boyel's_law
Madhyamik

বয়েলের সূত্র (Boyel’s Law)

দশম শ্রেণি – ভৌতবিজ্ঞান | দ্বিতীয় অধ্যায় – গ্যাসের আচরণ (বয়েলের সূত্র)


1662 খ্রিষ্টাব্দে রবার্ট বয়েল নামক একজন অ্যাংলো-আইরিশ বিজ্ঞানী বায়ুর চাপ সংক্রান্ত একটি যুগান্তকারী ধর্ম আবিষ্কার করেন। যা বয়েলের সূত্র নামে জগৎ বিখ্যাত। বিজ্ঞানী বয়েলকে আধুনিক রসায়নবিদ্যার একজন অন্যতম প্রবর্তক হিসাবে মানা হয়। এবার দেখা যাক, বিজ্ঞানী বয়েল কি ধর্ম প্রবর্তন করেছিলেন।

তিনি গবেষণা দ্বারা লক্ষ্য করেছিলেন, স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট পরিমাণ কোনো গ্যাসের উপর চাপ প্রয়োগ করলে, সেই গ্যাসটির আয়তন সংকুচিত হয়। অর্থাৎ,

অপরিবর্তিত উষ্ণতায় নির্দিষ্ট গ্যাসের আয়তন ওই গ্যাসটির ওপর প্রযুক্ত চাপের সঙ্গে ব্যাস্তানুপাতে পরিবর্তিত হয়।

কেন এমন হয়?

গ্যাসের অণুগুলির মধ্যে কোনোরকম আন্তরাণবিক বন্ধন না থাকার দরুন ওদের মধ্যে প্রচুর ফাঁকা স্থান থাকে। গ্যাসের সবকটি অণুকে যদি একসাথে জড়ো করা যায় তবে তা ওই গ্যাসের মূল আয়তনের কয়েক হাজার ভাগের 1 ভাগ হয়। যেমন 18 গ্রাম জলের আয়তন 18 ঘন সেন্টিমিটার, কিন্তু ওই জলকেই বাষ্প করলে তার আয়তন হয় 22400 ঘন সেন্টিমিটার। অর্থাৎ জলীয় বাষ্পের 22400 ভাগের মধ্যে 22382 ভাগই ফাঁকা।

তাই চাপ দিলে গ্যাসের অণুগুলি বর্ধিত চাপের সাথে সাম্য বজায় রাখতে ওই ফাঁকা স্থান দখল করে। তার ফলে ফাঁকা স্থানের আয়তন কমে আসে, অতএব গ্যাসের আয়তনও কমে যায়।

Boyles_Law_animated
[Press. = Pressure বা চাপ | Temp. = Temperature বা তাপ | Mass = ভর] (চিত্র সৌজন্য : NASA)

বয়েলের সূত্রের গাণিতিক রূপ

ধরা যাক স্থির উস্নতায় (T), একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ (n) গ্যাসের আয়তন P1 চাপে ছিল V1। এবার উষ্ণতা এবং পরিমাণ সমান রেখে (T এবং n অপরিবর্তিত), ধীরে ধীরে প্রযুক্ত চাপ বাড়িয়ে P2 করা হলো।

দেখা গেল যে আয়তন কমে V2 হয়েছে। অর্থাৎ চাপ যে হারে বাড়ছে আয়তন ও সেই হারেই কমছে। তাহলে বলা যেতে পারে যে P\frac{1}{V}

সমানুপাত ধ্রুবক K ধরলে, সমীকরণটিকে এই ভাবে লেখা যায় –

P = \frac{K}{V}

বা, P × V = K

JUMP whats-app subscrition

এই ধ্রুবক ‘K’ এর মান গ্যাসের পরিমাণের (অর্থাৎ ‘n’) উপর নির্ভর করে।

আগের সমীকরণে আমরা দেখেছি, P1V1 = K

আবার, ঐ নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসটিতে (‘n’) একই উষ্ণতায় যদি ভিন্ন চাপ P2 প্রয়োগ করা হয়, তাহলে আয়তন পরিবর্তিত হয়ে হবে V2। তাহলে তাদের সম্পর্কটি হবেঃ P2V2 = K

এবার, দুটি সমীকরণকে একত্রিত করে আমরা বলতে পারিঃ

P1V1 = P2V2

একটি উদাহরণ

নিচের উদাহরণে দেখা যাচ্ছে যে যখন চাপ ছিল 1 একক তখন আয়তন ছিল 4 একক। এখন চাপ বাড়িয়ে 1.33 একক করা হলো, আর তাতে আয়তন কমে দাঁড়ালো 3 একক।

Boyels-law-example

অতএব,  চাপ প্রয়োগের পূর্বে P × V =1 × 4 = 4 unit এবং চাপ প্রয়োগের পর P × V =1.33 × 3 = 4 unit। তাহলে দেখা যাচ্ছে যে চাপ ও আয়তন ব্যাস্তানুপাতিক।



বয়েলের সূত্র হল গ্যাসের ধর্মের প্রথমিক সূত্র।

পরবর্তীসময়ে ধাপে ধাপে গ্যাসের বহু ধর্ম উন্মোচিত হয়েছে। তাদের মধ্যে কয়েকটি উল্লেখযগ্য ধারণা হল – গে লুসাকের সূত্র, চার্লসের সূত্র, অ্যাভোগ্যাড্রো সূত্র, ডালটনের অংশচাপ সূত্র বিশেষ ভাবে উল্লেখযগ্য।

এই লেখাটি থেকে উপকৃত হলে সবার সাথে শেয়ার করার অনুরোধ রইল।



এছাড়া,পড়াশোনা সংক্রান্ত যেকোনো বিষয়ের যে কোনো প্রশ্ন সরাসরি আমাদের করতে পারেন ‘লেখা-পড়া-শোনা’ ফেসবুক গ্রূপে। গ্রুপে যুক্ত হতে ক্লিক করুন এখানে।

lekha-pora-shona-facebook-group

Leave a Reply