The Scope Of Thermodynamics (তাপগতি বিদ্যার পরিসর)


তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics):- 
     Thermodynamics শব্দের আভিধানিক অর্থ হল তাপগতিবিদ্যা। Thermo এবং Dynamics এ দুটি গ্রীক শব্দ থেকে Thermodynamics এর উৎপত্তি। Thermo অর্থ তাপ বা গরম এবং Dynamics অর্থ চলমান বস্তু সংক্রান্ত বিদ্যা। সুতরাং Thermodynamics হচ্ছে চলমান বস্তুর সাথে তাপের সম্পর্ক সংক্রান্ত বিদ্যা । তাপ অন্তর্গত সকল ক্ষেত্রে লাগসই স্থুল রাশিগুলোর (চাপ, আয়তন, তাপমাত্রা, অন্তঃস্থ শক্তি, এন্ট্রপি ইত্যাদি) সাথে সম্বন্ধ প্রকাশক সূত্রগুলোই তাপগতিবিদ্যার ভিত্তি। তাপ যেহেতু এক প্রকার শক্তি, সুতরাং তাপকে শক্তির অন্যান্য রুপে রূপান্তর সম্ভব। সুতরাং ব্যাপক অর্থে বিজ্ঞানের যে শাখায় তাপ শক্তিতে শক্তির অন্যান্য রুপে রূপান্তরের নীতি নিয়ে আলোচনা করা হয় তাকে তাপগতি বিদ্যা বলা যেতে পারে। তাপগতিবিদ্যায় বিভিন্ন তাপমাত্রা ও চাপে গ্যাস এবং ভেপারের আচরণ সম্পর্কে আলোচিত হয়ে থাকে। এই আলোচনায় তিনটি রাশি বেশি প্রাধান্য পায় যাদের অাধ্য অক্ষর E (Energy, Equilibrium and Entropy). এজন্য অনেকে তাপগতিবিদ্যাকে তিনটি E (Three E's) সম্পর্কীয় বিদ্যা বলে আক্ষায়িত করেছেন।        
      উপরের আলোচনা থেকে তাপগতিবিদ্যার নিচের যে কোন একটি সংঙ্গা দেওয়া যেতে পারে। 

সংঙ্গা (Definition):-

১। বিজ্ঞানের যে শাখায় তাপ ও কাজের সম্পর্ক সম্বন্ধে আলোচনা করা হয় তাকে তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics) বলে। 
২। বিজ্ঞানের যে শাখায় গতিশীল তাপের বিভিন্ন বৈশিষ্ট বা কার্যাবলি আলোচনা করা হয় তাকে তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics) বলে। 
৩। বিজ্ঞানের যে শাখায় তাপ, যান্ত্রিক শক্তি ও বিভিন্ন প্রকার শক্তি যথাঃ- বৈদ্যুতিক শক্তি, চুম্বক শক্তি ও বিকির্ণ শক্তির মধ্যে সম্পর্ক নিয়ে আলোচনা করা হয় তাকে তাপগতিবিদ্যা (Thermodynamics) বলে।

প্রকৌশল ক্ষেত্রে তাপগতিবিদ্যার গুরুত্ব (Importance of Thermodynamics in Engineering):- 

শিল্প বিপ্লবের সময় থেকে জনসংখ্যা এবং বস্তুগত সম্পদের ক্রমোন্নতি প্রকাশ পেতে থাকে। ঐ ক্রমোন্নতির সাথে সহযোগী হিসেবে ক্রমাগত বৃদ্ধি পেতে থাকে যন্ত্রশক্তির ব্যবহার। 
শিল্প বিপ্লব শুরু হয় কয়লা দিয়ে এবং অগ্রগতি হতে থাকে পেট্রোলিয়াম, প্রাকৃতিক গ্যাস এবং ইউরেনিয়াম ব্যবহারের মাধ্যমে। এতে হাইড্রোইলেকট্রিক এবং জিওথার্মাল পাওয়ারের কিছু অবদান আছে। জীবাশ্ম জ্বালানী এবং ইউরেনিয়াম এর মজুদ সীমিত এবং অনেক উৎসই ইতিমধ্যে নিঃশেষ হয়ে গেছে। এ অবস্থায় দুটি বিষয় আমাদের জন্য অত্যান্ত গুরুত্বপূর্ণ। 
১। প্রাপ্ত শক্তিকে কিভাবে আরো দক্ষতার সাথে ব্যবহার করা যায় তা খুজে বের করা। 
২। নতুন শক্তির উৎস খুজে বের করা। 
তাপগতিবিদ্যা লব্ধ জ্ঞান উল্লেখিত দুটি ক্ষেত্রেই সহায়তা করতে পারে । তাপকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরকালে তাপমাত্রার অনেক পার্থক্য বজায় থাকে যার ফলে তাপ স্থানান্তরকালে অনেক তাপের অপচয় হয়। এ অপচয় কিভাবে রোধ করা যায় বা কমিয়ে আনা যায় সে ব্যাপারে তাপগতিবিদ্যা সহায়তা করতে পারে।
তাপগতিবিদ্যা নিজে হয়তো নতুন শক্তির উৎসের পরামর্শ দিতে পারে না, কিন্তু নতুর উৎসের ধারণা মূল্যায়নে এটি অত্যান্ত প্রয়োজনীয় টুল হিসেবে কাজ করে। উধাহরণ স্বরূপ বলা যায়ঃ- সৌর শক্তিকে কিভাবে অধিকতর দক্ষতার সাথে ব্যবহার করা যায় অর্থাৎ যে সকল ডিভাইস সরাসরি তাপ শক্তিকে বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত করে সেটি ব্যবহার করে নাকি ফটোসিনথেটিক প্লান্ট থেকে অ্যালকোহল বা মিথেন ফুয়েল উৎপন্ন করে তা থেকে তাপ তথা বিদ্যুৎ শক্তি উৎপন্ন করে।
ফিশন (Fission) এর ন্যায় ফিউশন (Fussion) প্রক্রিয়ায় ও প্রচুর তাপ উৎপন্ন যা ব্যবহার করে অধিক প্রচলিত বা কম প্রচলিত পাওয়ার প্লান্টের মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করা যেতে পারে। এ ধরণের পাওয়ার প্লান্ট হতে মানবজাতী দীর্ঘ সময় নিরাপদে এবং দূষণমুক্ত ভাবে শক্তির উৎস হিসেবে ব্যবহার করতে পারে। তাছাড়া আরও অনেকগুলো কারণ আছে যার জন্য ভবিষ্যতে আরো অনেক শক্তির প্রয়োজন হবে। কারণগুলো নিম্নরূপঃ
১। নিম্নমানের ধাতব আকরিক ব্যবহার করতে এবং দুষ্প্রাপ্য ধাতুর যোগান দিতে ঐ সব পরিত্যাক্ত ধাতুর পুনরুদ্ধার প্লান্ট পরিচালনা করার জন্য।
২। এক সময় প্রাকৃতিক গ্যাস এবং খনিজ তেলের অভাব দেখা দেবে, সে সময় জল, স্থল ও আকাশ পথের যানসমূহের জন্য বিকল্প জ্বালানী উৎপাদন করার জন্য।
৩। বিভিন্ন শিল্প প্রকৃয়া সমূহ এবং পাওয়ার প্লান্ট থেকে নির্গত পরিবেশ দূষণকারী পদার্থ হ্রাস করতে যা ভবিষ্যৎ প্রজন্মরে জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
    মাইক্রো ইলেকট্রনিক্স  এবং অপটিক্যাল ফাইবারের আবিষ্কার তামার তারের বিকল্প হিসেবে যেমন তথ্য প্রযুক্তির ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ উন্নয়ন ঘটেছে এব্য অনেক তামার তারের সাশ্রয় হয়েছে।
    ভবিষ্যৎ প্রজন্মের জন্য শক্তির যোগান দিতে অনুরূপভাবে শক্তির উৎস উদ্ভাবন করতে হবে।সুতরাং প্রকৌশল ক্ষেত্রে তাপগতি বিদ্যাকে নতুন শক্তির উৎস ও শক্তি রূপান্তরের ভিত্তি হিসেবে বিবেচনা করা যায়।
     জনযান, স্থলজান, বিমান, রকেট, বিদ্যুৎ ইত্যাদি ব্যতিত বর্তমান বিশ্ব অচল। এদের মূল চালিকা শক্তি হচ্ছে তাপ। উপরোক্ত যান এবং প্লান্ট পরিচালনা, মেরামত, রক্ষণাবেক্ষণ, নির্মাণ ও ডিজাইনের জন্য তাপ গতিবিদ্যা লব্ধ জ্ঞান প্রয়োজন হয় সিংহভাগ। সুতরাং প্রকৌশল ক্ষেত্রে তাপ গতিবিজ্ঞানের প্রয়োজনীয়তা ও গুরুত্ব অপরিসীম।

 প্রকৌশল ক্ষেত্রে তাপগতিবিদ্যার প্রয়োগ (Application of Thermodynamics in Engineering):-

তাপগতিবিদ্যার সূত্র ও নীতিসমূহের প্রয়োগ শক্তি প্রযুক্তির সকল ক্ষেত্রে লক্ষ্য করা যায়। এদের মধ্যে উল্লেখযোগ্য কতগুলো হল- ষ্টীম পাওয়ার প্লান্ট, নিউক্লিয়ার পাওয়ার প্লান্ট, ্অন্তর্দহ ইঞ্জিন, গ্যাস টার্বাইন, রেফ্রিজারেশন, এয়ার কন্ডিশনিং, গ্যাস ডাইনামিক, জেট প্রপালশন, রকেট প্রপালশন, কম্প্রেসর, কেমিক্যাল প্রসেস প্লান্ট এবং ডাইরেক্ট  এনার্জি কনভার্শন ডিভাইস যেমন- ফুয়েল সেল, বয়লার, কন্ডেন্সার, কুলিং টাওয়ার,  হিট এক্সচেঞ্জার ইত্যাদি।

বিঃ দ্রঃ ইঞ্জিনিয়ারিং সম্পর্কিত সকল তথ্য পেতে আমাদের সাথেই থাকুন। পোষ্টগুলোকে বন্ধুদের মাঝে শেয়ার করুন। আর কোন তথ্যের জন্য অবশ্যই নিচের কমেন্ট বক্সে কমেন্ট করুন। আপনাদের মূল্যাবান মতামত আমাদের পথ চলার প্রেরণা যোগাবে। সাথে থাকার জন্য ধন্যাবাদ।