সিম্পল লজিক বলে 0°C যদি 32°F এর সমান হয়, তাহলে অবশ্যই 0°C + 0°C = 32°F + 32°F = 64°F হবে। কিন্তু আপনি নিশ্চয়ই বুঝতে পারছেন, এখানে কোথাও একটা ভুল হচ্ছে। কেননা সিম্পল লজিক এটাও বলে 0°C + 0°C = 0°C হয়, মানে কিনা 32°F। তাহলে সমস্যাটা আসলে কোথায় হচ্ছে?
তাপমাত্রার যোগ বিয়োগের ব্যাপারটা একটু অন্যরকম। আপনি যদি দুটো ১০ কেজি ভরের বস্তু একত্র করেন, তাহলে মোট ভর ২০ কেজি হবে। তাপমাত্রার যোগ বিয়োগ আসলে ওভাবে করা যায় না, এটার মূলত কোন ফিজিকাল এক্সিস্টেন্স নেই। আমরা যদি যোগ করতেই চাই, তাহলে এটা নির্ভর করছে যোগ করাটাকে আমরা কী অর্থে নিচ্ছি তার ওপর।
আচ্ছা, যদি আমি বলি 0°C + 0°C = 546.31°F? এমনকি যদি বলি 0°C + 0°C = 0°C, এটাও আসলে ঠিক নয়, বরং এটা হবে 273.15°C? অদ্ভুত লাগছে কি? তবে এটা আসলে যৌক্তিক একটা উত্তর, কারণ আপনাকে এটা বুঝতে হবে যে সেলসিয়াস স্কেল ও ফারেনহাইট স্কেল আসলে দুটি আপেক্ষিক স্কেল।
একটু ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করি। আপনি নিশ্চয়ই জানেন যে সেলসিয়াস স্কেলে পানির হিমাঙ্ক তথা যে তাপমাত্রায় পানি বরফ হয়, সে তাপমাত্রাকে 0°C ধরে নেয়া হয়, আর পানির স্ফূটনাঙ্ককে ধরা হয় 100°C। এর অর্থ হলো 0°C আসলে একটা তাপমাত্রা, যাকে আমরা এই স্কেলে 0 ধরলেও সত্যিকার অর্থে 0 নয়। ফারেনহাইট স্কেলও তাই, এখানে পানির হিমাঙ্ক আর স্ফূটনাঙ্ককে যথাক্রমে 32°F ও 212°F ধরা হয়।
তাই যোগ বিয়োগের ক্ষেত্রে, বীজগণিতের মত সরাসরি যোগ করাটা এখানে যৌক্তিক হয় না। 1°C থেকে 2°C আসলে দ্বিগুণ তাপমাত্রা নির্দেশ করে না। আমাদের একটা সত্যিকারের ধারণা পেতে হলে প্রয়োজন হয় একটা পরম স্কেলের, আপনি এর সাথে অবশ্যই পরিচিত হয়ে থাকবেন, যে কেলভিন স্কেল হলো তাপমাত্রা পরিমাপের একটি পরম স্কেল।
এটা আপনাকে বুঝতে হবে যে শীতলতা বা ঠান্ডা বলে আসলে আলাদা কিছু নেই, তাপ না থাকাকেই আমরা শীত বলি। যদি আপনি এটা বুঝে থাকেন, তাহলে স্বাভাবিকভাবেই চিন্তা করতে পারছেন, কোথাও যদি একদমই তাপ না থাকে, তাহলে আমরা এমন একটা তাপমাত্রা পাবো যার থেকে কম তাপমাত্রা সম্ভব নয়, কেননা যেখানে কোন তাপ নেই, তাকে আর কীভাবে আপনি শীতল করতে পারেন?
কেলভিন স্কেলে এই তাপহীনতাকে 0K ধরা হয়, তাই 0K-কে আপনি সত্যিকারের 0 বলতে পারেন, 0°C বা 0°F-কে শূন্য বলতে পারেন না। আর ঠিক এজন্য আমরা যখন যোগ বিয়োগ করতে চাই, তখন আমাদের কেলভিন স্কেলে তাপমাত্রাকে কনভার্ট করে নিতে হয়। তাই, 0°C মানে 273.15K, 0°C+0°C হলো 546.32K বা 273.15°C বা 546.31°F।
অবশ্য কখনো কখনো আমরা যোগ বিয়োগ বলতে তাপমাত্রার হ্রাস বৃদ্ধি বোঝাই বা তাপমাত্রার পার্থক্য যোগ করা বোঝাই। অর্থাৎ 1°C বৃদ্ধি মানে আগে যে মান ছিলো তার থেকে 1 বৃদ্ধি পাবে। এভাবে চিন্তা করলে, কেলভিন স্কেলে 1K বৃদ্ধি মানে যতটুকু বৃদ্ধি, সেলসিয়াস স্কেলে 1°C বৃদ্ধি মানেও ততটুকুই বৃদ্ধি (তবে অবশ্যই ততগুণ নয়), ফারেনহাইট স্কেলে তার ১.৮ গুণ পরিমাণ বেশি বৃদ্ধি। তো এরকম হিসেবগুলোতে ব্যাপারটা একটু আলাদা হয়।
তাই আপনি যদি 0°C যোগ করা বলতে এটা বোঝান যে সেলসিয়াস স্কেলে প্রাপ্ত তাপমাত্রার মানকে 0 পরিমাণ বৃদ্ধি কারবেন, বুঝতেই পারছেন, এখানে তাহলে এটা 0°C বা 273.15K বা 32°F-ই থাকবে।
তাপমাত্রার যোগ বলতে আমরা আরেকটি জিনিসও বোঝাতে পারি, তা হলো একাধিক বস্তুকে তাপীয় সংস্পর্শে রেখে তাপের আদান-প্রদান ঘটানো। পদার্থবিজ্ঞানে তাপ ও তাপমাত্রা অবশ্য ভিন্ন অর্থ প্রকাশ করে, তাপ হলো ঊষ্ণতা, যা এক ধরণের শক্তি যেটা আমরা অনুভব করতে পারি, আর তাপমাত্রা হলো বস্তুর একটি অবস্থা, যা তাপের পরিবহন নিয়ন্ত্রণ করে।
তো যাই হোক, এরকম ক্ষেত্রে বেশি তাপমাত্রার বস্তু থেকে কম তাপমাত্রার বস্তুতে তাপের স্থানান্তর ঘটে এবং শেষ পর্যন্ত সংস্পর্শে থাকা বস্তুগুলো একই তাপমাত্রায় উপনীত হয়। তবে এই চূড়ান্ত তাপমাত্রা সরাসরি সাধারণ বীজগাণিতিক নিয়মে বের করা যায় না, এজন্য পদার্থবিজ্ঞানের বিশেষ কিছু সূত্র ব্যবহারের প্রয়োজন হয়। তাপের পরিমাপ নিয়ে আলোচনার জন্য পদার্থবিজ্ঞানের একটি উপশাখা রয়েছে, যেটাকে বলা হয় ক্যালরিমিতি।
0°C তাপমাত্রার দুটো বস্তুকে সংস্পর্শে রাখলে তাপের আদান-প্রদান বা চূড়ান্ত তাপমাত্রা জানতে অবশ্য আমাদের ক্যালরিমিতির কোন সূত্র প্রয়োজন হবে না, কেননা যেহেতু এখানে তাপমাত্রার কোন পার্থক্য নেই, তাই তাপের কোন আদান প্রদান ঘটবে না এবং উভয় বস্তুর চূড়ান্ত তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকবে।
কৃতজ্ঞতা: রাগিব ইয়াসির
