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,

স্থির উষ্ণতায় নির্দিষ্ট গ্যাসের আয়তন ওই গ্যাসটির ওপর প্রযুক্ত চাপের সঙ্গে ব্যস্তানুপাতে পরিবর্তিত হয়।

এর কারণ কি?

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। সুতরাং জলীয় বাষ্পের 22400 ভাগের মধ্যে 22382 ভাগই ফাঁকা।

দশম শ্রেণির অন্য বিভাগগুলি – বাংলা | English | ইতিহাস | ভূগোল

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।

বয়েলের সূত্রের গাণিতিক রূপ

ধরা যাক, স্থির উষ্ণতায় (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 ∝

সমানুপাত ধ্রুবক K ধরলে, সমীকরণটিকে এই ভাবে লেখা যায় –

বা, × =

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 পারি,

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 হল, আর তাতে আয়তন কমে দাঁড়ালো 3 একক।

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।

দশম শ্রেণির অন্য বিভাগগুলি – গণিত | জীবনবিজ্ঞান | ভৌতবিজ্ঞান

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 বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য।

এই লেখাটির সর্বস্বত্ব সংরক্ষিত। বিনা অনুমতিতে এই লেখা, অডিও, ভিডিও বা অন্য ভাবে কোন মাধ্যমে প্রকাশ করলে তার বিরুদ্ধে আইনানুগ ব্যবস্থা নেওয়া হবে।

JumpMagazine.in এর নিয়মিত আপডেট পাওয়ার জন্য –

• • • ফলো করো – WhatsApp চ্যানেল
    • সাবস্ক্রাইব করো – YouTube চ্যানেল
    • লাইক করো – facebook পেজ
    • সাবস্ক্রাইব করো – টেলিগ্রাম চ্যানেল
    • Facebook Group – লেখা – পড়া – শোনা

X-PSc-2-a