জুল
SI উদ্ভূত একক · রাশি: শক্তি, কাজ, তাপের পরিমাণ
01 · সংজ্ঞা
এক নিউটন বলের এক মিটার পথে করা কাজ। টেবিল থেকে একটা আপেল কাঁধ অবধি তুলতে মোটামুটি এটুকুই খরচ হয়।
একটিমাত্র সংজ্ঞা একসঙ্গে তিনটি রাশির কাজ চালায়: কাজ, শক্তি আর তাপের পরিমাণ। এটা অসাবধানতায় নয়, বিষয়ের স্বভাব থেকেই — তিনটিই ক্ষয় বা অবশেষ ছাড়াই একে অপরে বদলে যায়। ঊনবিংশ শতকের মাঝামাঝি পর্যন্ত তাপকে আলাদা পদার্থ ধরা হতো আর ক্যালরিতে মাপা হতো, কাজ মাপা হতো কিলোগ্রাম-মিটারে, আর দুই মাপকাঠির সম্পর্ক পরীক্ষা করেই ঠিক করতে হতো। জুল দেখালেন যে সম্পর্কটি ধ্রুব, আর তাঁর পরে আলাদা এককগুলি অপ্রয়োজনীয় হয়ে গেল: শক্তির সব রূপের জন্য রয়ে গেল একটিই জুল, তুলে ধরা ভার থেকে গরম জল আর আধানভরা ধারক পর্যন্ত।
কাজ হয় যখন বল সরণের বরাবর কাজ করে; ভ্রামক হয় যখন বল বাহুর আড়াআড়ি লাগে আর কিছুই সরায় না। মাত্রা দুই ক্ষেত্রেই কিলোগ্রাম গুণ বর্গমিটার ভাগ বর্গসেকেন্ড, তবু একক বদলাবদলি করা যায় না: বোল্ট আঁটার ভ্রামক নিউটন-মিটারে লেখা হয় আর কাজ জুলে, আর মানদণ্ড এই পার্থক্য ধরে রাখে। চল্লিশ নিউটন-মিটার ভ্রামকে বোল্ট আঁটা রেঞ্চ প্রায় কোনো কাজই করেনি — বোল্ট ঘুরেছে সিকি পাক।
02 · রূপান্তর
জুল, ক্যালরি, কিলোওয়াট-ঘণ্টা
সহগগুলি সংজ্ঞা অনুসারে নিখুঁত, তবে ক্যালরির বেলায় সাবধানতা দরকার: তা কয়েক রকম, আর তৃতীয় অঙ্কে আলাদা হয়ে যায়। ছকে আন্তর্জাতিকটিই নেওয়া — চার দশমিক এক আট ছয় আট।
খাবারের ক্যালরি আসলে কিলোক্যালরি, হাজারটি ছোটো ক্যালরি, আর ইউরোপীয় লেবেলে তার পাশে কিলোজুলের মান অবশ্যই থাকে। দিনে দেড় হাজার কিলোক্যালরির খাবার মানে ছয় দশমিক তিন মেগাজুল। আন্তর্জাতিক ক্যালরি ঠিক চার দশমিক এক আট ছয় আট জুল হিসেবে সংজ্ঞায়িত, তাপরাসায়নিকটি চার দশমিক এক আট চার, আর হিসেবে এই দুটি কখনো কখনো গুলিয়ে যায়।
| একক | নাম | মান | কোথায় দেখা যায় |
|---|---|---|---|
| J | জুল, SI একক | 1 | পদার্থবিদ্যা ও কারিগরি |
| kJ | কিলোজুল | 0.001 | খাদ্যের লেবেল |
| MJ | মেগাজুল | 1·10⁻⁶ | তাপ কারিগরি |
| GJ | গিগাজুল | 1·10⁻⁹ | গরম রাখার বিল |
| W·h | ওয়াট-ঘণ্টা | 2.778·10⁻⁴ | ব্যাটারি |
| kW·h | কিলোওয়াট-ঘণ্টা | 2.778·10⁻⁷ | বিদ্যুতের মিটার |
| cal | আন্তর্জাতিক ক্যালরি | 0.2388 | তাপ কারিগরি, পুরোনো হিসেব |
| kcal | কিলোক্যালরি, খাবারের ক্যালরি | 2.388·10⁻⁴ | পণ্যের লেবেল |
| Gcal | গিগাক্যালরি | 2.388·10⁻¹⁰ | রাশিয়ায় তাপের বিল |
| erg | আর্গ, CGS ব্যবস্থা | 1·10⁷ | SI-এর আগের পদার্থবিদ্যা |
| BTU | ব্রিটিশ তাপ একক | 9.478·10⁻⁴ | ইংরেজিভাষী তাপ কারিগরি |
| kgf·m | কিলোগ্রাম-বল-মিটার | 0.102 | পুরোনো যান্ত্রিক হিসেব |
জুল, ওয়াট-সেকেন্ড আর নিউটন-মিটার একই জিনিস। বিদ্যুতের বিলের জন্য কিলোওয়াট-ঘণ্টা বেশি সুবিধাজনক, কারণ ঘরের যন্ত্রপাতির ক্ষমতা ওয়াটে আর সময় ঘণ্টায় মাপা হয়
03 · মাত্রার ক্রম
ইলেকট্রনভোল্ট থেকে ভূমিকম্পএক জুল — এক মিটার তোলা আপেল
04 · মাপার যন্ত্র
শক্তি কী দিয়ে মাপা হয়
যেকোনো শক্তিকে তাপে বদলে জানা ভরের জল কতটা গরম হলো তা দিয়ে মাপা সবচেয়ে সহজ। জুলের প্রথম পরীক্ষা ঠিক এভাবেই চলত, আর আজও হিটার ও জ্বালানি এভাবেই যাচাই হয় — বদলেছে কেবল থার্মোমিটার আর তাপ-নিরোধ।
এটি তড়িৎপ্রবাহকে বিভবের সঙ্গে গুণ করে আর ফলটা সময় ধরে জমায়। আবেশ চাকতি ঘূর্ণন গুনত, ইলেকট্রনিক যন্ত্র নমুনা গোনে, তবু রাশি একই — জুল, কেবল কিলোওয়াট-ঘণ্টায় দেখানো, যার প্রতিটিতে পঁয়ত্রিশ লক্ষ ধরে।
কালি মাখানো পাত বিকিরণ শুষে নেয় আর ডিগ্রির হাজার ভাগের কয়েক ভাগ গরম হয়; ভিতরের থার্মোমিটারই শক্তি জানায়। এভাবেই মাপা হয় লেজারের ক্ষমতা, আবহাওয়া কেন্দ্রে সূর্যের প্রবাহ আর অতিশীতল যন্ত্রে সবচেয়ে ক্ষীণ পটভূমি বিকিরণ।
গুলি ঝোলানো ভারে গেঁথে যায়, আর ভারটি যত উঁচুতে উঠল তা থেকে তার গতিশক্তি হিসেব করা হয়। পদ্ধতিটি এককের চেয়েও পুরোনো এবং আজও ব্যালিস্টিক গবেষণাগারে মানদণ্ড যাচাইয়ের কাজ করে।
05 · লেখার নিয়ম
বড়ো J, বিন্দু ছাড়া
প্রতীকটি পদবি থেকে এসেছে, তাই বড়ো হাতের, অথচ লেখায় নামটি ছোটো হাতের অক্ষরে বসে: joule, কিন্তু J। রুশ প্রতীক Дж, তিন অক্ষরের, আর তার পরে বিন্দু বসে না। উপসর্গ ফাঁক ছাড়া জুড়ে বসে: kJ, MJ, GJ।
ভ্রামককে জুলে লেখা একটি বহুল প্রচলিত ও ক্ষতিকর ভুল: মাত্রা মিললেও রাশি আলাদা। ক্যালরি ও কিলোওয়াট-ঘণ্টা আন্তর্জাতিক ওজন ও পরিমাপ ব্যুরোর সিদ্ধান্তে কিছু ক্ষেত্রে টিকে আছে, তবে বৈজ্ঞানিক লেখায় জুলই পছন্দনীয়। ইউরোপীয় ইউনিয়নে খাদ্যের লেবেলে আগে কিলোজুল লেখা বাধ্যতামূলক, আর কিলোক্যালরি তার পাশে, বন্ধনীতে বা দ্বিতীয় লাইনে।
06 · প্রতিবেশী একক
জুল একটি শৃঙ্খলের মাঝখানে দাঁড়িয়ে: নিউটনকে পথ দিয়ে গুণ করলে সে হয়, আর তাকেই সময় দিয়ে ভাগ করলে ওয়াট মেলে।
Simetrium-এর পাশের নথিগুলিতে: নিউটন আর ওয়াট শৃঙ্খলের দুই পাশে, ক্যালরি আর কিলোওয়াট-ঘণ্টা একই রাশির SI-বহির্ভূত একক হিসেবে, ইলেকট্রনভোল্ট কণা পদার্থবিদ্যার জন্য এবং erg CGS ব্যবস্থা থেকে।
07 · ঐতিহাসিক অংশ
তাপ কীভাবে পদার্থ হওয়া ছাড়ল
গরম থেকে ঠান্ডার দিকে বয়ে যাওয়া ওজনহীন পদার্থের মতবাদই চলত। গরম হওয়া আর ঠান্ডা হওয়া সে মন্দ বোঝাত না, কিন্তু ঘর্ষণের তাপ কোথা থেকে আসে তার জবাব দিতে পারত না — আর সে তাপ যত খুশি বেরোত।
বেঞ্জামিন টমসন মিউনিখে কামানের নল ছিদ্র করা দেখছিলেন আর লক্ষ করলেন: যতক্ষণ ড্রিল ঘোরে, তাপ বেরোতেই থাকে, কোনো সীমা ছাড়াই। পদার্থ হলে ফুরিয়ে যেত; কাজ ফুরোয় না।
সলফোর্ডের এক মদ প্রস্তুতকারক জলের চৌবাচ্চায় পাখাওয়ালা নাড়ানিতে বাটখারা ঝোলালেন আর গরম হওয়া মাপলেন ডিগ্রির শতাংশ পর্যন্ত নিখুঁতভাবে। নামতে থাকা ভারের কাজ কড়া নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপ দিত — দুই জগতের মধ্যে রূপান্তর সহগ।
নামটি সিমেন্স প্রস্তাব করেন 1882 সালে ব্রিটিশ অ্যাসোসিয়েশনের সভায়, আর আন্তর্জাতিক বিদ্যুৎ প্রকৌশলী কংগ্রেস 1889 সালে তা পাকা করে, বিজ্ঞানীর জীবদ্দশাতেই। ওজন ও পরিমাপ বিষয়ক সাধারণ সম্মেলন জুলকে একসঙ্গে শক্তি, কাজ ও তাপের একক করে দিল, আর ক্যালরি রয়ে গেল রান্নাঘরে ও পুরোনো পাঠ্যবইয়ে।
যে এককে তিনটি মাপকাঠি মিলল
জুলের পরীক্ষা আবিষ্কারের চেয়ে বরং মাপজোখ ছিল: তিনি কাজ ও তাপের মধ্যে রূপান্তর সহগ পেলেন এবং এমন যন্ত্রে তা তৃতীয় অঙ্ক পর্যন্ত নিয়ে গেলেন যেখানে গরম হওয়া ডিগ্রির ভগ্নাংশ মাত্র। নিখুঁততা এল তাপ-নিরোধ আর ধৈর্য থেকে — এই ধারাবাহিক পরীক্ষা বছরের পর বছর চলেছে। শক্তি সংরক্ষণের সূত্র মেনে নেওয়ার পরে ক্যালরিকে আর জল দিয়ে নয়, জুল দিয়ে সংজ্ঞায়িত করা হলো, আর আজকের মান — চার দশমিক এক আট ছয় আট — নির্ধারিত, মাপা নয়। দুই হাজার উনিশ সাল থেকে জুল গঠনগতভাবেও নিখুঁত রাশি হয়ে গেছে: প্লাঙ্ক ধ্রুবক জুল-সেকেন্ডে প্রকাশিত সংখ্যা হিসেবে স্থির, আর তার মধ্য দিয়েই কিলোগ্রাম সংজ্ঞায়িত। শক্তির একক আর কোনো পদার্থের উপর নির্ভর করে না, সেই জলের উপরেও নয়, যা গরম করা দিয়ে একদিন সবকিছু শুরু হয়েছিল।
তালিকা · মাপের একক
প্রতিটি রাশির জন্য একটি নথি
SI-এর সাতটি মূল একক, নিজস্ব নামওয়ালা বাইশটি উদ্ভূত একক, আর পদ্ধতির বাইরের সেই একক যেগুলি ছাড়া না চলে কারিগরি, না দৈনন্দিন জীবন। প্রত্যেকটির আলাদা পাতা: সংজ্ঞা, রূপান্তর, যন্ত্র, লেখার নিয়ম। 36টি ভাষায়।
নিজস্ব নামওয়ালা SI উদ্ভূত একক
জুলের নথি খোলাSI-এর মূল একক
পোড়ামাটির রঙে — কিলোগ্রাম, মিটার ও সেকেন্ড, যা দিয়ে জুল গড়াSI-বহির্ভূত একক
পোড়ামাটির রঙে — অন্য ব্যবস্থার শক্তির এককনথির ভাষা
36টি ভাষা। প্রতীক J আন্তর্জাতিক, কিন্তু অভ্যাস আলাদা: ইউরোপীয় লেবেল কিলোজুল আগে রাখে, আমেরিকান কেবল ক্যালরি দেয়।