Zahidul Saad Classroom
পদার্থবিজ্ঞান — অধ্যায় ০৬ (বস্তুর ওপর তাপের প্রভাব) • পর্ব-৩ (প্রশ্ন ৬৩–৯২)
প্রশ্ন ৬৩ ঘনীভবন ও কঠিনভবন ব্যাখ্যা কর।
উত্তর উষ্ণতার হ্রাস ঘটিয়ে কোনো পদার্থের বায়বীয় অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় রূপান্তরিত হওয়ার প্রক্রিয়াকে ঘনীভবন এবং তরল অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় রূপান্তরিত হওয়ার প্রক্রিয়াকে কঠিনভবন বলে।
চিত্র: তাপ অপসারণে ঘনীভবন (বাষ্প $\rightarrow$ তরল) ও কঠিনভবন (তরল $\rightarrow$ কঠিন)
প্রশ্ন ৬৪ বাষ্পায়ন কোন কোন বিষয়ের উপর নির্ভর করে?
উত্তর বাষ্পায়ন নিম্নলিখিত বিষয়গুলোর উপর নির্ভর করে—
১. বায়ু প্রবাহ,
২. তরলের উপরিভাগের ক্ষেত্রফল,
৩. তরলের প্রকৃতি এবং
৪. তরলের উপর চাপ।
চিত্র: বাষ্পায়ন নিয়ন্ত্রণকারী ৪টি প্রধান নিয়ামক
প্রশ্ন ৬৫ বাষ্পায়নে শীতলতার উদ্ভব হয়— ব্যাখ্যা কর।
উত্তর বাষ্পায়নের সময় তরল তার আশেপাশের জায়গা থেকে সুপ্ততাপ গ্রহণ করে বাষ্পে পরিণত হয়। বাষ্পায়নের সময় আশেপাশের জায়গা তাপ হারানোর কারণে চারপাশে তাপমাত্রা হ্রাস পায়। তাই বাষ্পায়নে শীতলতার উদ্ভব হয়।
চিত্র: বাষ্পায়নের সময় পরিবেশ থেকে তাপ শোষিত হওয়ায় শীতলতা সৃষ্টি হয়
প্রশ্ন ৬৬ ভেজা মেঝে শুকানোর জন্য ফ্যান কেন চালানো হয়?
উত্তর ফ্যান চালালে আশেপাশের বাতাস ভেজা মেঝের পানির সংস্পর্শে আসে এবং সেখান থেকে পানি জলীয়বাষ্প হিসেবে শোষণ করে, ফলে ভেজা মেঝে দ্রুত শুকায়।
চিত্র: ফ্যানের বাতাস জলীয় বাষ্প সরিয়ে মেঝে দ্রুত শুকায়
প্রশ্ন ৬৭ পদার্থের অবস্থার পরিবর্তন ঘটাতে কেন সুপ্ততাপের প্রয়োজন?
উত্তর কোনো পদার্থের কণাগুলো আন্তঃআণবিক আকর্ষণের দ্বারা একে অন্যের সাথে যুক্ত থাকে। পদার্থের অবস্থার পরিবর্তন ঘটাতে পদার্থের অণুসমূহের মধ্যকার বিভবশক্তির পরিবর্তন ঘটাতে হয়। আর এজন্য সুপ্ততাপের প্রয়োজন হয়।
চিত্র: কণাগুলোর মধ্যকার বন্ধন ভাঙতে সুপ্ততাপ ব্যয় হয়
প্রশ্ন ৬৮ আপেক্ষিক তাপ বলতে কী বোঝ?
উত্তর $1\text{ kg}$ ভরের কোনো বস্তুর তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ঐ বস্তুর আপেক্ষিক তাপ বলে। একে $S$ দ্বারা প্রকাশ করা হয় এবং এর একক $\text{Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$।
চিত্র: একক ভরের বস্তুর একক তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে প্রয়োজনীয় তাপ
প্রশ্ন ৬৯ পানির আপেক্ষিক তাপ $4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$ বলতে কী বোঝ?
উত্তর পানির আপেক্ষিক তাপ $4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$ বলতে বোঝায় $1\text{ kg}$ ভরের পানির তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে $4200\text{ J}$ তাপের প্রয়োজন।
চিত্র: পানির উচ্চ আপেক্ষিক তাপের ধারণা
প্রশ্ন ৭০ $1\text{ kg}$ বরফের তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বৃদ্ধি করতে কত তাপ লাগবে?
উত্তর বরফের আপেক্ষিক তাপ $2100\text{ J kg}^{-1}\text{K}^{-1}$ অর্থাৎ $1\text{ kg}$ বরফের তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে $2100\text{ J}$ তাপ লাগবে।
চিত্র: বরফের আপেক্ষিক তাপ $2100\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
প্রশ্ন ৭১ আপেক্ষিক তাপের একক নির্ণয় কর।
উত্তর আমরা জানি,
আপেক্ষিক তাপ, $S = \frac{Q}{m\Delta \theta}$
$\therefore$ আপেক্ষিক তাপের একক $= \frac{\text{তাপের একক}}{\text{ভরের একক} \times \text{তাপমাত্রার একক}}$
$= \frac{\text{J}}{\text{kg} \times \text{K}} = \text{Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
চিত্র: আপেক্ষিক তাপের এস.আই একক নির্ণয়
প্রশ্ন ৭২ তাপধারণ ক্ষমতা বলতে কী বোঝ?
উত্তর কোনো বস্তুর তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে তাপধারণ ক্ষমতা বলে। তাপধারণ ক্ষমতাকে $C$ দ্বারা প্রকাশ করা হয় এবং এর একক $\text{JK}^{-1}$।
চিত্র: সম্পূর্ণ বস্তুর তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে প্রয়োজনীয় তাপ
প্রশ্ন ৭৩ একক ভরের তাপধারণ ক্ষমতাই আপেক্ষিক তাপ— ব্যাখ্যা কর।
উত্তর কোনো বস্তুর তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে যে পরিমাণ প্রয়োজন তাকে তাপধারণ ক্ষমতা বলে। আবার $1\text{ kg}$ ভরের কোনো বস্তুর তাপমাত্রা $1\text{ K}$ বাড়াতে যে তাপের প্রয়োজন হয় তাকে আপেক্ষিক তাপ বলে। সুতরাং, বলা যায় যে, একক ভরের তাপধারণ ক্ষমতাই আপেক্ষিক তাপ।
গাণিতিক সম্পর্ক: $S = \frac{C}{m}$ বা, $C = mS$
চিত্র: তাপধারণ ক্ষমতা ও আপেক্ষিক তাপের সম্পর্ক
প্রশ্ন ৭৪ কোনো বস্তুর তাপধারণ ক্ষমতা কোন বিষয়ের উপর নির্ভরশীল? ব্যাখ্যা কর।
উত্তর কোনো বস্তুর তাপধারণ ক্ষমতা বস্তুর উপাদান এবং ভরের উপর নির্ভরশীল। নির্দিষ্ট বস্তুর উপাদান নির্দিষ্ট থাকে। তাই নির্দিষ্ট বস্তুর ভর বৃদ্ধি করলে বস্তুর তাপধারণ ক্ষমতাও বৃদ্ধি পায়।
চিত্র: তাপধারণ ক্ষমতা ($C = mS$) নির্ধারক দুটি বিষয়
প্রশ্ন ৭৫ শীতকালে ভিজা কাপড় দ্রুত শুকায় কেন?
উত্তর বায়ুতে জলীয়বাষ্পের পরিমাণ যত কম হবে, বাষ্পায়ন তত দ্রুত হবে। শীতকালে বায়ু শুষ্ক থাকে বলে বায়ুতে জলীয়বাষ্পের পরিমাণ কম থাকে। ফলে ভিজা কাপড় থেকে পানি দ্রুত বাষ্পীভূত হয়ে যায় এবং কাপড় দ্রুত শুকায়।
চিত্র: শীতকালে বাতাসে আর্দ্রতা কম থাকায় কাপড় দ্রুত শুকায়
প্রশ্ন ৭৬ পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ $2.268 \times 10^6\text{ Jkg}^{-1}$ বলতে কী বোঝ?
উত্তর পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ $2.268 \times 10^6\text{ Jkg}^{-1}$ বলতে বোঝায় যে, $100^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $1\text{ kg}$ পানিকে তরল থেকে বাষ্পীয় অবস্থায় রূপান্তরের জন্য $2.268 \times 10^6\text{ J}$ তাপের প্রয়োজন হয়।
চিত্র: পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপের হিসাব
প্রশ্ন ৭৭ বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ $3.36 \times 10^5\text{ Jkg}^{-1}$ বলতে কী বোঝ?
উত্তর বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ $3.36 \times 10^5\text{ Jkg}^{-1}$ বলতে বোঝায় $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $1\text{ kg}$ বরফকে $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে $3.36 \times 10^5\text{ J}$ তাপের প্রয়োজন হয়।
চিত্র: বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপের হিসাব
প্রশ্ন ৭৮ $5\text{ kg}$ ভরের কোনো পদার্থের তাপমাত্রা $75^\circ\text{C}$ বৃদ্ধি করতে $684000\text{ J}$ তাপ প্রয়োগ করতে হয়। পদার্থটির আপেক্ষিক তাপ কত?
উত্তর
এখানে, পদার্থের ভর, $m = 5\text{ kg}$ এবং প্রয়োগকৃত তাপ, $Q = 684000\text{ J}$
তাপমাত্রা বৃদ্ধি, $T_2 - T_1 = 75^\circ\text{C} = 75\text{ K}$ এবং আপেক্ষিক তাপ, $S = ?$
আমরা জানি, $S = \frac{Q}{m(T_2 - T_1)} = \frac{684000}{5 \times 75} = 1824\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
$\therefore$ পদার্থটির আপেক্ষিক তাপ $1824\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$।
চিত্র: আপেক্ষিক তাপ নির্ণয়ের গাণিতিক সমাধান
প্রশ্ন ৭৯ $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $1\text{ kg}$ বরফকে $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে কী পরিমাণ তাপ লাগবে?
উত্তর
এখানে, বরফের ভর, $m = 1\text{ kg}$
বরফ গলনের সুপ্ততাপ, $L_f = 334000\text{ J kg}^{-1} = 334 \times 10^3\text{ J kg}^{-1}$
প্রয়োজনীয় তাপ, $Q = ?$
আমরা জানি, $Q = mL_f = 1\text{ kg} \times 334 \times 10^3\text{ J kg}^{-1} = 334\text{ kJ} = 3.34 \times 10^5\text{ J}$
অতএব, প্রয়োজনীয় তাপ $334\text{ kJ} = 3.34 \times 10^5\text{ J}$।
চিত্র: বরফ গলনের জন্য প্রয়োজনীয় সুপ্ততাপ
প্রশ্ন ৮০ তামার আপেক্ষিক তাপ $400\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$ হলে $5\text{ kg}$ তামার তাপধারণ ক্ষমতা কত?
উত্তর
এখানে, তামার ভর, $m = 5\text{ kg}$ এবং তামার আপেক্ষিক তাপ, $S = 400\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
তামার তাপধারণ ক্ষমতা, $C = ?$
আমরা জানি, $C = mS = 5\text{ kg} \times 400\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1} = 2000\text{ JK}^{-1}$
অতএব, তামার তাপধারণ ক্ষমতা $2000\text{ JK}^{-1}$।
চিত্র: $5\text{ kg}$ তামার তাপধারণ ক্ষমতা নির্ণয়
প্রশ্ন ৮১ $10\text{ kg}$ ভরের একটি বস্তুর তাপধারণ ক্ষমতা $4000\text{ JK}^{-1}$ হলে, বস্তুটির আপেক্ষিক তাপ কত?
উত্তর
এখানে, ভর, $m = 10\text{ kg}$ এবং তাপধারণ ক্ষমতা, $C = 4000\text{ JK}^{-1}$
আপেক্ষিক তাপ, $S = ?$
আমরা জানি, $C = mS$
বা, $S = \frac{C}{m} = \frac{4000}{10} = 400\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
অতএব, আপেক্ষিক তাপ $400\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$।
চিত্র: তাপধারণ ক্ষমতা থেকে আপেক্ষিক তাপ নির্ণয়
প্রশ্ন ৮২ $50\text{ g}$ ভরের বস্তুর তাপমাত্রা $80^\circ\text{C}$ বৃদ্ধি করতে $1520\text{ J}$ তাপশক্তি প্রয়োগ করতে হলে, বস্তুটির আপেক্ষিক তাপ কত?
উত্তর
এখানে, বস্তুর ভর, $m = 50\text{ g} = 50 \times 10^{-3}\text{ kg}$
তাপ, $Q = 1520\text{ J}$ এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি, $T_2 - T_1 = 80^\circ\text{C} = 80\text{ K}$
আমরা জানি, $S = \frac{Q}{m(T_2 - T_1)} = \frac{1520\text{ J}}{(50 \times 10^{-3})\text{ kg} \times 80\text{ K}} = 380\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
অতএব, বস্তুর আপেক্ষিক তাপ $380\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$।
চিত্র: গ্রাম একককে কিলোগ্রামে নিয়ে আপেক্ষিক তাপ নির্ণয়
প্রশ্ন ৮৩ $2\text{ kg}$ ভরের পানির তাপমাত্রা $50^\circ\text{C}$ বৃদ্ধি করতে কী পরিমাণ তাপশক্তির প্রয়োজন?
উত্তর
এখানে, পানির ভর, $m = 2\text{ kg}$ এবং পানির আপেক্ষিক তাপ, $S = 4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
তাপমাত্রা বৃদ্ধি, $\Delta T = 50^\circ\text{C} = 50\text{ K}$ এবং প্রয়োজনীয় তাপ, $Q = ?$
আমরা জানি, $Q = mS\Delta T = 2\text{ kg} \times 4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1} \times 50\text{ K} = 4.2 \times 10^5\text{ J}$
অতএব, তাপশক্তির প্রয়োজন $4.2 \times 10^5\text{ J}$।
চিত্র: পানির তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে গৃহীত তাপের পরিমাণ
প্রশ্ন ৮৪ $-5^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় $2\text{ kg}$ বরফ গলে $0^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার পানিতে পরিণত হতে প্রয়োজনীয় তাপ কত?
উত্তর
এখানে, বরফের ভর, $m = 2\text{ kg}$ এবং বরফের আপেক্ষিক তাপ, $S_1 = 2100\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
তাপমাত্রার পার্থক্য, $\Delta T = \{0 - (-5)\} = 0 + 5 = 5^\circ\text{C} = 5\text{ K}$
প্রয়োজনীয় তাপ, $Q = ?$
আমরা জানি, $Q = mS_1\Delta T = 2\text{ kg} \times 2100\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1} \times 5\text{ K} = 21000\text{ J}$
অতএব, প্রয়োজনীয় তাপ $21000\text{ J}$ (বইয়ের সমাধান অনুযায়ী)।
চিত্র: বরফের তাপমাত্রা $-5^\circ\text{C}$ থেকে $0^\circ\text{C}$ এ উন্নীত করতে প্রয়োজনীয় তাপ
প্রশ্ন ৮৫ ক্যালরিমিতির মূলনীতি ব্যাখ্যা কর।
উত্তর ভিন্ন উষ্ণতার দুটি বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে রাখলে তাপীয় সাম্যাবস্থায় আসার জন্য তাদের মধ্যে তাপের আদান-প্রদান হয়। উষ্ণ বস্তু যতটুকু তাপ বর্জন করে, শীতল বস্তুটি সেই পরিমাণ তাপ গ্রহণ করে। অর্থাৎ, গৃহীত তাপ = বর্জিত তাপ। এটিই ক্যালরিমিতির মূলনীতি।
চিত্র: ক্যালরিমিতির মূলনীতি (গৃহীত তাপ = বর্জিত তাপ)
প্রশ্ন ৮৬ জ্বর গায়ে কেন জলপট্টি দেওয়া হয়?
উত্তর জ্বর গায়ে জলপট্টি দিলে তাপমাত্রা হ্রাস পায়। কারণ জ্বরে শরীরের তাপমাত্রা বেড়ে যায় আর অপরপক্ষে জলপট্টির তাপমাত্রা কম থাকে ফলে জলপট্টি দিলে শরীর তাপ হারায় এবং জলপট্টি এই তাপ গ্রহণ করে।
চিত্র: কপাল থেকে জলপট্টিতে তাপ সঞ্চালন
প্রশ্ন ৮৭ $75^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $2\text{ liter}$ পানিতে $20^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $1\text{ liter}$ পানি যোগ করা হলে চূড়ান্ত তাপমাত্রা কত?
উত্তর
ধরি, চূড়ান্ত তাপমাত্রা $= T$
এখানে, পানির ভর, $m_1 = 2\text{ L} = 2\text{ kg}$ এবং পানির আপেক্ষিক তাপ, $S = 4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1}$
বর্জিত তাপ, $Q_1 = m_1 S(75 - T) = 2\text{ kg} \times 4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1} \times (75 - T)$
আবার, শীতল পানির ভর, $m_2 = 1\text{ L} = 1\text{ kg}$ হলে,
গৃহীত তাপ, $Q_2 = m_2 S(T - 20) = 1\text{ kg} \times 4200\text{ Jkg}^{-1}\text{K}^{-1} \times (T - 20)$
$\therefore Q_1 = Q_2$
বা, $4200(T - 20) = 2 \times 4200(75 - T)$
বা, $T - 20 = 150 - 2T$
বা, $3T = 170 \Rightarrow T = 56.67^\circ\text{C}$
অতএব, চূড়ান্ত তাপমাত্রা $56.67^\circ\text{C}$।
চিত্র: গরম ও ঠাণ্ডা পানির মিশ্রণে তাপীয় সাম্যাবস্থা
প্রশ্ন ৮৮ পুনঃশিলীভবন বলতে কী বোঝ?
উত্তর চাপ প্রয়োগের ফলে কঠিন বস্তুর গলে যাওয়া এবং চাপ প্রত্যাহারে আবার এর কঠিন অবস্থা প্রাপ্ত হওয়াকে পুনঃশিলীভবন বলে। পুনঃশিলীভবনের জন্যই দুটি বরফ টুকরা একত্রে চাপ দিলে জোড়া লাগে।
চিত্র: পুনঃশিলীভবন প্রক্রিয়ায় দুটি বরফ খণ্ডের সংযুক্তি
প্রশ্ন ৮৯ চাপের সাথে স্ফুটনাঙ্কের সম্পর্ক ব্যাখ্যা কর।
উত্তর স্ফুটনের ফলে তরল বায়বীয় অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। এর ফলে আয়তন বৃদ্ধি পায়। আবার, চাপ আয়তনের ব্যস্তানুপাতিক। এ কারণে চাপ বৃদ্ধি করলে যেহেতু আয়তন হ্রাস পায় তাই তরল থেকে বায়বীয় অবস্থায় রূপান্তরও কঠিন হয়। তাই চাপ বৃদ্ধি করলে তরলের স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি পায়। চাপ হ্রাসে স্ফুটনাঙ্ক হ্রাস পায়।
চিত্র: চাপের সাথে স্ফুটনাঙ্কের সমানুপাতিক পরিবর্তন
প্রশ্ন ৯০ চাপ বাড়লে বরফের গলনাঙ্ক কমে যায় কেন?
উত্তর যেসব কঠিন পদার্থ তরলে রূপান্তরের সময় আয়তনে হ্রাস পায়, চাপ বৃদ্ধিতে তাদের গলনাঙ্ক কমে যায়। বরফ গলে পানিতে পরিণত হলে এর আয়তন হ্রাস পায়। তাই চাপ বাড়লে বরফের গলনাঙ্ক কমে যায়।
চিত্র: গলনের সময় আয়তন কমে বলে চাপ বাড়ালে বরফ কম তাপমাত্রায় গলে
প্রশ্ন ৯১ চাপ কম হলে কোনটি কমে যায়?
উত্তর চাপ কম হলে স্ফুটনাঙ্ক কমে যায়। এজন্য পাহাড়ের উপর তুলনামূলক কম তাপমাত্রায় পানি ফুটতে থাকে। ফলে পাহাড়ের উপর রান্না করা কষ্টকর। কারণ কম তাপমাত্রায় পানি ফুটতে থাকে বলে মাংসসহ অন্যান্য খাবার সিদ্ধ হওয়ার জন্য যথেষ্ট তাপ পায় না।
চিত্র: পাহাড়ের চূড়ায় বায়ুচাপ কম থাকায় স্ফুটনাঙ্ক কমে যায়
প্রশ্ন ৯২ একখণ্ড বরফকে ফুটন্ত পানিতে ফেলে দিলে পানি ও বরফের তাপের আদান-প্রদান কতক্ষণ চলবে?
উত্তর পানি ও বরফ গলা পানির তাপমাত্রা সমান না হওয়া পর্যন্ত তাপের আদান-প্রদান চলবে। দুটি বস্তু পরস্পর তাপীয় সংস্পর্শে আনলে উষ্ণতর বস্তু থেকে শীতলতর বস্তুতে তাপ প্রবাহিত হয় যতক্ষণ না উভয়ের তাপমাত্রা সমান হয়। একখণ্ড বরফ ফুটন্ত পানিতে ছেড়ে দিলে বরফ গলে যাওয়ার পরেও বরফ গলা পানির তাপমাত্রা ফুটন্ত পানির তাপমাত্রার সমান না হওয়া পর্যন্ত ফুটন্ত পানি থেকে তাপ বরফ গলা শীতল পানিতে প্রবাহিত হবে এবং পানি ও বরফ গলা পানির তাপমাত্রা সমান না হওয়া পর্যন্ত তাপের আদান-প্রদান চলবে।
চিত্র: উভয়ের তাপমাত্রা সমান (তাপীয় সাম্যাবস্থা) না হওয়া পর্যন্ত তাপ প্রবাহ চলবে

