বিসিএস প্রস্তুতিঃ তরঙ্গ, তাপ ও তাপগতবিদ্যা

তরঙ্গ

• তরঙ্গ হচ্ছে একটা মাধ্যমের ভেতর দিয়ে এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় শক্তি পাঠানোর প্রক্রিয়া, যেখানে মাধ্যমের কণাগুলো তার নিজের অবস্থানে স্পন্দিত হতে পারে কিন্তু সেখান থেকে সম্পূর্ণ সরে যাবে না। 
• অথবা, স্থিতিস্থাপক মাধ্যমের কণাগুলোর সমষ্টিগত কম্পনের ফলে সৃষ্ট আন্দোলনকে তরঙ্গ বলা হয়।
• তরঙ্গ এক স্থান হতে অন্য স্থানে সঞ্চারিত করে— শক্তি।

তরঙ্গের প্রকারভেদ: ২ প্রকার

• অগ্রগামী বা চল তরঙ্গ 
• স্থির তরঙ্গ

অগ্রগামী বা চল তরঙ্গ: 

• কোন তরঙ্গ যদি কোন বিস্তৃত মাধ্যমের এক স্তর হতে অন্য স্তরে ক্রমাগত সঞ্চালিত হয়ে সম্মুখের দিকে অগ্রসর হয়, তাকে অগ্রগামী তরঙ্গ বলে। 
• উদাহরণঃ পানির উপরিতলে সঞ্চারিত তরঙ্গ। উদাহরণঃ পানির উপরিতলে সঞ্চারিত তরঙ্গ।

স্থির তরঙ্গ

• একই ধরনের দুটি অগ্রগামী তরঙ্গ বিপরীত দিক হতে সমভাবে অগ্রসর হয়ে একে অপরের উপর আপতিত হলে যে তরঙ্গ উদ্ভব হয় তাকে স্থির তরঙ্গ বলে। 
• উদাহরণঃ একটি টানা তার আঘাত করলে যে তরঙ্গ উৎপন্ন হয়।

আরও পড়ুনঃ বিসিএস প্রস্তুতি ~ বাংলা সাহিত্যের প্রাচীন যুগ ও মধ্যযুগ 

তরঙ্গ প্রবাহের দিকের তারতম্যভেদে  ২ প্রকার। 

• লম্বিক বা অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ 
• আড় বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ

লম্বিক বা অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ

• কণাগুলোর কম্পনের দিক তরঙ্গ প্রবাহের দিকের সমান্তরালে হয়। 
• উদাহরণঃ কথা বলার সময় মুখের মধ্যকার বায়ু কম্পন।
• শব্দ এক ধরনের অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ। 

আড় বা অনুপ্রস্থ তরঙ্গ

• কণাগুলোর কম্পনের তরঙ্গ প্রবাহের দিকের সমকোণে হয়।
• উদাহরণঃ পুকুরের পানিতে ঢিল ছুড়লে যে তরঙ্গের সৃষ্টি হয়।
• আলো এক ধরনের অনুপ্রস্থ তরঙ্গ।

তরঙ্গ দৈর্ঘ্য : 

• একটি কম্পমান কণা বা বস্তুর এক দশা থেকে পরবর্তী একই দশার মধ্যবর্তী দূরত্বকে বলা হয় তরঙ্গ দৈর্ঘ্য।
•  তরঙ্গ দৈর্ঘ্য প্রকাশ করা হয় ল্যামডা দ্বারা।

কম্পাঙ্ক (f): 

• একটি কম্পমান কণা এক সেকেন্ডে যতটি পূর্ণ কম্পন সম্পন্ন করে, তাকে তার কম্পাঙ্ক বলে। 
• কম্পাঙ্কের একক হার্জ (Hz), বার/ সেকেন্ড, সাইকেল/ সেকেন্ড, ভাইব্রেসন/ সেকেন্ড।
• শব্দ যখন বায়ু থেকে পানিতে প্রবেশ করে তখন কম্পাঙ্কের কোন পরিবর্তন হয় না।

• তরঙ্গ বেগ, কম্পাঙ্ক ও তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের মধ্যে সম্পর্ক v = fλ
• শূন্য মাধ্যমে বা ভ্যাকিউয়ামে শব্দ তরঙ্গ সঞ্চালিত হয় না 
• সব তরঙ্গেই একটা বেগ থাকে সেই বেগ তার মাধ্যমের প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে। বাতাসে শব্দের বেগ 330 m/s, পানিতে এই শব্দের বেগ 1493 m/s. 

তাপ ও তাপগতবিদ্যা

অষ্টাদশ শতাব্দীর আগে তাপকে ভরহীন এক ধরনের তরল হিসেবে বিবেচনা করা হতো। ১৭৯৮ সালে কাউন্ট রামফোর্ড দেখান, তাপ এক ধরনের শক্তি এবং যান্ত্রিক শক্তিকে তাপশক্তিতে রূপান্তর করা যায়। আরও অনেক বিজ্ঞানীর গবেষণার ওপর ভিত্তি করে লর্ড কেলভিন ১৮৫০ সালে তাপ গতিবিজ্ঞানের (থার্মোডিনামিক্সের) দুটি গুরুত্বপূর্ণ সূত্র দিয়েছিলেন।

তাপ

• তাপ এক ধরনের শক্তি। শক্তি কাজ করতে পারে অর্থাৎ বল প্রয়োগ করে বস্তুকে বলের দিকে সরাতে পারে। 
• যেমন- ট্রেন বা গাড়িতে জ্বালানি তেল জ্বালিয়ে তাপ তৈরি করা হয় যা ট্রেন বা গাড়িকে ছুটিয়ে নিয়ে যায়। 
• 1 ক্যালরি = = 4.20 জুল।

তাপমাত্রা

তাপমাত্রা হচ্ছে বস্তুর তাপীয় অবস্থা যা অন্য বস্তুর তাপীয় অবস্থা যা অন্য বস্তুর তাপীয় সংস্পর্শে আসলে তাপ গ্রহণ করবে না বর্জন করবে তা নির্ধারণ করে।

তাপমাত্রার প্রকারভেদ

• নিম্ন তাপমাত্রাঃ 0° c তাপমাত্রার নিচের তাপমাত্রা।
• সাধারণ তাপমাত্রাঃ 0° c থেকে 500° C তাপমাত্রা।
• উচ্চ তাপমাত্রাঃ  500° C তাপমাত্রার ঊর্ধ্বের তাপমাত্রা।

তাপ ও তাপমাত্রা পার্থক্য

তাপমাত্রা

• কতটুকু ঠান্ডা বা গরম লাগছে তা প্রকাশ করার মাত্রাকে  তাপমাত্রা বলে।
•  আন্তর্জাতিক পদ্ধতিতে তাপমাত্রার একক কেলভিন। পূর্বে তাপমাত্রার একক ছিল ডিগ্রি সেলসিয়াস।

তাপ

• তাপ হলো এক ধরনের শক্তি, যার কারণে কোনো কিছুকে ঠান্ডা বা গরম লাগে।
• শক্তির মতোই তাপের একক জুল (J)। তাপের একক ক্যালরি (Cal)। (K)। 

• ক্যালরিমিতি = পদার্থ বিজ্ঞানের যে শাখায় তাপের পরিমাণ পরিমাপ করা হয়, তাকে ক্যালরিমিতি বলে।
• থার্মোমিতি = পদার্থ বিজ্ঞানের যে শাখায় তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয়, তাকে থার্মোমিতি বলে।

আরও পড়ুনঃ বিসিএস প্রস্তুতি ~ বাংলাদেশের উপজাতি সম্পর্কিত জানা অজানা নানা তথ্য 

বিভিন্ন তাপমাত্রার যন্ত্রের নাম ও ব্যবহার

• ক্যালরিমিটার = তাপ পরিমাপ করার যন্ত্র।
• ক্লিনিক্যাল থার্মোমিটার = শরীরের তাপমাত্রা নির্ণয়কারী যন্ত্র।
• পাইরোমিটার = উচ্চ তাপমাত্রা পরিমাপ করার যন্ত্র।
• পাইরোহেলিও =  6000 ° c পর্যন্ত তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয়।
• থার্মোফ্লাস্ক = গরম ও ঠান্ডা বস্তুকে অনেক ক্ষণ গরম বা ঠান্ডা হিসেবে ধরে রাখার যন্ত্র।
• হাইগ্রোমিটার = বায়ুর আপেক্ষিক আর্দ্রতা মাপার যন্ত্র।
• হিসপোমিটার = পারদ থার্মোমিটারের ঊর্ধ্ব স্থিরাঙ্ক পরিমাপ করার যন্ত্র।
• থার্মোস্টেট = নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তাপ নিয়ন্ত্রণকারী যন্ত্র

তাপমাত্রা পরিমাপের কয়েকটি স্কেল:

সেলসিয়াস (C):

• সুইডিস বিজ্ঞানী অ্যানডার্ম সেলসিয়াস স্কেল (১৭৪২ সালে)
• সর্বনিম্ন মান = 0⁰,  সর্বোচ্চ মান= 100⁰, তাপমাত্রার পার্থক্য= 100⁰

কেলভিন (K)

• ব্রিটিশ বিজ্ঞানী কেলভিন (১৮৫০ সালে)।
• সর্বনিম্ন মান = 273⁰,  সর্বোচ্চ মান=  373⁰, তাপমাত্রার পার্থক্য= 100⁰

ফারেনহাইট (F) 

• জার্মান দার্শনিক ফারেনহাইট স্কেল (১৭২০ সালে)।
• সর্বনিম্ন মান = 32⁰,  সর্বোচ্চ মান=  212⁰, তাপমাত্রার পার্থক্য= 180⁰

রোমার (R) 

• ফরাসি বিজ্ঞানী রোমার (১৭৩১ সালে)।
• সর্বনিম্ন মান = 0⁰,  সর্বোচ্চ মান=  80⁰, তাপমাত্রার পার্থক্য= 80⁰

বিভিন্ন তাপমাত্রা স্কেলের সম্পর্ক

C-0 / 100 = K – 273 / 100 = F – 32 / 180

⇒ C / 5 = K –  273 / 5 = F – 32 / 9

আরও পড়ুনঃ  ৪৬ তম বিসিএস প্রস্তুতি : ৪৬ তম বিসিএস প্রিলিমিনারি প্রস্তুতি গাইডলাইন (সাধারণ বিজ্ঞান ও কম্পিউটার-তথ্যপ্রযুক্তি)

জেনে রাখুনঃ

• 4 ° সেলসিয়াস তাপামাত্রায়— পানির ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি।
•  সেলসিয়াস স্কেলে বরফের গলনাঙ্ক— 0 ° সেলসিয়াস 1
• একজন সুস্থ ব্যক্তি দেহের স্বাভাবিক তাপমাত্রা- 98.4 ° F
•  98.4 ° F তাপমাত্রা— সেলিয়াস স্কেলে 36.9 ° সেলিসিয়াস।
• –40 ° ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেলের মান একই হয়।
• এভারেস্ট পর্বতের উপরে পানি ফুটতে শুরু করে- 70 ° সেলসিয়াস তাপমাত্রায়।
• পরমশূন্য তাপমাত্রা— -273ºc তাপমাত্রা বা 0 ° K তাপমাত্রা। পরম শূন্য তাপমাত্রায় গ্যাসের আয়তন— শূন্য।
• পরম সেন্টিগ্রেড পাঠ— সেন্টিগ্রেড পাঠ + 273। পরম ফারেনহাইট পাঠ— ফারেনহাইট পাঠ + ৪৫৯.৪।
• প্রমাণ তাপমাত্রা— 0 ° বা 273 ° K তাপমাত্রাকে বলে প্রমাণ তাপমাত্রা।
• সবচেয়ে উচ্চ তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয় — বিকিরণ থার্মোমিটার দিয়ে।
• ক্লিনিক্যাল থার্মোমিটারে দাগ কাটা থাকে— 95 ° ফারেনহাইট থেকে 110 ° ফারেনহাইট পর্যন্ত।
• 1 গ্রাম পানির তাপমাত্রা 1 ° সেলসিয়াস বাড়াতে হলে যে পরিমাণ তাপের দরকার সেটা হচ্ছে 1 ক্যালরি।
• গ্যাস থার্মোমিটারে তরল পদার্থ হিসেবে ব্যবহৃত হয়— পারদ, গ্যালিয়াম, অ্যালকোহল, তরল পেন্টেন ইত্যাদি।
• NPT এর পূর্ণরূপ— Normal Temperature and Pressure.
• পানি ফোটে —100 ° সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায়।

তাপের সঞ্চালন

তাপ বেশি তাপমাত্রা বিশিষ্ট স্থান থেকে কম তাপমাত্রা বিশিষ্ট অঞ্চলে যায়, একে তাপ সঞ্চালন বলে। তাপ সঞ্চালন তিন ভাবে হয়।

যথা- ক. পরিবহন, খ. পরিচলন এবং গ. বিকিরণ।

পরিবহন

• কঠিন পদার্থের অণুগুলোর স্থান পরিবর্তন বা স্পন্দনের মাধ্যমে এক অণু থেকে অন্য অণুতে তাপ সঞ্চালন প্রক্রিয়াকে বলে তাপ পরিবহন।
• কঠিন পদার্থের মধ্যে ধাতব পদার্থগুলো যেমন- লোহা, পিতল, অ্যালুমিনিয়াম, দস্তা এগুলো দ্রুত তাপ পরিবহন করে। এ কারণেই ধাতুর তৈরী রান্নার হাঁড়ি ব্যবহার করা হয়।

পরিচলন

• তরল ও বায়বীয় পদার্থে এ প্রক্রিয়ায় তাপ সঞ্চালিত হয়। পদার্থের অণুগুলোর চলাচল দ্বারা উষ্ণতর থেকে শীতলতর অংশে তাপ সঞ্চালিত হওয়ার পদ্ধতিকে বলে তাপের পরিচলন।
• শীতের সময় আগুনের পাশে দাঁড়ানোতে গরম লাগার কারণ হলো তাপ পরিচলন।

 বিকিরণ

• যেখানে কোনো জড় মাধ্যম নেই (ভ্যাকুয়াম বা শূন্য মাধ্যম) সেখানে তাপ বিকিরণের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। 
• সূর্য তাপের মূল উৎস। সূর্য থেকে তাপ বিকিরণের মাধ্যমে পৃথিবীতে পৌঁছায়। রাতের বেলা উত্তপ্ত পৃথিবী তাপ বিকিরণ করে শীতল হয়।

বিভিন্ন তাপ সঞ্চালন প্রক্রিয়াঃ

• তুহিনীভবন: কোন গ্যাসীয় পদার্থ তাপ বর্জন করে তরল পদার্থে রুপান্তরিত না হয়ে সরাসরি কঠিন পদার্থে পরিণত হওয়ার ঘটনাকে বলে— – তুহিনীভবন
• ঊর্ধ্বপাতন: কোন কঠিন পদার্থ তাপ প্রয়োগে তরল পদার্থে রূপান্তরিত না হয়ে সরাসরি বাষ্পে পরিণত হওয়ার ঘটনাকে বলে—ঊর্ধ্বপাতন। অর্থাৎ ঊর্ধ্বপাতন হলো তুহিনীভবনের বিপরীত।
• বাষ্পীভবন: তাপ প্রয়োগে কোন তরল পদার্থের বায়বীয় অবস্থায় রুপান্তরিত হওয়ার ঘটনাকে বলে— বাষ্পীভবন।
• ঘনীভবন: তাপ বর্জনে কোন গ্যাসীয় পদার্থের তরলে রূপান্তরিত হওয়ার ঘটনাকে বলে— -ঘনীভবন।
• তরলীভবন: তাপ প্রয়োগে কঠিন পদার্থের তরলে পরিণত হওয়াকে বলে— তরলীভবন বা গলন।
• কঠিনীভবন: তাপ বর্জনে কোন তরল পদার্থের কঠিন পদার্থে রুপান্তরিত হওয়ার ঘটনাকে বলে— কঠিনীভবন বা হিমায়ন।
• পুনঃশিলীভবন: চাপ প্রয়োগে বরফকে গলানো বা চাপ মুক্ত করে ঐ বরফকে পুনরায় বরফে পরিণত করাকে বলে— পুনঃশিলীভবন।

তাপ ধারণ ক্ষমতা

•  কোন বস্তুর তাপমাত্রা ১ ডিগ্রি সেলসিয়াস বাড়াতে যে তাপের প্রয়োজন হয় তাকে ঐ বস্তুর তাপ ধারণ ক্ষমতা বলে।  
• সমান তাপ দিলেও পানি দুধ অপেক্ষা আগে ফোটে কারণ— দুধের তাপ গ্রহিতা বেশি।

আরও পড়ুনঃ বিসিএস লিখিত প্রস্তুতি (সাধারণ বিজ্ঞান এবং কম্পিউটার ও তথ্যপ্রযুক্তি)

জেনে রাখুন

• অধাতু যেমন কাঠ, সুতি কাপড়, মাটি এসব তাপ পরিবহন করে খুবই কম। তাই গরম হাঁড়ি ধরার জন্য আমরা কাপড়ের টুকরা ব্যবহার করি। একই কারণে রান্নার জন্য কাঠের নাড়ানি ব্যবহার সুবিধাজনক।
• আকাশ মেঘলা থাকলে গরম বেশি লাগার কারণ মেঘ পৃথিবী পৃষ্ঠ থেকে বিকীর্ণ তাপকে উপরে যেতে বাঁধা দেয়।
•  তাপমাত্রা বিকিরণের সাথে বস্তুর রং পরিবর্তন হবার কারণ— – বিকিরণের তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের পরিবর্তন।
• গ্রিন হাউজের কৌশল— গ্রিন হাউজের কাঁচের মধ্য দিয়ে ক্ষুদ্র তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের তাপ সহজে চলে যেতে পারে। কিন্তু দীর্ঘ তরঙ্গ দৈর্ঘ্যের বিকীর্ণ তাপ বের হতে পারে না।
• তাপ প্রয়োগে সবচেয়ে বেশি। হয়-বায়বীয় পদার্থ এবং সবচেয়ে কম প্রসারিত হয় – কঠিন পদার্থ।
• রেল লাইনের লোহার পাতের মাঝে ফাঁক রাখা হয় কারণ— রেলের লোহার চাকার সংঘর্ষে রেল লাইনের পাত প্রসারিত হয়ে দুর্ঘটনা সৃষ্টি না হয় এটি কঠিন পদার্থের প্রসারণের উদাহরণ।
• কালো রঙ্গের চায়ের কাপে— চা তাড়াতাড়ি ঠান্ডা হয়।
• সাদা রঙের কাপে— চা বেশিক্ষণ গরম থাকে। সাদা রঙ্গের বস্তুর — তাপ শোষণ ক্ষমতা সবচেয়ে কম।
• কাপড়ের কাল রঙ্গের তাপ বিকিরণ ও শোষণ করার ক্ষমতা সবচেয়ে বেশি। তাই গ্রীষ্মকালে আমরা কাল কাপড় পরিধান করি না।
• শীতকালে শরীরের চামড়া ফাটার কারণ—-আর্দ্রতার অভাব। বাষ্পীয় ইঞ্জিনের জনক— জেমস ওয়াট।
• শীতকালে— বাতাসে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ কম থাকে।
• ছাতার কাপড় কালো হয় কারণ— কালো রং এর বস্তুর তাপ শোষণ ও বিকিরণ করার ক্ষমতা বেশি।
• রান্নার সময় কালিমাখা পাত্র অধিক উপযোগী কেননা— কালো বস্তুর তাপ শোষণ ক্ষমতা অধিক।
• পেট্রোল ইঞ্জিন সফলভাবে প্রথম চালু করেন— ড. অটো।
• প্রেসার কুকারে রানড়বা তাড়াতাড়ি হয় কারণ— উচ্চচাপে তরলের স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি পায়।
• পাহাড়ের উপরে রান্না করতে বেশি সময় লাগে কারণ— বায়ুর চাপ কম থাকার কারণে।
•  মাটির পাত্রে পানি ঠান্ডা থাকে কারণ— মাটির পাত্র পানির বাষ্পীভবনে সাহায্য করে। 

সাধারণ বিজ্ঞানের তাপ ও তাপগতবিদ্যা এবং তরঙ্গ নিয়ে আজকে এই পর্যন্তই।

হেলো বিসিএস এর সাথে থাকুন। প্রস্তুতিকে আরও দৃঢ় করে তুলুন। ধন্যবাদ।