যত মোটা (ক্ষেত্রফল A বড়), পথ তত বেশি। দণ্ড যত লম্বা (L বড়), শক্তি বয়ে নিতে তত বেশি কণা লাগে, তাই ধীরে। আর পদার্থের নিজস্ব সংখ্যা k, অর্থাৎ তাপ পরিবাহিতা। সব মিলিয়ে Q/t = kAΔT/L, ওয়াটে তাপ প্রবাহের হার।

অ্যানিমেশনের স্বাভাবিক দণ্ড, L = ০.৫০ m, A = ৪ cm², ΔT = ৮০ K ধরলে তামার দণ্ড বয়ে নেয় ২৪.৬ W। স্থির অবস্থায় দণ্ড বরাবর তাপমাত্রা সমান হারে কমে, তাই রংটা লাল থেকে নীলে মসৃণভাবে বদলায়। তাপমাত্রার ঢাল ΔT/L = ১৬০ K/m, ফলে দণ্ডের ঠিক মাঝখানের তাপমাত্রা ৬০ °C, দুই প্রান্তের ঠিক মাঝামাঝি।

Q/t = k A ΔT / Lপরিবহনে তাপ প্রবাহের হার, ওয়াটে

ΔT / Lতাপমাত্রার ঢাল (গ্রেডিয়েন্ট), K/m-এ

R = L / (k A)দণ্ডের তাপীয় রোধ, তাই Q/t = ΔT / R

k (W/(m·K))	স্বাভাবিক দণ্ডে Q/t (W)	তামার হার এত গুণ বড়	১ kJ বয়ে নিতে সেকেন্ড
৩৮৫	২৪.৬	১	৪০.৬
২০৫	১৩.১	২	৭৬.২
০.৮০	০.০৫১	৪৮১	১৯,৫৩১.৩
০.১২	০.০০৮	৩,২০৮	১,৩০,২০৮.৩

সুপরিবাহী, কুপরিবাহী আর ইলেকট্রনের ভূমিকা

ধাতু তাপ এত ভালো পরিবহন করে কারণ ধাতুর ভেতর মুক্ত ইলেকট্রন আছে, যারা পুরো টুকরোর মধ্যে ঘুরে বেড়ায়। এরা শক্তিকে পরমাণুর হাতবদলের চেয়ে অনেক তাড়াতাড়ি এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে নিয়ে যায়। একই কারণে তাপের সুপরিবাহী তামা, অ্যালুমিনিয়াম, রুপো বিদ্যুতেরও সুপরিবাহী। কাচ আর কাঠে মুক্ত ইলেকট্রন নেই, তাই তাদের ভরসা পরমাণু থেকে পরমাণুর ধীর রিলে।

গ্যাস সবচেয়ে খারাপ পরিবাহী, কারণ কণারা দূরে দূরে থাকে আর কালেভদ্রে ধাক্কা খায়। স্থির বাতাস কাঠের চেয়েও খারাপ পরিবাহী, আর এটাই উলের সোয়েটার, ডবল গ্লাসের জানালা আর লেপের তুলোর গোপন কথা: ছোট ছোট খোপে বাতাস আটকে রাখা হয়, ফলে সে নড়তে পারে না, তাই পরিচলনও হয় না।

গরম স্যুপে ধাতুর চামচ কাঠের চামচের চেয়ে বেশি গরম লাগে, যদিও দুটোর তাপমাত্রা একই। তোমার আঙুল টের পায় তাপ কত তাড়াতাড়ি এসে পৌঁছাচ্ছে। তামা তাড়াতাড়ি পৌঁছে দেয়, তাই চামড়া তাড়াতাড়ি গরম হয়; কাঠ এত ধীরে দেয় যে চামড়া প্রায় টেরই পায় না। শীতের সকালে টাইলের মেঝে কার্পেটের চেয়ে ঠান্ডা লাগে একই কারণে।

পরিচলন: তরলই তাপ বয়ে নেয়

হাঁড়িতে পানি নিয়ে নিচ থেকে গরম করো। আগে গরম হয় তলার পানি। গরম পানি প্রসারিত হয়, তাই একই আয়তনের গরম পানি ঠান্ডা পানির চেয়ে হালকা। চারপাশের ঠান্ডা পানি তাকে ওপরে ঠেলে দেয়, যেভাবে বালতির পানিতে কর্ক ভেসে ওঠে। গরম পানি ওপরে গিয়ে ঠান্ডা তল ও বাতাসে তাপ হারায়, ঠান্ডা হয়ে অন্য পাশ দিয়ে আবার নামে। ফল একটা ঘুরতে থাকা স্রোত, পরিচলন স্রোত, আর অ্যানিমেশনে কণারা সেটাকে একটা বড় চক্র হিসেবে এঁকে দেখায়।

এই স্রোত চলে ঘনত্বের পার্থক্যে। তলায় ৮০ °C আর ওপরে ২০ °C পানি ধরলে নিচের সারণিতে ঘনত্বগুলো আছে, আর প্রতি কিলোগ্রাম গরম পানির ওপর প্লবতার টান g′ = g (ρঠান্ডা − ρগরম) / ρগরম। এটা g-এর ছোট একটা ভগ্নাংশ, কিন্তু সারাক্ষণ কাজ করে, আর মিনিটখানেকে হাঁড়ির সব পানি ঘুরিয়ে ফেলে। স্লাইডার টানলে স্রোত ওই সংখ্যার সঙ্গে তাল মিলিয়ে জোরে বা আস্তে চলে।

রুম হিটার ঘর গরম করে এই কারণেই: তার কাছের গরম বাতাস ছাদের দিকে ওঠে, মেঝে থেকে ঠান্ডা বাতাস এসে জায়গা নেয়, আর পুরো ঘর পাক খায়। এ জন্যই হিটার রাখা হয় ঘরের নিচে আর এসি লাগানো হয় ওপরে। সমুদ্রের হাওয়াও একই ব্যাপার: বিকেলে স্থল পানির চেয়ে তাড়াতাড়ি গরম হয়, স্থলের ওপর বাতাস উঠে যায় আর সমুদ্র থেকে ঠান্ডা বাতাস এসে সেই ফাঁক ভরে।

পরিচলনের জন্য তরল বা গ্যাস লাগে, আর মাধ্যাকর্ষণও লাগে। কঠিন পদার্থে এটা হয় না, কারণ কণারা বইতে পারে না, আর শূন্যস্থানেও হয় না, কারণ বইবার মতো কিছুই নেই।

পানির তাপমাত্রা (°C)	ঘনত্ব (kg/m³)	২০ °C পানির চেয়ে হালকা (kg/m³)	প্লবতা ত্বরণ g′ (m/s²)
২০	৯৯৮.২	০.০	০.০০০
৪০	৯৯২.২	৬.০	০.০৫৯
৬০	৯৮৩.২	১৫.০	০.১৫০
৮০	৯৭১.৮	২৬.৪	০.২৬৬
১০০	৯৫৮.৪	৩৯.৮	০.৪০৭

বিকিরণ: মাধ্যম ছাড়াই তাপ

সূর্যের তাপ প্রায় পনেরো কোটি কিলোমিটার শূন্যস্থান পেরিয়ে তোমার কাছে আসে। সেখানে পরিবহন করার মতো কণা নেই, পরিচলন করার মতো তরলও নেই। তাপ আসে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ হয়ে, বেশির ভাগ দৃশ্যমান ও অবলোহিত আলো, আর চামড়া সেগুলো শুষে নিলে তুমি গরম টের পাও। পরম শূন্যের ওপরে থাকা প্রতিটি বস্তুই বিকিরণ করে, জ্বলন্ত কয়লা থেকে তোমার নিজের শরীর পর্যন্ত (শরীর যে অবলোহিত ছাড়ে, নাইট-ভিশন ক্যামেরা তা দেখতে পায়)।

বস্তু কতটা বিকিরণ করবে তা তার তাপমাত্রার ওপর ভীষণ নির্ভর করে। স্টেফানের সূত্র বলে ক্ষমতা P = εσAT⁴, যেখানে T কেলভিনে, A তলের ক্ষেত্রফল, σ = ৫.৬৭ × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴) আর ε হলো ০ থেকে ১-এর মধ্যে নিঃসরণ ক্ষমতা। নিখুঁত বিকিরক (কৃষ্ণ বস্তু) ε = ১; আয়নার মতো পালিশ করা তলের ε প্রায় ০।

চতুর্থ ঘাতটাই নাটকীয়। কেলভিনে তাপমাত্রা দ্বিগুণ করলে ক্ষমতা ষোলো গুণ। অ্যানিমেশনের স্বাভাবিক মানে (T = ১,০০০ K, ε = ০.৯, A = ০.৫ m²) বস্তুটা ২৫.৫ kW বিকিরণ করে। মনে রেখো চারপাশও উল্টো বিকিরণ করে: নিট ক্ষতি εσA(T⁴ − T₀⁴), যেখানে T₀ চারপাশের তাপমাত্রা।

রংও বদলায়। ভীনের সরণ সূত্র বলে যে তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বস্তু সবচেয়ে বেশি বিকিরণ করে, তা λ = 2.898 × 10⁻³ / T মিটার। ১,০০০ K-এ সেটা ২.৯০ µm, অর্থাৎ অবলোহিত, তাই বস্তুটা কেবল ম্লান লাল দেখায়, কারণ তার জ্বলুনির ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজটুকুই দৃশ্যমান পাল্লায় পৌঁছায়। তাপমাত্রা বাড়ালে চূড়াটা দৃশ্যমান আলোর দিকে সরে আসে, আর বস্তু লাল, কমলা, হলুদ হয়ে সাদা হয়।

P = ε σ A T⁴স্টেফানের সূত্র, T কেলভিনে

P(নিট) = ε σ A (T⁴ − T₀⁴)T₀ তাপমাত্রার চারপাশে নিট ক্ষতি

λ(সর্বোচ্চ) · T = 2.898 × 10⁻³ m·Kভীনের সরণ সূত্র

তাপমাত্রা (K)	নিখুঁত বিকিরকের প্রতি m²-এ ক্ষমতা (kW)	৩০০ K-এর ক্ষমতার কত গুণ	চূড়ার তরঙ্গদৈর্ঘ্য (µm)
৩০০	০.৪৬	১	৯.৬৬
৬০০	৭.৩৫	১৬	৪.৮৩
১,০০০	৫৬.৭০	১২৩	২.৯০
১,৫০০	২৮৭.০৪	৬২৫	১.৯৩
৩,০০০	৪,৫৯২.৭০	১০,০০০	০.৯৭

চকচকে, কালো, সাদা: তল কী করে

যে তল ভালো শোষক, সে ভালো বিকিরকও। ম্যাট কালো তল গায়ে লাগা বেশির ভাগ বিকিরণ শুষে নেয়, আর গরম হলে অনেকটা ছাড়ে। চকচকে তল বেশির ভাগ বিকিরণ ফিরিয়ে দেয়, ছাড়ে কম। এ জন্য রেডিয়েটর আর ইঞ্জিনের পাখনা কালো রং করা হয়, জরুরি কম্বল রুপোলি হয়, আর গরম দেশের মানুষ হালকা রঙের জামা পরে: সাদা সূর্যের দৃশ্যমান আলো ফিরিয়ে দেয়।

ভ্যাকুয়াম ফ্লাস্ক (থার্মোস) তিন পদ্ধতিকেই একসঙ্গে ঠেকায়। দুই দেয়ালের কাচের মাঝখান থেকে বাতাস সরিয়ে নেওয়া, তাই ফাঁকের ভেতর দিয়ে পরিবহন ও পরিচলন হয় না। কাচের তলগুলো রুপোলি, তাই বিকিরণও খুব কম পার হয়। প্লাস্টিকের ছিপি কুপরিবাহী, তাই মুখ দিয়েও তাপ বেরোয় না। যা বাকি থাকে তা খুব ধীর চুঁইয়ে যাওয়া, আর সে জন্যই ভালো ফ্লাস্কে চা কয়েক ঘণ্টা গরম থাকে।

গ্রিনহাউসের কৌশল আলাদা। কাচ সূর্যের ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো ভেতরে আসতে দেয়, কিন্তু গরম মাটি থেকে ফিরতি লম্বা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অবলোহিত আটকে দেয়, আর গরম বাতাসকেও ওপরে উড়ে যেতে দেয় না। পরিবহন, পরিচলন, বিকিরণ তিনটিকেই সামলে তাপ ভেতরে ধরে রাখা হয়।

সমাধান করা অঙ্ক

প্রতিটি উত্তর অ্যানিমেশনের ফাংশন দিয়েই হিসাব করা, তাই স্লাইডার মিলিয়ে যেকোনোটা যাচাই করতে পারো।

অঙ্ক ১: জানালা দিয়ে তাপ হারানো

একটা কাচের জানালার ক্ষেত্রফল ১.৫ m², পুরুত্ব ৫ mm, দুই তলের তাপমাত্রার পার্থক্য ১৫ K। k = ০.৮ W/(m·K) হলে কত তাপ বেরোয়, আর এক ঘণ্টায় কত?

Q/t = kAΔT/L = ০.৮ × ১.৫ × ১৫ / ৫ × 10⁻³ = ৩,৬০০ W। এক ঘণ্টায়: ৩,৬০০ W × ৩৬০০ s = ১৩.০ MJ। বাতাসের স্তর আটকানো ডবল গ্লাসিং যে টাকার মূল্য দেয়, তার কারণ এটাই।

অঙ্ক ২: তামা বনাম কাঠ

একটা তামার দণ্ড আর একটা কাঠের দণ্ড, প্রতিটির দৈর্ঘ্য ০.৪ m, প্রস্থচ্ছেদ ৩ cm²। দুটোরই দুই প্রান্তের তাপমাত্রার ফারাক ৬০ K। তাপ প্রবাহের হার তুলনা করো।

তামা: ৩৮৫ × (৩ × 10⁻⁴) × ৬০ / ০.৪ = ১৭.৩ W। কাঠ: ০.১২ × (৩ × 10⁻⁴) × ৬০ / ০.৪ = ০.০০৫ W। অনুপাত পরিবাহিতার অনুপাতের সমান, ৩,২০৮, কারণ বাকি সব এক।

অঙ্ক ৩: গরম চুলার প্লেট

একটা চুলার প্লেটের তাপমাত্রা ১,০০০ K, ক্ষেত্রফল ০.৫ m², নিঃসরণ ক্ষমতা ০.৯। ঠান্ডা ঘরে সে কত ক্ষমতায় বিকিরণ করে, আর তাপমাত্রা দ্বিগুণ হলে কত?

P = εσAT⁴ = ০.৯ × ৫.৬৭ × 10⁻⁸ × ০.৫ × (১,০০০)⁴ = ২৫.৫২ kW। T দ্বিগুণ করলে P গুণ হয় ২⁴ = ১৬, তাই P হয় ৪০৮.২ kW।

অঙ্ক ৪: ঠান্ডা ঘরে একজন মানুষ

একজন মানুষের ত্বকের তাপমাত্রা ৩৪ °C, ক্ষেত্রফল ১.৮ m², নিঃসরণ ক্ষমতা ০.৯৭। সে ২০ °C তাপমাত্রার ঘরে দাঁড়িয়ে। নিট বিকিরিত ক্ষমতা কত?

কেলভিনে: ৩০৭.১৫ K ও ২৯৩.১৫ K। বেরিয়ে যায়: ৮৮১ W। ঘর থেকে ফিরে আসে: ৭৩১ W। নিট: ε σ A (T⁴ − T₀⁴) = ১৫০ W, শরীরের তাপের হিসাবের একটা বড় অংশ।

অঙ্ক ৫: সূর্যের রং আর তোমার রং

সূর্যের পৃষ্ঠের তাপমাত্রা ৫,৮০০ K, মানুষের শরীরের ৩১০ K। কোন তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রত্যেকে সবচেয়ে বেশি বিকিরণ করে?

ভীনের সূত্র: λ = 2.898 × 10⁻³ / T। সূর্যের জন্য ৫০০ nm, দৃশ্যমান বর্ণালির মাঝখানে। শরীরের জন্য ৯.৩ µm, গভীর অবলোহিতে। সে জন্যই সূর্যকে আমরা দেখি, কিন্তু অন্ধকারে মানুষ দেখতে অবলোহিত ক্যামেরা লাগে।

অঙ্ক ৬: পরিচলনের ঠেলা কত জোরালো?

বিকারের তলার পানি ৮০ °C-এ গরম করা হলো, ওপরের পানি ২০ °C-এ। ঘনত্ব ৯৭১.৮ ও ৯৯৮.২ kg/m³ নিয়ে গরম পানির প্লবতা ত্বরণ বের করো।

ঘনত্বের পার্থক্য ২৬.৪ kg/m³। তাই g′ = ৯.৮ × ২৬.৪ / ৯৭১.৮ = ০.২৬৬ m/s², g-এর মাত্র ২.৭ %। ঠেলাটা ছোট, কিন্তু টানা, আর পুরো বিকারকে ঘুরিয়ে রাখতে যথেষ্ট।

যে ভুলে নম্বর কাটা যায়

পরীক্ষার আগে এই তালিকা একবার দেখে নাও। প্রতিটি ভুলে কেউ না কেউ নম্বর হারিয়েছে।

স্টেফানের সূত্রে সেলসিয়াস তাপমাত্রা বসানো। T অবশ্যই কেলভিনে। Q/t = kAΔT/L-এ °C-এর পার্থক্য আর K-এর পার্থক্য সমান, তাই সেখানে নিরাপদ।
ক্ষেত্রফলকে m²-এ বা পুরুত্বকে মিটারে না বদলানো। ৪ cm² হলো ৪ × ১০⁻⁴ m², আর ৫ mm হলো ৫ × ১০⁻³ m।
পরিবহনে কণা দণ্ড বেয়ে ছুটে যায় বলা। ওরা জায়গায় দাঁড়িয়ে শুধু কাঁপে আর শক্তি এগিয়ে দেয়। পরিচলনে কণারা সত্যিই চলে।
কঠিন পদার্থে বা শূন্যস্থানে পরিচলন হয় বলা। তরল বা গ্যাস লাগে।
“তাপ ওপরে ওঠে” লেখা। গরম তরল ওঠে কারণ সে কম ঘন। তাপ নিজে গরম থেকে ঠান্ডার দিকে যায়, যেকোনো দিকে।
ভুলে যাওয়া যে চারপাশও বিকিরণ করে। নিট ক্ষমতায় T⁴ − T₀⁴ বসে, শুধু T⁴ নয়।
ভ্যাকুয়াম ফ্লাস্কের কাজ একটা বৈশিষ্ট্যের ঘাড়ে চাপানো। শূন্যস্থান, রুপোলি তল আর ছিপি, তিনটি মিলেই কাজটা করে।

আর কোথায় এর দেখা মেলে

চিপের নকশাকাররা ভাবেন হিট সিংকের পরিবহন নিয়ে, বিদ্যুৎকেন্দ্র ভাবে বয়লারের পরিচলন নিয়ে, আর জ্যোতির্বিদ তারার রং দেখে ভীনের সূত্র দিয়ে তার তাপমাত্রা বের করেন। রান্নার হাঁড়ির তলা তামার, যাতে তাপ তাড়াতাড়ি ওঠে, আর হাতল কাঠ বা প্লাস্টিকের, যাতে ধীরে আসে। তাপ-সন্ধানী ক্যামেরা শুধু মাপে দৃশ্যের প্রতিটি অংশ কতটা বিকিরণ ছাড়ছে।

তাপ নয়, শব্দ কীভাবে কণার ভেতর দিয়ে যায় দেখতে চাইলে তরঙ্গের অ্যানিমেশনগুলো চালিয়ে দেখো।

সচরাচর জিজ্ঞাসা

তাপ সঞ্চালনের তিনটি পদ্ধতি কী কী?

পরিবহন (কঠিন পদার্থে কণা থেকে কণায়, বস্তুর প্রবাহ ছাড়া), পরিচলন (চলমান তরল বা গ্যাসের বয়ে নেওয়া তাপ) আর বিকিরণ (তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ, কোনো মাধ্যম লাগে না)। প্রতিদিনের বহু ঘটনায় তিনটিই একসঙ্গে ঘটে।

পরিবহনের সূত্র কী?

Q/t = kAΔT/L। তাপ প্রবাহের হার = তাপ পরিবাহিতা k × প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল A × তাপমাত্রার পার্থক্য ΔT, ভাগ দৈর্ঘ্য L।

ধাতু তাপের সুপরিবাহী কেন?

ধাতুতে মুক্ত ইলেকট্রন আছে, যারা পুরো কঠিন বস্তুতে চলাচল করে দ্রুত শক্তি বয়ে নেয়। কাচ বা কাঠের মতো অধাতুকে পরমাণু থেকে পরমাণুতে কম্পনের মাধ্যমে শক্তি দিতে হয়, যা অনেক ধীর।

পরিচলনে গরম পানি ওপরে ওঠে কেন?

গরম পানি প্রসারিত হয়ে চারপাশের ঠান্ডা পানির চেয়ে কম ঘন হয়ে যায়। ঘন পানি তাকে ভাসমান বস্তুর মতো ওপরে ঠেলে দেয়, আর ঠান্ডা পানি নেমে এসে জায়গা নেয়, ফলে একটা ঘুরতে থাকা স্রোত তৈরি হয়।

স্টেফানের সূত্র কী বলে?

বস্তুর বিকিরিত ক্ষমতা P = εσAT⁴, যেখানে T পরম তাপমাত্রা, A তলের ক্ষেত্রফল, ε নিঃসরণ ক্ষমতা আর σ = 5.67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)। কেলভিনে তাপমাত্রা দ্বিগুণ হলে ক্ষমতা ষোলো গুণ হয়।

থার্মোস ফ্লাস্ক তাপ হারানো ঠেকায় কীভাবে?

দুই দেয়ালের মাঝের শূন্যস্থান পরিবহন ও পরিচলন থামায়, রুপোলি তল বিকিরণ ফিরিয়ে দেয়, আর ছিপি কুপরিবাহী। তিনটি মিলে তিন পদ্ধতিকেই ধীর করে।

রোদে কালো জিনিস তাড়াতাড়ি গরম হয় কেন?

কালো তল গায়ে লাগা বেশির ভাগ বিকিরণ শুষে নেয়, আর হালকা বা চকচকে তল বেশির ভাগ ফিরিয়ে দেয়। ভালো শোষক ভালো বিকিরকও, তাই কালো জিনিস গরম অবস্থায় তাড়াতাড়ি ঠান্ডাও হয়।

এই বিষয়ের আরও পড়াশোনা

Digital SAT Math guide (ইংরেজিতে)

স্কলারশিপ

বিদেশে পড়াশোনার স্কলারশিপ

IELTS

IELTS vocabulary: science and research (ইংরেজিতে)

টুল

GPA calculator (ইংরেজিতে)

ক্যারিয়ার

গণিত

সিমুলেশনটি কীভাবে ব্যবহার করবে

তাপ হলো তাপমাত্রার ফারাকের কারণে চলতে থাকা শক্তি

পরিবহন: কণা থেকে কণায় হাতবদল

সুপরিবাহী, কুপরিবাহী আর ইলেকট্রনের ভূমিকা

পরিচলন: তরলই তাপ বয়ে নেয়

বিকিরণ: মাধ্যম ছাড়াই তাপ

চকচকে, কালো, সাদা: তল কী করে

সমাধান করা অঙ্ক

অঙ্ক ১: জানালা দিয়ে তাপ হারানো

অঙ্ক ২: তামা বনাম কাঠ

অঙ্ক ৩: গরম চুলার প্লেট

অঙ্ক ৪: ঠান্ডা ঘরে একজন মানুষ

অঙ্ক ৫: সূর্যের রং আর তোমার রং

অঙ্ক ৬: পরিচলনের ঠেলা কত জোরালো?

যে ভুলে নম্বর কাটা যায়

আর কোথায় এর দেখা মেলে

সচরাচর জিজ্ঞাসা

তাপ সঞ্চালনের তিনটি পদ্ধতি কী কী?

পরিবহনের সূত্র কী?

ধাতু তাপের সুপরিবাহী কেন?

পরিচলনে গরম পানি ওপরে ওঠে কেন?

স্টেফানের সূত্র কী বলে?

থার্মোস ফ্লাস্ক তাপ হারানো ঠেকায় কীভাবে?

রোদে কালো জিনিস তাড়াতাড়ি গরম হয় কেন?

এই বিষয়ের আরও পড়াশোনা

এসএসসি পদার্থবিজ্ঞান: সিলেবাস ও প্রস্তুতি

এইচএসসি পদার্থবিজ্ঞান: সিলেবাস ও প্রস্তুতি

নবম-দশম শ্রেণির পদার্থবিজ্ঞান বই

ইঞ্জিনিয়ারিং ভর্তি পরীক্ষার প্রস্তুতি

ঢাবি বিজ্ঞান ইউনিট ভর্তি ২০২৬-২৭

Composition: The Uses of Electricity (ইংরেজিতে)

প্রতিবেদন: বিজ্ঞান মেলা

Paragraph: Science in Everyday Life (ইংরেজিতে)

এসএসসি সাজেশন

এইচএসসি সাজেশন

বিশ্ববিদ্যালয় ভর্তি পরীক্ষার গাইড

এসএসসি সিলেবাস

এইচএসসি সিলেবাস

জার্মানিতে উচ্চশিক্ষা

Digital SAT Math guide (ইংরেজিতে)

বিদেশে পড়াশোনার স্কলারশিপ

IELTS vocabulary: science and research (ইংরেজিতে)

GPA calculator (ইংরেজিতে)

Civil engineer resume example (ইংরেজিতে)

আরও পদার্থবিজ্ঞান অ্যানিমেশন

আলোর প্রতিসরণ

ওহমের সূত্র

প্রাসের গতি

সরল দোলক

তড়িৎ ক্ষেত্র

তরঙ্গের ব্যতিচার

পড়ন্ত বস্তু ও পড়ন্ত বস্তুর সূত্র

লেন্সে প্রতিবিম্ব গঠন

নিউটনের গতির সূত্র

গোলীয় দর্পণে প্রতিবিম্ব গঠন

তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ ও ফ্যারাডের সূত্র

ভরবেগের সংরক্ষণ ও সংঘর্ষ

কাজ, ক্ষমতা ও শক্তি

নততল

বৃত্তাকার গতি

অনুপ্রস্থ ও অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ

লিভার ও ভ্রামক

ভরকেন্দ্র

স্প্রিং-ভর ও সরল ছন্দিত স্পন্দন

ভেক্টর যোগ: ত্রিভুজ ও সামান্তরিক সূত্র

আপেক্ষিক বেগ: ট্রেন ও নদী পারাপার

কেপলারের সূত্র ও উপবৃত্তাকার কক্ষপথ

নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র, g ও কৃত্রিম উপগ্রহ

তার ও নলে স্থির তরঙ্গ

অনুনাদ নল ও শব্দের দ্রুতি

স্বরকম্প: কাছাকাছি দুই সুরের স্পন্দন

ডপলার প্রভাব: চলমান উৎস, চলমান শ্রোতা ও সনিক বুম

প্রিজম, আলোর বিচ্ছুরণ ও রামধনু

কির্শফের সূত্র: সংযোগ সূত্র ও বদ্ধ পথ সূত্র

হুইটস্টোন ব্রিজ ও মিটার ব্রিজ

একক চিড়ে অপবর্তন

চোখের ত্রুটি ও তার প্রতিকার

আলোর সমবর্তন: ম্যালাসের সূত্র ও ব্রুস্টারের সূত্র

ক্যাপাসিটরের আহিতকরণ ও নিরাহিতকরণ: আরসি সময় ধ্রুবক

চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা: দণ্ডচুম্বক, তড়িৎবাহী সরল তার ও সলিনয়েড