charles law
Madhyamik

চার্লসের সূত্র (Charles’s law)

দশম শ্রেণিভৌতবিজ্ঞান | দ্বিতীয় অধ্যায় – গ্যাসের আচরণ (চার্লসের সূত্র)


1662 খ্রিষ্টাব্দে বিজ্ঞানী বয়েল তার বিখ্যাত সূত্র (বয়েলের সূত্র) আবিষ্কার করেন। আমরা এই সূত্রের সাহায্যে জেনেছি যে স্থির উষ্ণতায়, কোন নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন তার উপর প্রদত্ত চাপের ব্যাস্তানুপাতিক। এই সূত্র প্রকাশের একশ বছরের একটু বেশি (1789 খ্রিস্টাব্দ) সময়ে আর একজন বিখ্যাত বৈজ্ঞানিক চার্লস, গ্যাসের উষ্ণতার সাথে আয়তনের সম্পর্ক আবিষ্কার করেন। এই সূত্র চার্লসের সূত্র নামে খ্যাত।


[আরো পড়ুন – বিজ্ঞানী বয়েলের সূত্র]

বিজ্ঞানী চার্লস কি বলেছিলেন?

অপরিবর্তিত চাপে নির্দিষ্ট পরিমাণ কোনো গ্যাসের আয়তন গ্যাসটির তাপমাত্রার সাথে সমানুপাতিক। অর্থাৎ গ্যাসের তাপমাত্রা বাড়ালে গ্যাসের আয়তনও প্রসারিত হয়।

অর্থাৎ, গ্যাসের আয়তন তাপমাত্রার সাথে সমানুপাতিক।

V ∝ T

বা, \frac{V}{T} = K

বয়েলের সূত্রের গাণিতিক রূপের ক্ষেত্রে যেভাবে ধ্রুবক K-কে কাজে লাগিয়ে যেভাবে আমরা P1V1=P2V2 গাণিতিক সমীকরণ পেয়েছিলাম। ঠিক একই ভাবে বিজ্ঞানী চার্লসের গাণিতিক সমীকরণে ধ্রুবক K-কে কাজে লাগিয়ে আমরা বলতে পারি V1/T1=V2/T2

JUMP whats-app subscrition

কেন এমন হয়?

বোঝার সুবিধার জন্য ভাবা যাক, গ্যাসের অণুগুলি একটি নির্দিষ্ট গতিশক্তি নিয়ে দৌড়াদৌড়ি করে চলেছে (বিজ্ঞানের ভাষায় একে ব্রায়নিয়ান মোসান বলে)। এই দৌড়াদৌড়ির কারণেই আন্তরাণবিক ফাঁক তৈরী হয় গ্যাসের মধ্যে। তাপমাত্রা বাড়ালে গ্যাসের গতিশক্তি তাপ শোষণের ফলে বৃদ্ধি পায়। তার ফলে আরো বেশি স্থান জুড়ে তারা দৌড়াদৌড়ি করতে পারে। সেই কারণেই তাপমাত্রা বাড়ালে আয়তন বৃদ্ধি পায়।

 Brownianmotion
গ্যাসের অণুদের দৌড়াদোড়ি অর্থাৎ Brownian motion [সৌজন্যে – Wikipedia]

বিজ্ঞানী চার্লস শুধু সম্পর্ক নয়, উষ্ণতার সাথে গ্যাসের আয়তন কতটা বৃদ্ধি পাচ্ছে তাও দেখিয়েছিলেন।

চার্লসের সূত্রটিকে আমরা বিস্তারিত করলে যা পাই তা হলো

“অপরিবর্তিত চাপে কোনো নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের আয়তন বৃদ্ধির হার ওই গ্যাসের উষ্ণতা বৃদ্ধির হারের সমানুপাতিক। এক ডিগ্রী সেলসিয়াস উষ্ণতা বৃদ্ধি বা হ্রাসে গ্যাসটির আয়তন 0 ডিগ্রী সেলসিয়াস উষ্ণতায় ওই গ্যাসের আয়তনের \frac{1}{273} অংশ বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়।”

Charles_and_Gay-Lussac's_Law_animated
[Press -চাপ, Temp. – তাপ(T), Mass – ভর, V – আয়তন] (চিত্র সৌজন্য – NASA)

সুত্রটির গাণিতিক রূপ

ধরা যাক, ‘n’ মোল অণু গ্যাসের স্থির চাপে (P), 0 ডিগ্রী সেলসিয়াস উষ্ণতায় গ্যাসটির আয়তন V0 হলে 1o C উষ্ণতা বৃদ্ধিতে আয়তন বাড়ে

charls law

T উষ্ণতাকে কেলভিন স্কেলে প্রকাশ করা হয়, যেখানে t মাপা হয় ডিগ্রী সেলসিয়াসে।



 0 K উষ্ণতাকে পরম শূন্য উষ্ণতা কেন বলে?

কারণ এই উষ্ণতায় গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়ে যায়। তাই T উষ্ণতাকে পরম উষ্ণতা আর কেলভিন স্কেলকে পরম স্কেল বলে।





পরম স্কেলের গাণিতিক ব্যাখ্যা

Vt=0

formula

এখন V0= 0 হতে পারে না।

অতএব, 273+t = 0

বা, t = -273

তাহলে বোঝা যাচ্ছে যে, t = -273o C উষ্ণতায় আয়তন শূন্য হয়। অর্থাৎ 0 K = -273o C।

একটি উদাহরণ দেখা যাক

experiment

চিত্রের উদাহরণে শুরুতে আয়তন ছিল

V1= 5 lit, T1= 200 K

এখন চাপ স্থির রেখে উষ্ণতা দ্বিগুণ করলে আয়তনও দ্বিগুণ হবে।

V2= 10 lit, যখন T2= 400 K

Charls_law

তাহলে, চার্লসের সূত্র প্রমাণিত হল।


দশম শ্রেণির অন্যান্য বিভাগগুলি

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