তাপমাত্রা কি বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?

বৈদ্যুতিকপরিবাহীyএকটি হিসাবে দাঁড়িয়ে আছেমৌলিক পরামিতিপদার্থবিদ্যা, রসায়ন এবং আধুনিক প্রকৌশলে, বিভিন্ন ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে,উচ্চ-ভলিউম উৎপাদন থেকে শুরু করে অতি-নির্ভুল মাইক্রোইলেকট্রনিক্স পর্যন্ত। এর গুরুত্বপূর্ণ গুরুত্ব অসংখ্য বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় সিস্টেমের কর্মক্ষমতা, দক্ষতা এবং নির্ভরযোগ্যতার সাথে এর সরাসরি সম্পর্ক থেকে উদ্ভূত।

এই বিস্তারিত ব্যাখ্যাটি এর মধ্যে জটিল সম্পর্ক বোঝার জন্য একটি বিস্তৃত নির্দেশিকা হিসেবে কাজ করেবৈদ্যুতিক পরিবাহিতা (σ), তাপ পরিবাহিতা(κ), এবং তাপমাত্রা (T)। তদুপরি, আমরা বিভিন্ন ধরণের উপাদান শ্রেণীর পরিবাহিতা আচরণগুলি পদ্ধতিগতভাবে অন্বেষণ করব, যার মধ্যে রয়েছে সাধারণ পরিবাহী থেকে শুরু করে বিশেষায়িত অর্ধপরিবাহী এবং অন্তরক, যেমন রূপা, সোনা, তামা, লোহা, দ্রবণ এবং রাবার, যা তাত্ত্বিক জ্ঞান এবং বাস্তব-বিশ্বের শিল্প প্রয়োগের মধ্যে ব্যবধান পূরণ করে।

এই পাঠটি শেষ করার পর, আপনি একটি শক্তিশালী, সূক্ষ্ম বোধগম্যতা অর্জন করবেনএরদ্যতাপমাত্রা, পরিবাহিতা এবং তাপের সম্পর্ক.

সুচিপত্র:

১. তাপমাত্রা কি বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?

2. তাপমাত্রা কি তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?

৩. বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে সম্পর্ক

৪. পরিবাহিতা বনাম ক্লোরাইড: মূল পার্থক্য

I. তাপমাত্রা কি বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?

"তাপমাত্রা কি পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?" এই প্রশ্নের উত্তর নিশ্চিতভাবে দেওয়া হয়: হ্যাঁ।তাপমাত্রা বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতা উভয়ের উপরই একটি গুরুত্বপূর্ণ, উপাদান-নির্ভর প্রভাব ফেলে।পাওয়ার ট্রান্সমিশন থেকে শুরু করে সেন্সর অপারেশন পর্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, তাপমাত্রা এবং পরিবাহিতা সম্পর্ক উপাদানের কর্মক্ষমতা, দক্ষতার মার্জিন এবং অপারেশনাল সুরক্ষা নির্ধারণ করে।

তাপমাত্রা পরিবাহিতাকে কীভাবে প্রভাবিত করে?

তাপমাত্রা পরিবর্তন করে পরিবাহিতা পরিবর্তন করেকত সহজেচার্জ বাহক, যেমন ইলেকট্রন বা আয়ন, অথবা তাপ কোনও পদার্থের মধ্য দিয়ে চলাচল করে। প্রতিটি ধরণের পদার্থের জন্য এর প্রভাব আলাদা। এটি ঠিক কীভাবে কাজ করে, তা এখানে স্পষ্টভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে:

১.ধাতু: তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে পরিবাহিতা হ্রাস পায়

সকল ধাতুই মুক্ত ইলেকট্রনের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয় যা স্বাভাবিক তাপমাত্রায় সহজেই প্রবাহিত হয়। উত্তপ্ত হলে, ধাতুর পরমাণুগুলি আরও তীব্রভাবে কম্পিত হয়। এই কম্পনগুলি বাধার মতো কাজ করে, ইলেকট্রনগুলিকে ছড়িয়ে দেয় এবং তাদের প্রবাহকে ধীর করে দেয়।

বিশেষ করে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতা ক্রমাগত হ্রাস পায়। ঘরের তাপমাত্রার কাছাকাছি, পরিবাহিতা সাধারণত কমে যায়১° সেলসিয়াস তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে ~০.৪%।বিপরীতে,যখন ৮০° সেলসিয়াস তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়,ধাতু হারায়২৫-৩০%তাদের মূল পরিবাহিতা।

এই নীতিটি শিল্প প্রক্রিয়াকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, উদাহরণস্বরূপ, গরম পরিবেশ তারের নিরাপদ কারেন্ট ক্ষমতা হ্রাস করে এবং শীতলকরণ ব্যবস্থায় তাপ অপচয় কম করে।

2. সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে: তাপমাত্রার সাথে পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়

সেমিকন্ডাক্টরগুলি পদার্থের কাঠামোর সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ ইলেকট্রন দিয়ে শুরু হয়। কম তাপমাত্রায়, খুব কম লোকই কারেন্ট বহন করতে পারে।তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, তাপ ইলেকট্রনগুলিকে মুক্ত হয়ে প্রবাহিত হওয়ার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি দেয়। এটি যত উষ্ণ হয়, তত বেশি চার্জ বাহক পাওয়া যায়,পরিবাহিতা ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে।

আরও স্বজ্ঞাত ভাষায়, গঅনডাক্টিভিটি তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়, প্রায়শই প্রতি ১০-১৫° সেলসিয়াসে সাধারণ পরিসরে দ্বিগুণ হয়।এটি মাঝারি উষ্ণতায় কর্মক্ষমতা বৃদ্ধিতে সাহায্য করে কিন্তু খুব বেশি গরম হলে (অতিরিক্ত লিকেজ) সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, সেমিকন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি চিপটি উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলে কম্পিউটারটি ক্র্যাশ হতে পারে।

3. ইলেক্ট্রোলাইটে (ব্যাটারিতে তরল বা জেল): তাপের সাথে পরিবাহিতা উন্নত হয়

কেউ কেউ ভাবছেন তাপমাত্রা কীভাবে দ্রবণের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে, এবং এখানে এই অংশটি। ইলেক্ট্রোলাইটগুলি দ্রবণের মধ্য দিয়ে আয়নগুলিকে চলাচল করতে পরিচালিত করে, অন্যদিকে ঠান্ডা তরলগুলিকে ঘন এবং মন্থর করে তোলে, যার ফলে আয়নগুলির গতি ধীর হয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, তরলটি কম সান্দ্র হয়ে যায়, তাই আয়নগুলি দ্রুত ছড়িয়ে পড়ে এবং আরও দক্ষতার সাথে চার্জ বহন করে।

সব মিলিয়ে, প্রতি ১°C তাপমাত্রায় পরিবাহিতা ২-৩% বৃদ্ধি পায় যখন সবকিছুই তার দ্বারপ্রান্তে পৌঁছায়। যখন তাপমাত্রা ৪০°C এর বেশি বৃদ্ধি পায়, তখন পরিবাহিতা প্রায় ৩০% কমে যায়।

বাস্তব জগতে আপনি এই নীতিটি আবিষ্কার করতে পারেন, যেমন ব্যাটারির মতো সিস্টেমগুলি উষ্ণতায় দ্রুত চার্জ হয়, কিন্তু অতিরিক্ত গরম করলে ক্ষতির ঝুঁকি থাকে।

II. তাপমাত্রা কি তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত করে?

তাপ পরিবাহিতা, যা একটি পদার্থের মধ্য দিয়ে তাপ কত সহজে চলাচল করে তার পরিমাপ, সাধারণত বেশিরভাগ কঠিন পদার্থের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাস পায়, যদিও আচরণটি উপাদানের গঠন এবং তাপ বহনের পদ্ধতির উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়।

ধাতুগুলিতে, তাপ প্রধানত মুক্ত ইলেকট্রনের মাধ্যমে প্রবাহিত হয়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, পরমাণুগুলি আরও জোরালোভাবে কম্পিত হয়, এই ইলেকট্রনগুলিকে ছড়িয়ে দেয় এবং তাদের পথ ব্যাহত করে, যা উপাদানের দক্ষতার সাথে তাপ স্থানান্তর করার ক্ষমতা হ্রাস করে।

স্ফটিক অন্তরকগুলিতে, তাপ ফোনন নামে পরিচিত পারমাণবিক কম্পনের মাধ্যমে ভ্রমণ করে। উচ্চ তাপমাত্রার ফলে এই কম্পনগুলি তীব্র হয়, যার ফলে পরমাণুর মধ্যে ঘন ঘন সংঘর্ষ হয় এবং তাপ পরিবাহিতা স্পষ্টভাবে হ্রাস পায়।

তবে গ্যাসের ক্ষেত্রে বিপরীতটি ঘটে। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে অণুগুলি দ্রুত গতিতে চলে এবং ঘন ঘন সংঘর্ষে লিপ্ত হয়, ফলে সংঘর্ষের মধ্যে শক্তি আরও কার্যকরভাবে স্থানান্তরিত হয়; ফলে তাপ পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়।

পলিমার এবং তরল পদার্থে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে সামান্য উন্নতি দেখা যায়। উষ্ণ পরিবেশ আণবিক শৃঙ্খলগুলিকে আরও অবাধে চলাচল করতে দেয় এবং সান্দ্রতা হ্রাস করে, যার ফলে উপাদানের মধ্য দিয়ে তাপ চলাচল সহজ হয়।

III. তড়িৎ এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে সম্পর্ক

তাপ পরিবাহিতা এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার মধ্যে কি কোন সম্পর্ক আছে? আপনি হয়তো এই প্রশ্নটি নিয়ে ভাবছেন। আসলে, বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে একটি শক্তিশালী সংযোগ রয়েছে, তবুও এই সংযোগটি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট ধরণের উপকরণের ক্ষেত্রেই যুক্তিসঙ্গত, যেমন ধাতু।

১. বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে শক্তিশালী সম্পর্ক

খাঁটি ধাতুর (যেমন তামা, রূপা এবং সোনা) ক্ষেত্রে, একটি সহজ নিয়ম প্রযোজ্য:যদি কোন পদার্থ বিদ্যুৎ সঞ্চালনে খুব ভালো হয়, তাহলে এটি তাপ সঞ্চালনেও খুব ভালো।এই নীতিটি ইলেকট্রন-ভাগাভাগি ঘটনার উপর ভিত্তি করে চলে।

ধাতুগুলিতে, বিদ্যুৎ এবং তাপ উভয়ই মূলত একই কণা দ্বারা বাহিত হয়: মুক্ত ইলেকট্রন। এই কারণেই উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা কিছু ক্ষেত্রে উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সৃষ্টি করে।

জন্যদ্যবৈদ্যুতিকপ্রবাহ,যখন একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয়, তখন এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি এক দিকে চলে যায়, বৈদ্যুতিক চার্জ বহন করে।

যখন কথা আসেদ্যতাপপ্রবাহ, ধাতুর এক প্রান্ত গরম এবং অন্য প্রান্ত ঠান্ডা, এবং এই একই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি গরম অঞ্চলে দ্রুত গতিতে চলে এবং ধীর ইলেকট্রনের সাথে ধাক্কা খায়, দ্রুত শক্তি (তাপ) ঠান্ডা অঞ্চলে স্থানান্তর করে।

এই ভাগ করা প্রক্রিয়াটির অর্থ হল যদি কোনও ধাতুতে প্রচুর পরিমাণে অত্যন্ত মোবাইল ইলেকট্রন থাকে (যা এটিকে একটি চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহী করে তোলে), তাহলে সেই ইলেকট্রনগুলি দক্ষ "তাপ বাহক" হিসেবেও কাজ করে, যা আনুষ্ঠানিকভাবে বর্ণনা করা হয়েছেদ্যউইডেম্যান-ফ্রাঞ্জআইন.

2. বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে দুর্বল সম্পর্ক

যেসব পদার্থে চার্জ এবং তাপ বিভিন্ন প্রক্রিয়া দ্বারা বহন করা হয়, সেখানে বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতার মধ্যে সম্পর্ক দুর্বল হয়ে পড়ে।

IV. পরিবাহিতা বনাম ক্লোরাইড: মূল পার্থক্য

যদিও বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং ক্লোরাইডের ঘনত্ব উভয়ই গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিজলের গুণমান বিশ্লেষণ, তারা মৌলিকভাবে ভিন্ন বৈশিষ্ট্য পরিমাপ করে।

পরিবাহিতা

পরিবাহিতা হল একটি দ্রবণের বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রেরণের ক্ষমতার পরিমাপ। It পরিমাপ করেসমস্ত দ্রবীভূত আয়নের মোট ঘনত্বপানিতে, যার মধ্যে ধনাত্মক চার্জযুক্ত আয়ন (ক্যাটেশন) এবং ঋণাত্মক চার্জযুক্ত আয়ন (অ্যানিয়ন) অন্তর্ভুক্ত।

সকল আয়ন, যেমন ক্লোরাইড (Cl^-), সোডিয়াম (Na⁺), ক্যালসিয়াম (Ca²⁺), বাইকার্বোনেট এবং সালফেট, মোট পরিবাহিতা m তে অবদান রাখেপ্রতি সেন্টিমিটারে মাইক্রোসিমেন্স (µS/সেমি) বা প্রতি সেন্টিমিটারে মিলিসিমেন্স (mS/সেমি) পরিমাপ করা হয়েছে।

পরিবাহিতা একটি দ্রুত, সাধারণ সূচকএরমোটদ্রবীভূত কঠিন পদার্থ(টিডিএস) এবং সামগ্রিক জলের বিশুদ্ধতা বা লবণাক্ততা।

 ক্লোরাইড ঘনত্ব (Cl^-)

ক্লোরাইডের ঘনত্ব হল দ্রবণে উপস্থিত শুধুমাত্র ক্লোরাইড অ্যানিয়নের একটি নির্দিষ্ট পরিমাপ।এটি পরিমাপ করেশুধুমাত্র ক্লোরাইড আয়নের ভর(ক্লোরিন^-) উপস্থিত, প্রায়শই সোডিয়াম ক্লোরাইড (NaCl) বা ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড (CaCl) এর মতো লবণ থেকে প্রাপ্ত₂).

এই পরিমাপটি নির্দিষ্ট পদ্ধতি ব্যবহার করে করা হয় যেমন টাইট্রেশন (যেমন, আর্জেন্টোমেট্রিক পদ্ধতি) অথবা আয়ন-নির্বাচনী ইলেকট্রোড (ISEs)প্রতি লিটারে মিলিগ্রাম (মিগ্রা/লিটার) অথবা প্রতি মিলিয়নের অংশে (পিপিএম)।

শিল্প ব্যবস্থায় (যেমন বয়লার বা কুলিং টাওয়ার) ক্ষয়ের সম্ভাবনা মূল্যায়ন এবং পানীয় জল সরবরাহে লবণাক্ততার অনুপ্রবেশ পর্যবেক্ষণের জন্য ক্লোরাইডের মাত্রা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

সংক্ষেপে, ক্লোরাইড পরিবাহিতা বৃদ্ধিতে অবদান রাখে, কিন্তু পরিবাহিতা ক্লোরাইডের জন্য নির্দিষ্ট নয়।ক্লোরাইডের ঘনত্ব বৃদ্ধি পেলে মোট পরিবাহিতা বৃদ্ধি পাবে।তবে, যদি মোট পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়, তবে এটি ক্লোরাইড, সালফেট, সোডিয়াম, অথবা অন্যান্য আয়নের সংমিশ্রণের বৃদ্ধির কারণে হতে পারে।

অতএব, পরিবাহিতা একটি কার্যকর স্ক্রিনিং টুল হিসেবে কাজ করে (যেমন, যদি পরিবাহিতা কম থাকে, তাহলে ক্লোরাইড সম্ভবত কম), কিন্তু ক্ষয় বা নিয়ন্ত্রক উদ্দেশ্যে বিশেষভাবে ক্লোরাইড পর্যবেক্ষণ করতে, একটি লক্ষ্যযুক্ত রাসায়নিক পরীক্ষা ব্যবহার করা আবশ্যক।