থার্মোমিটার আবিষ্কারের গল্প

থার্মোমিটার আবিষ্কারের গল্প 

থার্মোমিটার আবিষ্কারের গল্প বিজ্ঞানের সবচেয়ে মৌলিক শাখা হল পদার্থবিদ্যা। বিজ্ঞানের এমন কোন শাখা নেই যেখানে পদার্থবিদ্যার ভূমিকাকে অবহেলা করা যায়। মানুষের রোগ নির্ণয় ও চিকিৎসায় পদার্থবিজ্ঞানের অবদান অস্বীকার করার উপায় নেই। সবচেয়ে সহজ যন্ত্র যা রোগ নির্ণয়ের ক্ষেত্রে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় তা হল থার্মোমিটার। মানবদেহের স্বাভাবিক কাজকর্ম ব্যাহত হলে শরীরের তাপমাত্রা স্বাভাবিকের চেয়ে বেশি পরিবর্তিত হয়। 

একজন প্রাপ্তবয়স্ক মানুষের শরীরের তাপমাত্রা স্বাভাবিক ৯৮.৬ ডিগ্রি ফারেনহাইট বা ৩৭ ডিগ্রি সেলসিয়াস বলে মনে করা হয়। শিশুদের শরীরের তাপমাত্রা স্বাভাবিকের চেয়ে কিছুটা বেশি। যখন শরীরের তাপমাত্রা 99 বা 100 ডিগ্রী ফারেনহাইটে পৌঁছায়, তখন আমরা প্রায়শই খুব উত্তেজিত হয়ে পড়ি। কিন্তু ডাক্তাররা তিন মাসের কম বয়সী শিশুদের জন্য শরীরের তাপমাত্রা 100 ডিগ্রি ফারেনহাইট বা তিন মাসের বেশি বয়সী শিশুদের জন্য 101 ডিগ্রি ফারেনহাইট বিবেচনা করেন। চিকিৎসকরা জানেন যে শরীরের তাপমাত্রার পরিবর্তন কোনো রোগ নয়, অন্য কোনো রোগের কারণ। রোগের কারণ চিহ্নিত করুন ডাক্তাররা প্রথমে পরীক্ষা করে দেখেন শরীরের তাপমাত্রায় কোনো অস্বাভাবিক পরিবর্তন আছে কিনা। 

মানুষ হাজার হাজার বছর আগে তাপ এবং তাপমাত্রা পরিমাপের চেষ্টা শুরু করেছিল। 1850 বছর আগে 170 খ্রিস্টাব্দে গ্রীক বিজ্ঞানী গ্যালেন প্রথম থার্মোমিটার তৈরি করার চেষ্টা করেছিলেন। কিন্তু তাপ কী, কেন তাপমাত্রার পরিবর্তন হয় ইত্যাদির মূল বিষয়গুলো সম্পর্কে কারোরই সঠিক ধারণা ছিল না। পরবর্তী 1500 বছরেও তাপমাত্রা পরিমাপের কোনো অগ্রগতি হয়নি। যদিও স্পর্শের মাধ্যমে তাপমাত্রার তারতম্য সনাক্ত করা যায়, 1593 সাল পর্যন্ত সঠিক তাপমাত্রা পরিমাপের কোনো কার্যকর পদ্ধতি আবিষ্কৃত হয়নি। সেই সময়ে, গ্যালিলিও একটি বায়ু-ভরা থার্মোস্কোপ তৈরি করেছিলেন যে তত্ত্বটি ব্যবহার করে যে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে বাতাসের আয়তন বৃদ্ধি পায়। এটি বায়ু তাপমাত্রার বৃদ্ধি এবং পতন নিরীক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে তাপমাত্রা সঠিকভাবে পরিমাপ করা যায় না। আসলে তাপমাত্রার কোনো একক এখনো সংজ্ঞায়িত করা হয়নি।

 1612 সালে, অন্য একজন ইতালীয় বিজ্ঞানী সান্তোরিও থার্মোস্কোপে একটি আনুপাতিক স্কেল যোগ করে মানবদেহের তাপমাত্রা পরিমাপের একটি পদ্ধতি উদ্ভাবন করেন। প্রায় 40 বছর পরে, 1654 সালে, ফার্ডিনান্ড দ্বিতীয়, গ্র্যান্ড ডিউক অফ টাস্কানি, ইতালি, প্রথম থার্মোমিটার আবিষ্কার করেন। এর মৌলিক গঠন এবং কাজ আধুনিক থার্মোমিটারের মতো। তাপ অ্যালকোহলের পরিমাণ বাড়ায়। অ্যালকোহলের এই ধর্ম ব্যবহার করে, তিনি একটি কাচের বীকারে অ্যালকোহল রেখেছিলেন এবং তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে অ্যালকোহলের আয়তনের পরিবর্তনের হার ব্যবহার করেছিলেন। তিনি অ্যালকোহলের কাঠিতে 50টি সমান দাগ তৈরি করে তাপমাত্রার এককের নাম দেন 'ডিগ্রি'। কিন্তু এই ডিগ্রির একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার সাথে সমন্বয়ের অভাবের কারণে, ফার্দিনান্দের থার্মোমিটারে তাপমাত্রা পরিমাপ ছিল বিষয়ভিত্তিক।

 1664 সালে 10 বছর পর, ব্রিটিশ বিজ্ঞানী রবার্ট হুক থার্মোমিটারে শূন্য ডিগ্রি চালু করেন। তিনি হিসেব করতে শুরু করলেন যে তাপমাত্রায় জল জমা হয় এবং বরফে পরিণত হয়, তাপমাত্রাকে শূন্য ডিগ্রিতে নিয়ে যায়। থার্মোমিটারের অ্যালকোহল ভলিউমকে 500 সমান অংশে ভাগ করে শূন্য থেকে 500 ডিগ্রি পর্যন্ত তাপমাত্রা পরিমাপ করুন। কিন্তু সে সময় তাপমাত্রার ডিগ্রি নির্দিষ্ট করা যায়নি। 1701 সালে স্যার আইজ্যাক নিউটন একটি থার্মোমিটার তৈরি করেছিলেন, যা ছিল সেই সময়ের সবচেয়ে আধুনিক এবং ব্যবহারিক থার্মোমিটার।

 তিনি একটি সরু কাচের নলটিতে কিছু তেল প্রবেশ করান এবং টিউবের বাকি অংশ থেকে বাতাস বের করে দিয়ে টিউবের দুই প্রান্ত বন্ধ করে দেন। তারপর থার্মোমিটারের স্কেল তৈরি করলেন। পানির গলনাঙ্কের সর্বনিম্ন তাপমাত্রা এবং মানবদেহের তাপমাত্রাকে সর্বোচ্চ তাপমাত্রা হিসেবে নিয়ে ভাগ করুন।এই দুটি তাপমাত্রার মধ্যে পার্থক্য অনেক অংশে। বলা যায় যে প্রথম কার্যকর থার্মোমিটার তৈরি করেছিলেন স্যার আইজ্যাক নিউটন। 1702 সালে, ডেনিশ গণিতবিদ এবং জ্যোতির্বিজ্ঞানী ওলে রোমার তাপমাত্রার প্রথম 'স্কেল' প্রবর্তন করেন। এটি পরে তাপমাত্রার রোমার স্কেল হিসাবে পরিচিত হয়। রোমার তার থার্মোমিটারটি 7.5 ডিগ্রিতে গলিত বরফের তাপমাত্রা এবং 60 ডিগ্রিতে ফুটন্ত পানির তাপমাত্রা পরিমাপের জন্য তৈরি করেছিলেন। 

1714 সালে, জার্মান পদার্থবিদ ড্যানিয়েল গ্যাব্রিয়েল ফারেনহাইট রোমারের স্কেল পরিবর্তন করে একটি নতুন স্কেল প্রবর্তন করেন। এটাই আমরা তিনশ বছর ধরে ব্যবহার করে আসছি—ফারেনহাইট স্কেল। ফারেনহাইট বরফ, লবণ এবং জলের মিশ্রণের তাপমাত্রা শূন্য ডিগ্রি ফারেনহাইট, জল 32 ডিগ্রি ফারেনহাইটে জলের গলনাঙ্ক এবং 212 ডিগ্রিতে জলের স্ফুটনাঙ্ক গ্রহণ করে৷ একটি রোমার ডিগ্রীকে প্রায় চার দ্বারা ভাগ করে ফারেনহাইটের একটি ডিগ্রি গণনা করা হয়। যদিও ফারেনহাইট স্কেল আর আন্তর্জাতিক তাপমাত্রার স্কেল নয়, ফারেনহাইট স্কেল এখনও আমেরিকায় ব্যবহৃত হয়। আমরা এখনও জ্বর পরিমাপ করতে ফারেনহাইট স্কেল ব্যবহার করি। 

বিজ্ঞানী ফারেনহাইট প্রথম থার্মোমিটারে পারদ ব্যবহার করেছিলেন। পারদ সাধারণ ঘরের তাপমাত্রায় তরল। তাপমাত্রার সামান্য পরিবর্তনের সাথেও পারদের আয়তনের পরিবর্তন ঘটলে পারদ থার্মোমিটারের জন্য খুবই উপযোগী কারণ এর প্রাকৃতিক উজ্জ্বলতার কারণে পারদের উত্থান এবং পতন কাচের নলের মাধ্যমে স্পষ্টভাবে দেখা যায়। কিন্তু ফারেনহাইট স্কেল ব্যবহারকারীদের জন্য খুব স্বজ্ঞাত বা যৌক্তিক নয়। কেন পানির হিমায়িত তাপমাত্রা 32 ডিগ্রি হবে এবং কেন এটি 212 ডিগ্রিতে ফুটতে শুরু করবে? কোন সঠিক উত্তর নেই। 

1742 সালে, অ্যান্ডার্স সেলসিয়াস, একজন বিখ্যাত সুইডিশ জ্যোতির্বিজ্ঞানী, ফারেনহাইট স্কেলকে সরলীকরণ করেছিলেন। তিনি পানির গলনাঙ্ককে 100 ডিগ্রি এনজিতে নিয়ে এসে শূন্য ডিগ্রিতে ফুটন্ত বিন্দু সহ একটি স্কেল প্রবর্তন করেছিলেন। এই সেলসিয়াস স্কেল সহজ হলেও, এটি সবার বিপরীত বলে মনে হয়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে ডিগ্রী বাড়ানো উচিত। সেলসিয়াস তার স্কেল ঠিক করার আগে 43 বছর বয়সে 1744 সালে মারা যান। সেলসিয়াসের মৃত্যুর পর উদ্ভিদবিজ্ঞানী কার্ল লিনিয়াস সেলসিয়াস স্কেলটি উল্টে দিয়ে ঠিক করেন। নতুন স্কেলে, পানি শূন্য ডিগ্রি সেলসিয়াসে জমাট বাঁধে এবং 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে ফুটতে থাকে। কিন্তু তখন এটাকে ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড বলা হতো। কিন্তু যেহেতু কোণের মাত্রাও ডিগ্রী সেন্টিগ্রেডে মাপা হয়, তাই 1947 সালে তাপমাত্রার একক 'ডিগ্রী সেলসিয়াস' হিসেবে চালু করা হয়। 

19 শতকে পদার্থবিজ্ঞানে অনেক অগ্রগতি হয়েছে। বিজ্ঞানীরা গ্যাসের আয়তনের উপর তাপ এবং চাপের প্রভাব এবং তাদের সম্পর্কের সন্ধান করেন। ব্রিটিশ বিজ্ঞানী জেমস জুল তাপগতিবিদ্যার আলোকে তাপমাত্রার আধুনিক সংজ্ঞা দেন। তাপমাত্রা হল পদার্থের কণার গড় গতিশক্তির একটি পরিমাপ। কণার গতিশক্তি যত বেশি, তাপমাত্রা তত বেশি। অর্থাৎ, পদার্থ তাপ শোষণ করে।আবার ঠাণ্ডা হওয়ার অর্থ হল কণাগুলি ধীর হয়ে যায়। যেমন পানি স্বাভাবিক তাপমাত্রায় তরল। জল ঠান্ডা হওয়ার সাথে সাথে অভ্যন্তরীণ কণাগুলি ধীর হয়ে যায় এবং জল জমে যায়। এবং যখন খুব বেশি উত্তপ্ত হয়, তখন কণাগুলি বাষ্প হয়ে যায় এবং তাদের গতি বৃদ্ধির সাথে সাথে গ্যাসে পরিণত হয়। 

1862 সালে, স্কটিশ পদার্থবিদ উইলিয়াম থমসন লর্ড কেলভিন 'পরম শূন্য' তাপমাত্রার ধারণাটি প্রস্তাব করেছিলেন। তিনি দেখিয়েছিলেন যে -273.15 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় পদার্থের কণার গতি সম্পূর্ণভাবে বন্ধ হয়ে যায়। যেহেতু গতিশক্তি শূন্য হয়ে যায়, তখন পদার্থের চাপও শূন্য হয়ে যায়। এই তাপমাত্রা গ্রহণ পরম শূন্য হিসাবে, তাপমাত্রার একটি নতুন স্কেল চালু করা হয়, যা কেলভিন স্কেল নামে পরিচিত। পরম শূন্য তাপমাত্রা শূন্য ডিগ্রি কেলভিন নামে পরিচিত। এই তাপমাত্রার নিচে কিছুই যেতে পারে না, কারণ এই তাপমাত্রায় পদার্থের তাপ, চাপ, পারমাণবিক গতি সবই শূন্য হয়ে যায়। আমরা একটি সাধারণ পারদ-থার্মোমিটার দিয়ে শরীরের তাপমাত্রা পরিমাপ করি। কিন্তু পারদ-থার্মোমিটার ব্যবহারে অনেক বিপদ রয়েছে।

 থার্মোমিটারটি মুখে ঢোকান তাপমাত্রা মাপার সময় যদি থার্মোমিটারটি ভেঙ্গে যায় তবে বড় ক্ষতি হতে পারে। তাই ধীরে ধীরে থার্মোমিটার অনেক বিবর্তিত হয়েছে। এখন ডিজিটাল থার্মোমিটার প্রায় সর্বত্র ব্যবহৃত হয়। ডিজিটাল থার্মোমিটারে কোনো পারদ থাকে না। তাপমাত্রার পরিবর্তনের সাথে সাথে উপাদানের প্রতিরোধ ক্ষমতা পরিবর্তিত হয়। একটি ডিজিটাল থার্মোমিটার প্রতিরোধের পরিবর্তনের কারণে বর্তমানের পরিবর্তন গণনা করে তাপমাত্রা পরিমাপ করে। ডিজিটাল থার্মোমিটার ছাড়াও, ইনফ্রারেড বা ইনফ্রারেড থার্মোমিটার আধুনিক চিকিৎসা ব্যবস্থার থার্মোমিটারে ব্যবহৃত হয়। এই থার্মোমিটারটি খুব সহজে ছোট বাচ্চাদের তাপমাত্রা পরীক্ষা করতে খুবই উপযোগী। 

কানের গর্তে এই থার্মোমিটার ঢুকিয়ে শরীরের তাপমাত্রা মাপা যায়। আবার এই ধরনের থার্মোমিটার দিয়ে কপাল স্পর্শ করে তাপমাত্রা মাপা যায়। উত্তপ্ত বস্তু তাপ বিকিরণ করে। আমাদের শরীরে তাপ আছে এবং তা বিকিরণ হচ্ছে। ইনফ্রারেড থার্মোমিটার শরীরের বিকিরণ সনাক্ত করে। এই বিকিরণটি বিকিরণের স্তরের উপর ভিত্তি করে একটি ডিজিটাল সংকেতে রূপান্তরিত হয়। এবং সংকেত উপযুক্ত ইলেকট্রনিক্স দ্বারা তাপমাত্রায় রূপান্তরিত হয়। যেখানে পারদ-থার্মোমিটারে তাপমাত্রা পরিমাপ করতে এক মিনিট সময় লাগে, সেখানে ইনফ্রারেড থার্মোমিটার দিয়ে তাপমাত্রা পরিমাপ করতে মাত্র কয়েক সেকেন্ড সময় লাগে। এমনকি মানবদেহের অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রার সামান্য পরিবর্তনও এই ধরনের থার্মোমিটারের সাহায্যে সনাক্ত করা যায়। অদূর ভবিষ্যতে এমনকি আমাদের কোষের সামান্য অস্বাভাবিক পরিবর্তনও তাপমাত্রার পরিবর্তন পর্যবেক্ষণ করে পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে। সুস্থ থাকা সহজ হয়ে যাবে বিজ্ঞানের সুবাদে। 

থার্মোমিটার সম্পর্কে কিছু অজানা তথ্য:

1. **আবিষ্কার**: থার্মোমিটার আবিষ্কার করেন গ্যালিলিও গ্যালিলি ১৫৯৩ সালে। তবে, আধুনিক থার্মোমিটারের উন্নতি করেন ড্যানিয়েল গ্যাব্রিয়েল ফারেনহাইট ১৭১৪ সালে।

2. **ফারেনহাইট স্কেল**: ড্যানিয়েল ফারেনহাইট একটি নতুন তাপমাত্রা স্কেল তৈরি করেন, যেখানে ৩২°F পানি জমার এবং ২১২°F পানি ফুটানোর তাপমাত্রা নির্ধারিত হয়।

3. **সেলসিয়াস স্কেল**: অ্যান্ডার্স সেলসিয়াস ১৭৪২ সালে সেলসিয়াস স্কেল তৈরি করেন, যেখানে ০°C পানি জমার এবং ১০০°C পানি ফুটানোর তাপমাত্রা নির্ধারিত হয়।

4. **মার্কারি থার্মোমিটার**: ১৭১৪ সালে ড্যানিয়েল গ্যাব্রিয়েল ফারেনহাইট প্রথম মার্কারি থার্মোমিটার তৈরি করেন।

5. **আধুনিক ডিজিটাল থার্মোমিটার**: ডিজিটাল থার্মোমিটারগুলি অত্যন্ত নির্ভুল এবং দ্রুত মাপা যায়, এবং এগুলি অনেক সময় কম্পিউটারাইজড স্বাস্থ্য যন্ত্রের সাথে সংযুক্ত করা যায়।

6. **তাপমাত্রার প্রভাব**: বিভিন্ন পদার্থের তাপমাত্রার পরিবর্তন বিভিন্নভাবে হয়, যেমন গ্যাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এর ঘনত্ব কমে যায়।

7. **ইনফ্রারেড থার্মোমিটার**: ইনফ্রারেড থার্মোমিটার দূর থেকে তাপমাত্রা মাপতে পারে, যা অনেক ক্ষেত্রেই সুবিধাজনক।

8. **ব্যবহার ক্ষেত্র**: থার্মোমিটার শুধুমাত্র চিকিৎসা ক্ষেত্রেই নয়, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ, আবহাওয়া পর্যবেক্ষণ, এবং শিল্প ক্ষেত্রেও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

9. **রেকর্ডেড তাপমাত্রা**: সবচেয়ে কম রেকর্ড করা তাপমাত্রা -২৭৩.১৫°C, যেটি আপেক্ষিক শূন্য তাপমাত্রা বলে পরিচিত।

10. **স্মার্ট থার্মোমিটার**: সাম্প্রতিক কালে স্মার্ট থার্মোমিটার তৈরি করা হয়েছে, যেগুলি মোবাইল অ্যাপের সাথে সংযুক্ত করে স্বাস্থ্য পর্যবেক্ষণ সহজ করে।