তাপগতিবিজ্ঞান

তাপগতিবিজ্ঞান (ইংরেজি: Thermodynamics) পদার্থবিজ্ঞানের একটি শাখা যেখানে তাপশক্তি ও তাপমাত্রা এবং এরসাথে শক্তি ও কাজের সম্পর্ক নিয়ে আলোচনা করা হয়। তাপগতিবিজ্ঞানের মূলনীতিগুলি বিজ্ঞান ও প্রকৌশলের সমস্ত শাখায় মৌলিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ। তাপগতিবিজ্ঞানের কেন্দ্রীয় ধারণা হল বৃহৎ সিস্টেম (macroscopic system)। জ্যামিতিকভাবে আলাদা করা যায় এমন একটি পদার্থ-অংশকে বৃহৎ সিস্টেম নামে সংজ্ঞায়িত করা হয়। সেই জ্যামিতিক গণ্ডির বাইরে বিশ্বের (universe) যে অংশ, তাকে পরিবেশ বলে। যদি সিস্টেমটি কোন অসীম, অনুত্তেজিত পরিবেশের সহাবস্থানে থাকে, তাহলে সেই পরিবেশকে রিজার্ভয়ার (reservoir) বলে।

কার্নোট চক্র। হট বডি (বয়লার), ওয়ার্কিং বডি (সিস্টেম, বাষ্প) এবং কোল্ড বডি (জল) দেখাচ্ছে যা ১৮২৪ কার্নোট হিট ইঞ্জিনের টীকাগুলির বর্ণিত সংস্করণ।

ভারসাম্যাবস্থায় সিস্টেমটি তাপমাত্রা, চাপ ও আয়তন-এর মত কিছু পরিমাপযোগ্য বৈশিষ্ট্যের সাহায্যে বর্ণনা করা যায়। এগুলি তাপগতিবৈজ্ঞানিক চলক হিসেবে পরিচিত। এগুলি ছাড়াও আরও অনেক চলক, যেমন – ঘনত্ব, আপেক্ষিক তাপ, সংকোচনীয়তা, তাপীয় প্রসারাংক, ইত্যাদি চিহ্নিত ও তুলনা করে কোন বস্তু ও পরিবশের সাথে বস্তুটির সম্পর্ক আরও পূর্ণাঙ্গভাবে প্রকাশ করা যায়।

সিস্টেমটির ভারসাম্যাবস্থাকে নির্দেশ করার যে চলক সেটি হল এনট্রপি। খুব সহজভাবে বলতে গেলে, এনট্রপি সিস্টেমটির মধ্যে বিশৃঙ্খলার একটি পরিমাপ। যখন একটি সিস্টেমের এনট্রপি সর্বাধিক হয়, তখন সেটি ভারসাম্যাবস্থায় চলে আসে। আর ভারসাম্যাবস্থার সবথেকে গুরুত্ত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হল, এই অবস্থায় যে কোন বৃহৎ সিস্টেমের চলকগুলি বিগত পরিবর্তনের অনপেক্ষ হয়ে যায়, আর সময়ের সাথে তারা আর পাল্টায় না।

যখন কোন বৃহৎ সিস্টেম একটি ভারসাম্যাবস্থা থেকে আরেকটি ভারসাম্যাবস্থায় রূপান্তরিত হয়, তখন বলা হয় একটি তাপগতিবৈজ্ঞানিক প্রক্রিয়া নিষ্পন্ন হয়েছে। কিছু কিছু তাপগতিবৈজ্ঞানিক প্রক্রিয়া বিপরীতকরণযোগ্য, আর অন্যগুলির বিপরীতকরণ সম্ভব নয়। ১৯শ শতাব্দীতে অত্যন্ত কষ্টসাধ্য পরীক্ষণের মাধ্যমে আবিষ্কৃত তাপগতিবৈজ্ঞানিক সূত্রগুলি সমস্ত তাপগতিবৈজ্ঞানিক প্রক্রিয়ার আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে এবং এগুলির সীমা নির্ধারণ করে।

সূত্রসমূহ

1. তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র
2. তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র
3. তাপগতিবিদ্যার তৃতীয় সূত্র

কিছু প্রয়োজনীয় সংজ্ঞা

তাপমাত্রা (Temperature): বস্তুর তাপীয় অবস্থাকে বস্তুর তাপমাত্রা বলে। তাপমাত্রা বলতে বস্তু কতটুকু গরম বা ঠান্ডা তা বুঝায়। তাপমাত্রাকে ϴ বা T দ্বারা প্রকাশ করা হয়। তাপমাত্রার একক °C, K, °F ইত্যাদি।

শাখাসমূহ

তাপগতীয় প্রণালী বিষয়ে অধ্যয়ন করে কতকগুলো শাখার সৃষ্টি হয়েছে। এগুলো তাপগতিবিদ্যার বিভিন্ন প্রাণালী ও মতবাদের উপর ভিত্তি করে গড়ে উঠেছে। তাপগতিবিদ্যা

বহিঃসংযোগ

• তাপগতিবিদ্যা সম্পর্কিত তথ্য এবং হিসাব সংক্রান্ত ওয়েব সাইট
• তাপগতিবিদ্যা শিক্ষা সংক্রান্ত ওয়েব সাইট
• 'সায়েন্স ওয়ার্ল্ড'-এ তাপগতিবিদ্যা
• তাপগতিবিদ্যার ইতিহাস
• শেক্সপিয়ার এবং তাপগতিবিদ্যা
• প্রাণরসায়ন তাপগতিবিদ্যা
• তাপগতিবিদ্যা এবং পরিসংখ্যান বলবিদ্যা
• ওয়েব ভিত্তিক স্টিম টেবিল (IAPWS-IF97 ভিত্তিক ক্যালকুলেটর)
• প্রকৌশল তাপগতিবিদ্যা- একটি সচিত্র উপস্থাপনা
• SklogWiki - a wiki dedicated to thermodynamics and statistical mechanics
• তাপগতিবিদ্যা এবং পরিসংখ্যান বলবিদ্যা; লিখেছেন- রিচার্ড ফিটজপেট্রিক।