তাপ রসায়ন

বিক্রিয়ায় তাপ নির্গত হলে তাকে বলে তাপোৎপাদী এবং তখন এনথালপি পরিবর্তন ঋণাত্মক, কারণ তন্ত্র শক্তি হারিয়েছে। তাপ শোষিত হলে তা তাপহারী এবং এনথালপি পরিবর্তন ধনাত্মক। চিহ্নটি নিয়েই সবচেয়ে বেশি ভুল হয়, তাই মনে রাখার সহজ উপায় — তাপ বেরিয়ে গেলে তন্ত্রের ভাণ্ডার কমেছে, তাই ঋণাত্মক। সব দহন বিক্রিয়া তাপোৎপাদী, ব্যতিক্রম নেই। নাইট্রোজেন ও অক্সিজেন থেকে নাইট্রিক অক্সাইড তৈরি হওয়া একটি চেনা তাপহারী উদাহরণ, কারণ নাইট্রোজেনের ত্রিবন্ধন ভাঙতে প্রচুর শক্তি লাগে। তাপোৎপাদী: তাপ নির্গত, ΔH ঋণাত্মক; উৎপাদের শক্তি বিক্রিয়কের চেয়ে কম তাপহারী: তাপ শোষিত, ΔH ধনাত্মক; উৎপাদের শক্তি বিক্রিয়কের চেয়ে বেশি সব দহন বিক্রিয়া তাপোৎপাদী N₂ + O₂ → 2NO তাপহারী, ΔH প্রায় +180 kJ/mol বন্ধন ভাঙা তাপহারী প্রক্রিয়া; বন্ধন গঠন তাপোৎপাদী অধিকাংশ স্বতঃস্ফূর্ত বিক্রিয়া তাপোৎপাদী, তবে এনট্রপি বাড়লে তাপহারী বিক্রিয়াও স্বতঃস্ফূর্ত হতে পারে

তাপ রসায়নে প্রতিটি এনথালপির নাম একটি নির্দিষ্ট শর্তের সঙ্গে বাঁধা, আর সেই শর্তটি না পড়লে সংজ্ঞার প্রশ্ন ভুল হয়। দহন তাপ মানে এক মোল পদার্থের সম্পূর্ণ দহনে নির্গত তাপ — 'এক মোল' ও 'সম্পূর্ণ' দুটোই আবশ্যক। দ্রবণের ইনটেগ্রাল তাপ মানে এক মোল দ্রাবকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রাবকে দ্রবীভূত করলে যে তাপ পরিবর্তন হয়। হেসের সূত্র বলে, বিক্রিয়ার মোট এনথালপি পরিবর্তন কোন পথে গেল তার উপর নির্ভর করে না, কেবল শুরু ও শেষ অবস্থার উপর নির্ভর করে — তাই কঠিন বিক্রিয়ার এনথালপি সহজ কয়েকটি বিক্রিয়া যোগ-বিয়োগ করে বের করা যায়। দহন তাপ: এক মোল পদার্থের সম্পূর্ণ দহনে নির্গত তাপ; সবসময় ঋণাত্মক গঠন তাপ: মৌল থেকে এক মোল যৌগ গঠনে তাপ পরিবর্তন প্রশমন তাপ: তীব্র এসিড ও তীব্র ক্ষারের বিক্রিয়ায় প্রায় ধ্রুবক, −৫৭.৩ kJ/mol দ্রবণের ইনটেগ্রাল তাপ: এক মোল দ্রাব নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রাবকে দ্রবীভূত করার তাপ পরিবর্তন হেসের সূত্র: ΔH পথ-নিরপেক্ষ, কেবল প্রাথমিক ও চূড়ান্ত অবস্থার উপর নির্ভরশীল হেসের সূত্র শক্তির নিত্যতা সূত্রেরই একটি রূপ

এনট্রপি হলো একটি তন্ত্রের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ — কণাগুলো যত বেশি ছড়ানো ও এলোমেলো, এনট্রপি তত বেশি। তাই কঠিন থেকে তরল, তরল থেকে গ্যাসে গেলে এনট্রপি বাড়ে, আর গ্যাসের মোল সংখ্যা বাড়লেও বাড়ে। একটি বিক্রিয়া নিজে নিজে ঘটবে কি না তা কেবল তাপ দিয়ে ঠিক হয় না; এনথালপি ও এনট্রপি দুটোই মিলে ঠিক করে। বেশিরভাগ তাপোৎপাদী বিক্রিয়া স্বতঃস্ফূর্ত হয় বলে সেটাই নিয়ম মনে হয়, কিন্তু বরফ গলা তাপহারী হয়েও কক্ষ তাপমাত্রায় স্বতঃস্ফূর্ত — কারণ এনট্রপি বৃদ্ধিটাই সেখানে নির্ণায়ক। এনট্রপি = বিশৃঙ্খলার পরিমাপ; একক J·mol⁻¹·K⁻¹ কঠিন < তরল < গ্যাস — এই ক্রমে এনট্রপি বাড়ে গ্যাসের মোল সংখ্যা বাড়লে বিক্রিয়ায় এনট্রপি বাড়ে স্বতঃস্ফূর্ততার শর্ত: গিবস মুক্ত শক্তির পরিবর্তন ঋণাত্মক, ΔG = ΔH − TΔS তাপোৎপাদী ও এনট্রপি-বর্ধক বিক্রিয়া সব তাপমাত্রায় স্বতঃস্ফূর্ত তাপহারী বিক্রিয়াও স্বতঃস্ফূর্ত হতে পারে যদি TΔS যথেষ্ট বড় হয় — যেমন বরফ গলা

একটি কঠিন পদার্থ গলনাঙ্কে পৌঁছানোর পর তাপ দিতে থাকলেও তার তাপমাত্রা আর বাড়ে না — সেই তাপ পুরোটাই খরচ হয় কণাগুলোর মধ্যেকার বন্ধন আলগা করতে। এই লুকানো তাপকেই বলা হয় গলনের সুপ্ত তাপ, আর এটিই ব্যাখ্যা করে কেন গলতে থাকা বরফের তাপমাত্রা শূন্য ডিগ্রিতেই আটকে থাকে। বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ আরও অনেক বেশি, কারণ তরল থেকে বাষ্পে যেতে কণাগুলোকে পরস্পরের আকর্ষণ থেকে প্রায় সম্পূর্ণ মুক্ত করতে হয়। এই কারণেই একই তাপমাত্রার বাষ্প ফুটন্ত পানির চেয়ে অনেক বেশি পোড়ায়। পানির গলন তাপ প্রায় ৮০ ক্যালরি/গ্রাম বা ৩৩৪ জুল/গ্রাম পানির বাষ্পীভবন তাপ প্রায় ৫৪০ ক্যালরি/গ্রাম বা ২২৬০ জুল/গ্রাম সুপ্ত তাপ প্রয়োগকালে তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকে বাষ্পীভবন তাপ গলন তাপের চেয়ে অনেক বেশি গলন তাপ শোষিত হয় কণার মধ্যেকার আকর্ষণ দুর্বল করতে, গতিশক্তি বাড়াতে নয় একই তাপমাত্রার বাষ্প ফুটন্ত পানির চেয়ে বেশি ক্ষতিকর — কারণ ঘনীভবনে অতিরিক্ত সুপ্ত তাপ ছাড়ে