তাপ ধারকত্ব

কোন পদার্থের তাপমাত্রা একক পরিমাণ (১কেলভিন বা ১°সেলসিয়াস) বৃদ্ধি করতে যে নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ঐ পদার্থের তাপ ধারকত্ব (তাপধারণ ক্ষমতা) বলে।^[১] এক্ষেত্রে লক্ষ রাখতে হয় যেন ঐ সময় অবস্থার কোন পরিবর্তন না ঘটে। তাপ ধারকত্বের এসআই একক হল জুল প্রতি কেলভিন(J/K)। অর্থাৎ বস্তুটি যেন এক অবস্থা থেকে অন্য কোন অবস্থায় (কঠিন থেকে তরল বা তরল থেকে বাষ্প) রুপ না নেয়। কারণ সেক্ষেত্রে প্রযুক্ত তাপ বস্তুটির অবস্থার পরিবর্তনে ব্যবহৃত হয়ে যায় এবং বস্তুর তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকে।

আইনস্টাইন সলিডে তাপের ক্ষমতা

সংজ্ঞা

মৌলিক সংজ্ঞা

একটি বস্তুর তাপ ধারণক্ষমতা ${\displaystyle C}$ দ্বারা চিহ্নিত,

${\displaystyle C=\lim _{\Delta T\to 0}{\frac {\Delta Q}{\Delta T}},}$

যেখানে, ${\displaystyle \Delta Q}$ হলো সেই তাপের পরিমাণ যা একটি বস্তুর (যার ভর m ) তাপমাত্রা দ্বারা বৃদ্ধি করার জন্য যোগ করতে হয়।

এই পরিমাণ সাধারণত বস্তুটির প্রারম্ভিক তাপমাত্রা ${\displaystyle T}$ এবং এর উপর প্রয়োগিত চাপ ${\displaystyle p}$ -এর ওপর নির্ভর করে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। বিশেষ করে, এটি দ্রবীভবন বা বাষ্পীভবনের মতো অবস্থার পরিবর্তনের (যেমন: গলনীয় তাপ বা বাষ্পীভবনের উষ্ণতা) সময় পরিবর্তিত হয়। সুতরাং, এটি সাধারণত একটি ফাংশন হিসাবে বিবেচনা করা উচিত, যা এই দুটি চলকের (চাপ ${\displaystyle p}$ এবং তাপমাত্রা ${\displaystyle T}$) ওপর নির্ভরশীল।

তাপমাত্রার তারতম্য

তাপমাত্রা এবং চাপের ক্ষুদ্র পরিবর্তনের মধ্যে কাজ করার সময় তাপধারণ ক্ষমতার পরিবর্তন উপেক্ষা করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ১ পাউন্ড ওজনের একটি লোহার ব্লকের তাপ ধারণ ক্ষমতা ${\displaystyle C}$,

প্রারম্ভিক তাপমাত্রা ${\displaystyle T=25}$°

এবং চাপ ${\displaystyle P=1atm}$ হলে,

তাপধারণ ক্ষমতা ${\displaystyle C=204J/K}$ হবে।

এই আনুমানিক মানটি তাপমাত্রা ১৫ °C থেকে ৩৫ °C এবং চাপ ০ থেকে ১০ অ্যাটমোস্ফিয়ারের মধ্যে যথেষ্ট সঠিক কারণ এই সীমার মধ্যে সঠিক মান খুব সামান্যই পরিবর্তিত হয়। অর্থাৎ, ২০৪ জুল তাপ প্রয়োগে ব্লকের তাপমাত্রা ১৫ °C থেকে ১৬ °C বা ৩৪ °C থেকে ৩৫ °C পর্যন্ত প্রায় একইভাবে বৃদ্ধি পাবে এবং এর মধ্যে কোনো উল্লেখযোগ্য ত্রুটি হবে না।

আপেক্ষিক তাপ

কোন ১ কেজি ভরের বস্তুর তাপমাত্রা ১ কেলভিন বাড়াতে যে তাপের প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ বস্তুর উপাদানের আপেক্ষিক তাপ ধারণ ক্ষমতা বা আপেক্ষিক তাপ বলে। এর একক হল জুল প্রতি কেজি প্রতি কেলভিন(J·Kg⁻¹·K⁻¹)।

অর্থাৎ আপেক্ষিক তাপ = +গৃহীত বা বর্জিত তাপ (Q)/ভর (m) × তাপমাত্রার পার্থক্য (Δθ)

গাণিতিকভাবে,

${\displaystyle S={\frac {Q}{m\Delta \theta }}}$

আবার, আপেক্ষিক তাপ (S) = +তাপধারণ ক্ষমতা (C)/বস্তুর ভর (m)

গাণিতিকভাবে,

${\displaystyle S={\frac {C}{m}}\qquad \left[C={\frac {Q}{\Delta \theta }}\right]}$

নীচে কয়েকটি পদার্থের আপেক্ষিক তাপ দেওয়া হল:

পদার্থ	আপেক্ষিক তাপ (J kg−1 K−1)
জল	৪২০০
বরফ	২১০০
লোহা	৪৫০
জলীয় বাষ্প	২০০০
সীসা	১৩০
তামা	৪০০
রূপা	২৩০
পিতল	২৩০
মানবদেহ	৩৪৭০
অ্যালুমিনিয়াম	৯০০
টিন	২১০
কাঁচ	৬৭০
দস্তা	৩৮০
পারদ	১৪০
অক্সিজেন	৯১০