“তুষাৰকণা পৰে, কিন্তু বহুদিন নাথাকে মাতৃ পৃথিৱীত তাৰ পাখিৰ দৰে আলিঙ্গন সূৰ্য্য ঘূৰি আহিলে ইয়াক বাষ্পলৈ ঘূৰাই দিয়ে য’ৰ পৰা ই আহিছিল, বা পানীলৈ যি ঢালু শিলৰ ওপৰেৰে তললৈ নামি যায়।”

ৰড অ’ কনৰ

পৰিচয়

পূৰ্বৰ এককসমূহত আমি পদাৰ্থৰ একক কণাৰ সৈতে জড়িত ধৰ্মসমূহৰ বিষয়ে শিকিছো, যেনে পাৰমাণৱিক আকাৰ, আয়নীকৰণ এন্থালপী, ইলেক্ট্ৰনিক আধান ঘনত্ব, আণৱিক আকৃতি আৰু পোলাৰিটি ইত্যাদি। আমি যি ৰাসায়নিক ব্যৱস্থাৰ সৈতে পৰিচিত, তাৰ অধিকাংশই পৰ্যবেক্ষণযোগ্য বৈশিষ্ট্যসমূহে পদাৰ্থৰ প্ৰচুৰ পৰিমাণৰ ধৰ্মক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে, অৰ্থাৎ, বৃহৎ সংখ্যক পৰমাণু, আয়ন বা অণুৰ সমষ্টিৰ সৈতে জড়িত ধৰ্মসমূহ। উদাহৰণস্বৰূপে, এটা তৰলৰ এটা পৃথক অণু উতলি নাযায় কিন্তু প্ৰচুৰ পৰিমাণৰ তৰল উতলি যায়। পানীৰ অণুৰ সমষ্টিৰ ভিজা কৰাৰ ধৰ্ম আছে; পৃথক অণুৱে ভিজা নকৰে। পানী বৰফ হিচাপে থাকিব পাৰে, যি এটা কঠিন পদাৰ্থ; ই তৰল হিচাপে থাকিব পাৰে; বা ই জলীয় বাষ্প বা ভাপ হিচাপে গেছীয় অৱস্থাত থাকিব পাৰে। বৰফ, পানী আৰু ভাপৰ ভৌতিক ধৰ্মসমূহ বৰ বেলেগ। পানীৰ তিনিওটা অৱস্থাত পানীৰ ৰাসায়নিক গঠন একে থাকে অৰ্থাৎ $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$। পানীৰ তিনিওটা অৱস্থাৰ বৈশিষ্ট্যসমূহ অণুৰ শক্তি আৰু পানীৰ অণুসমূহ কেনেদৰে একত্ৰিত হয় তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে। অন্যান্য পদাৰ্থৰ বাবেও একেই কথা প্ৰযোজ্য।

পদাৰ্থ এটাৰ ৰাসায়নিক ধৰ্ম ইয়াৰ ভৌতিক অৱস্থা সলনি হোৱাৰ লগে লগে সলনি নহয়; কিন্তু ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ভৌতিক অৱস্থাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে। পৰীক্ষাৰ তথ্যৰ সৈতে গণনা কৰোঁতে বহু সময়ত পদাৰ্থৰ অৱস্থাৰ জ্ঞানৰ প্ৰয়োজন হয়। সেয়েহে, ৰসায়নবিদৰ বাবে বিভিন্ন অৱস্থাত পদাৰ্থৰ আচৰণ নিয়ন্ত্ৰণ কৰা ভৌতিক নিয়মসমূহ জানাটো প্ৰয়োজনীয় হৈ পৰে। এই এককত, আমি পদাৰ্থৰ এই তিনিটা ভৌতিক অৱস্থা, বিশেষকৈ তৰল আৰু গেছীয় অৱস্থাৰ বিষয়ে অধিক শিকিম। আৰম্ভণি কৰিবলৈ, আন্তঃআণৱিক বলৰ প্ৰকৃতি, আণৱিক আন্তঃক্ৰিয়া আৰু কণাৰ গতিৰ ওপৰত তাপীয় শক্তিৰ প্ৰভাৱ বুজাটো প্ৰয়োজনীয় কাৰণ এইবোৰৰ মাজৰ সমতাই পদাৰ্থৰ অৱস্থা নিৰ্ধাৰণ কৰে।

৫.১ আন্তঃআণৱিক বল

আন্তঃআণৱিক বল হৈছে আন্তঃক্ৰিয়াশীল কণা (পৰমাণু আৰু অণু)ৰ মাজৰ আকৰ্ষণ আৰু বিকৰ্ষণ বল। এই শব্দটোৱে দুটা বিপৰীত আধানযুক্ত আয়নৰ মাজৰ স্থিৰবৈদ্যুতিক বল আৰু অণু এটাৰ পৰমাণুবোৰ একেলগে ৰখা বল অৰ্থাৎ সমযোজী বন্ধনক সামৰি নলয়।

আকৰ্ষণমূলক আন্তঃআণৱিক বলক ভেন ডাৰ ৱালছ বল বুলি জনা যায়, ডাচ বিজ্ঞানী জোহানেছ ভেন ডাৰ ৱালছ (১৮৩৭-১৯২৩)ৰ সন্মানত, যিয়ে এই বলবোৰৰ জৰিয়তে আদৰ্শ আচৰণৰ পৰা বাস্তৱ গেছৰ বিচ্যুতি ব্যাখ্যা কৰিছিল। আমি এই এককত পিছত এই বিষয়ে শিকিম। ভেন ডাৰ ৱালছ বলৰ পৰিমাণ বহু পৰিমাণে ভিন্ন হয় আৰু ইয়াত বিচ্ছুৰণ বল বা লণ্ডন বল, দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল, আৰু দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-প্ৰেৰিত দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল অন্তৰ্ভুক্ত কৰে। দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়াৰ এক বিশেষ শক্তিশালী প্ৰকাৰ হৈছে হাইড্ৰজেন বন্ধন। কেৱল কেইটামান মৌলেহে হাইড্ৰজেন বন্ধন গঠনত অংশগ্ৰহণ কৰিব পাৰে, সেয়েহে ইয়াক এটা পৃথক শ্ৰেণী হিচাপে গণ্য কৰা হয়। আমি ইতিমধ্যে একক ৪ত এই আন্তঃক্ৰিয়াৰ বিষয়ে শিকিছো।

এই সময়ত, ইয়াক মনত ৰাখিবলগীয়া যে আয়ন আৰু দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ মাজৰ আকৰ্ষণ বলক আয়ন-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল বুলি জনা যায় আৰু এইবোৰ ভেন ডাৰ ৱালছ বল নহয়। আমি এতিয়া ভেন ডাৰ ৱালছ বলৰ বিভিন্ন প্ৰকাৰৰ বিষয়ে শিকিম।

৫.১.১ বিচ্ছুৰণ বল বা লণ্ডন বল

পৰমাণু আৰু অপোলাৰ অণুবোৰ বৈদ্যুতিকভাৱে সমমিত আৰু দ্বি-ধ্ৰুৱীয় ভ্ৰামক নাথাকে কাৰণ ইহঁতৰ ইলেক্ট্ৰনিক আধানৰ মেঘ সমমিতভাৱে বিতৰণ কৰা হয়। কিন্তু এনে পৰমাণু আৰু অণুতো ক্ষণিকভাৱে দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ সৃষ্টি হ’ব পাৰে। ইয়াক তলত দিয়া ধৰণে বুজিব পাৰি। ধৰি লওক আমি দুটা পৰমাণু ‘$A$’ আৰু ‘$B$’ ইটোৱে সিটোৰ ওচৰত আছে (চিত্ৰ ৫.১ক)। হ’ব পাৰে যে

ক্ষণিকভাৱে এটা পৰমাণুত, ধৰি লওক ‘$A$‘ত, ইলেক্ট্ৰনিক আধান বিতৰণ অসমমিত হৈ পৰে অৰ্থাৎ, আধানৰ মেঘটো এটা ফালে আনটো ফালতকৈ বেছি হয় (চিত্ৰ $5.1 \mathrm{~b}$ আৰু গ)। ইয়াৰ ফলত পৰমাণু ‘A’ত অতি চমু সময়ৰ বাবে তাৎক্ষণিক দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ বিকাশ হয়। এই তাৎক্ষণিক বা অস্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ই আন পৰমাণু ‘$\mathrm{B}$‘ৰ ইলেক্ট্ৰন ঘনত্ব বিকৃত কৰে, যি ইয়াৰ ওচৰত আছে আৰু ইয়াৰ ফলত পৰমাণু ‘B’ত এটা দ্বি-ধ্ৰুৱীয় প্ৰেৰিত হয়।

পৰমাণু ‘$\mathrm{A}$’ আৰু ‘$\mathrm{B}$‘ৰ অস্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয়বোৰ ইটোৱে সিটোক আকৰ্ষণ কৰে। একেদৰে অণুতো অস্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয় প্ৰেৰিত হয়। এই আকৰ্ষণ বল প্ৰথমবাৰৰ বাবে জাৰ্মান পদাৰ্থবিজ্ঞানী ফ্ৰিটজ লণ্ডনে প্ৰস্তাৱ কৰিছিল, আৰু এই কাৰণতে দুটা অস্থায়ী

দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ মাজৰ আকৰ্ষণ বলক লণ্ডন বল বুলি জনা যায়। এই বলৰ আন এটা নাম হৈছে বিচ্ছুৰণ বল। এই বলবোৰ সদায় আকৰ্ষণমূলক আৰু আন্তঃক্ৰিয়া শক্তি দুটা আন্তঃক্ৰিয়াশীল কণাৰ মাজৰ দূৰত্বৰ ষষ্ঠ ঘাতৰ ব্যস্তানুপাতিক (অৰ্থাৎ $1 / r^{6}$ য’ত $r$ হৈছে দুটা কণাৰ মাজৰ দূৰত্ব)। এই বলবোৰ কেৱল চমু দূৰত্বত (৫০০ pm) গুৰুত্বপূৰ্ণ আৰু ইহঁতৰ পৰিমাণ কণাৰ পোলাৰাইজেবিলিটিৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে।

৫.১.২ দ্বি-ধ্ৰুৱীয় - দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল

স্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয় থকা অণুবোৰৰ মাজত দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল ক্ৰিয়া কৰে। দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ মূৰবোৰে “আংশিক আধান” ধাৰণ কৰে আৰু এই আধানবোৰ গ্ৰীক আখৰ ডেল্টা ($\delta$)ৰ দ্বাৰা দেখুওৱা হয়। আংশিক আধানবোৰ সদায় একক ইলেক্ট্ৰনিক আধান $\left(1.610^{-19} \mathrm{C}\right)$তকৈ কম। পোলাৰ অণুবোৰে চুবুৰীয়া অণুবোৰৰ সৈতে আন্তঃক্ৰিয়া কৰে। চিত্ৰ ৫.২ (ক)ত হাইড্ৰজেন ক্লৰাইডৰ দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ত ইলেক্ট্ৰন মেঘ বিতৰণ দেখুওৱা হৈছে আৰু চিত্ৰ ৫.২ (খ)ত দুটা $\mathrm{HCl}$ অণুৰ মাজৰ দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়া দেখুওৱা হৈছে। এই আন্তঃক্ৰিয়া লণ্ডন বলতকৈ শক্তিশালী কিন্তু আয়ন-আয়ন আন্তঃক্ৰিয়াতকৈ দুৰ্বল কাৰণ ইয়াত কেৱল আংশিক আধান জড়িত। আকৰ্ষণ বল দ্বি-ধ্ৰুৱীয়বোৰৰ মাজৰ দূৰত্ব বৃদ্ধিৰ লগে লগে হ্ৰাস পায়। ওপৰৰ ক্ষেত্ৰটোৰ দৰে ইয়াতো, আন্তঃক্ৰিয়া শক্তি পোলাৰ অণুবোৰৰ মাজৰ দূৰত্বৰ ব্যস্তানুপাতিক। স্থিৰ পোলাৰ অণু (কঠিন পদাৰ্থত থকাৰ দৰে)ৰ মাজৰ দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়া শক্তি $1 / r^{3}$ৰ সমানুপাতিক আৰু ঘূৰ্ণনশীল পোলাৰ অণুৰ মাজৰ

আন্তঃক্ৰিয়া শক্তি $1 / r^{6}$ৰ সমানুপাতিক, য’ত $r$ হৈছে পোলাৰ অণুবোৰৰ মাজৰ দূৰত্ব। দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়াৰ উপৰিও, পোলাৰ অণুবোৰে লণ্ডন বলৰ দ্বাৰাও আন্তঃক্ৰিয়া কৰিব পাৰে। এইদৰে সঞ্চয়ী প্ৰভাৱ হৈছে যে পোলাৰ অণুত আন্তঃআণৱিক বলৰ মুঠ পৰিমাণ বৃদ্ধি পায়।

৫.১.৩ দ্বি-ধ্ৰুৱীয়–প্ৰেৰিত দ্বি-ধ্ৰুৱীয় বল

স্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয় থকা পোলাৰ অণু আৰু স্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয় নথকা অণুবোৰৰ মাজত এই প্ৰকাৰৰ আকৰ্ষণ বল ক্ৰিয়া কৰে। পোলাৰ অণুৰ স্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয়য়ে বৈদ্যুতিকভাৱে নিৰপেক্ষ অণুটোৰ ইলেক্ট্ৰনিক মেঘ বিকৃত কৰি (চিত্ৰ ৫.৩) দ্বি-ধ্ৰুৱীয় প্ৰেৰিত কৰে। এইদৰে আনটো অণুত এটা প্ৰেৰিত দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ৰ বিকাশ হয়। এই ক্ষেত্ৰতো আন্তঃক্ৰিয়া শক্তি $1 / r^{6}$ৰ সমানুপাতিক য’ত $r$ হৈছে দুটা অণুৰ মাজৰ দূৰত্ব। প্ৰেৰিত দ্বি-ধ্ৰুৱীয় ভ্ৰামক স্থায়ী দ্বি-ধ্ৰুৱীয়ত থকা দ্বি-ধ্ৰুৱীয় ভ্ৰামক আৰু বৈদ্যুতিকভাৱে নিৰপেক্ষ অণুটোৰ পোলাৰাইজেবিলিটিৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে। আমি ইতিমধ্যে একক ৪ত শিকিছো যে ডাঙৰ আকাৰৰ অণুবোৰ সহজে পোলাৰাইজড হ’ব পাৰে। উচ্চ পোলাৰাইজেবিলিটিয়ে আকৰ্ষণমূলক আন্তঃক্ৰিয়াবোৰৰ শক্তি বৃদ্ধি কৰে।

এই ক্ষেত্ৰতো বিচ্ছুৰণ বল আৰু দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-প্ৰেৰিত দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়াবোৰৰ সঞ্চয়ী প্ৰভাৱ থাকে।

৫.১.৪ হাইড্ৰজেন বন্ধন

ইতিমধ্যে বিভাগ (৫.১)ত উল্লেখ কৰাৰ দৰে; এইটো দ্বি-ধ্ৰুৱীয়-দ্বি-ধ্ৰুৱীয় আন্তঃক্ৰিয়াৰ এক বিশেষ ক্ষেত্ৰ। আমি ইতিমধ্যে এই বিষয়ে একক ৪ত শিকিছো। এইটো অণুত পোৱা যায় য’ত অতি পোলাৰ $\mathrm{N}-\mathrm{H}, \mathrm{O}-\mathrm{H}$ বা $\mathrm{H}-\mathrm{F}$ বন্ধন উপস্থিত থাকে। যদিও হাইড্ৰজেন বন্ধন N, O আৰু Fলৈ সীমাবদ্ধ বুলি গণ্য কৰা হয়; কিন্তু Clৰ দৰে প্ৰজাতিবোৰেও হাইড্ৰজেন বন্ধনত অংশগ্ৰহণ কৰিব পাৰে। হাইড্ৰজেন বন্ধনৰ শক্তি ১০ৰ পৰা ১০০ $\mathrm{kJ} \mathrm{mol}^{-1}$ৰ মাজত থাকে। এইটো এক যথেষ্ট পৰিমাণৰ শক্তি; সেয়েহে, হাইড্ৰজেন বন্ধন বহুতো যৌগৰ গঠন আৰু ধৰ্ম নিৰ্ধাৰণ কৰাত এক শক্তিশালী বল, উদাহৰণস্বৰূপে প্ৰটিন আৰু নিউক্লিক এচিড। হাইড্ৰজেন বন্ধনৰ শক্তি এটা অণুৰ ইলেক্ট্ৰন ঋণাত্মক পৰমাণুৰ একাকী জোৰা ইলেক্ট্ৰন আৰু আনটো অণুৰ হাইড্ৰজেন পৰমাণুৰ মাজৰ কুলম্বিক আন্তঃক্ৰিয়াৰ দ্বাৰা নিৰ্ধাৰণ কৰা হয়। তলৰ চিত্ৰটোৱে হাইড্ৰজেন বন্ধন গঠন দেখুৱাইছে।

$$ \stackrel{\delta+}{\mathrm{H}}-\stackrel{\delta-}{\mathrm{F}} \cdots \stackrel{\delta+}{\mathrm{H}}-\stackrel{\delta-}{\mathrm{F}} $$

এতিয়ালৈকে আলোচনা কৰা আন্তঃআণৱিক বলবোৰ সকলোবোৰ আকৰ্ষণমূলক। অণুবোৰেও ইটোৱে সিটোৰ ওপৰত বিকৰ্ষণ বল প্ৰয়োগ কৰে। যেতিয়া দুটা অণু ইটোৱে সিটোৰ সৈতে ঘনিষ্ঠ সংস্পৰ্শলৈ অনা হয়, দুটা অণুৰ ইলেক্ট্ৰন মেঘৰ মাজৰ বিকৰ্ষণ আৰু নিউক্লিয়াছৰ মাজৰ বিকৰ্ষণ ক্ৰিয়া কৰে। বিকৰ্ষণৰ পৰিমাণ অতি দ্ৰুতগতিত বৃদ্ধি পায় যেতিয়া অণুবোৰক পৃথক কৰা দূৰত্ব হ্ৰাস পায়। এইটোৱেই কাৰণ যে তৰল আৰু কঠিন পদাৰ্থ সংকোচন কৰাটো কঠিন। এই অৱস্থাত অণুবোৰ ইতিমধ্যে ঘনিষ্ঠ সংস্পৰ্শত আছে; সেয়েহে ইহঁতে পিছৰ সংকোচনৰ বিৰোধিতা কৰে; কাৰণ ইয়াৰ ফলত বিকৰ্ষণমূলক আন্তঃক্ৰিয়াবোৰ বৃদ্ধি হ’ব।

৫.২ তাপীয় শক্তি

তাপীয় শক্তি হৈছে এটা বস্তুৰ শক্তি যি ইয়াৰ পৰমাণু বা অণুৰ গতিৰ পৰা উদ্ভৱ হয়। ই পদাৰ্থটোৰ উষ্ণতাৰ সৈতে পোনপটীয়াকৈ সমানুপাতিক। ই পদাৰ্থৰ কণাবোৰৰ গড় গতিশক্তিৰ মাপকাঠী আৰু এইদৰে কণাৰ চলাচলৰ বাবে দায়ী। কণাৰ এই চলাচলক তাপীয় গতি বোলা হয়।

৫.৩ আন্তঃআণৱিক বল বনাম তাপীয় আন্তঃক্ৰিয়া

আমি ইতিমধ্যে শিকিছো যে আন্তঃআণৱিক বলবোৰে অণুবোৰ একেলগে ৰখাৰ প্ৰৱণতা দেখুৱায় কিন্তু অণুবোৰৰ তাপীয় শক্তিয়ে ইহঁতক পৃথক কৰি ৰখাৰ প্ৰৱণতা দেখুৱায়। পদাৰ্থৰ তিনিটা অৱস্থা হৈছে আন্তঃআণৱিক বল আৰু অণুবোৰৰ তাপীয় শক্তিৰ মাজৰ সমতাৰ ফল।

যেতিয়া আণৱিক আন্তঃক্ৰিয়াবোৰ অতি দুৰ্বল হয়, অণুবোৰে তৰল বা কঠিন কৰিবলৈ একেলগে লাগি ধৰা নাই যদি তাপীয় শক্তি কমাই উষ্ণতা কমোৱা নহয়। গেছবোৰ কেৱল সংকোচন কৰিলে তৰলীভূত নহয়, যদিও অণুবোৰ ইটোৱে সিটোৰ অতি ওচৰলৈ আহে আৰু আন্তঃআণৱিক বল সৰ্বোচ্চ পৰিমাণে ক্ৰিয়া কৰে। কিন্তু, যেতিয়া উষ্ণতা কমাই অণুবোৰৰ তাপীয় শক্তি হ্ৰাস কৰা হয়; গেছবোৰ অতি সহজে তৰলীভূত কৰিব পাৰি। তিনিটা অৱস্থাত পদাৰ্থ এটাৰ তাপীয় শক্তি আৰু আণৱিক আন্তঃক্ৰিয়া শক্তিৰ প্ৰাধান্য তলত দৰে চিত্ৰিত কৰা হৈছে:

আমি ইতিমধ্যে পদাৰ্থৰ তিনিটা অৱস্থা থকাৰ কাৰণ শিকিছো। এতিয়া আমি গেছীয় আৰু তৰল অৱস্থা আৰু এই অৱস্থাত পদাৰ্থৰ আচৰণ নিয়ন্ত্ৰণ কৰা নিয়মসমূহৰ বিষয়ে অধিক শিকিম। আমি দ্বাদশ শ্ৰেণীত কঠিন অৱস্থাৰ সৈতে আলোচনা কৰিম।

৫.৪ গেছীয় অৱস্থা

এইটো পদাৰ্থৰ সৰলতম অৱস্থা। আমাৰ জীৱনকাল জুৰি আমি বায়ুৰ সাগৰত নিমজ্জিত হৈ থাকো যি গেছৰ মিশ্ৰণ। আমি বায়ুমণ্ডলৰ আটাইতকৈ তলৰ স্তৰ ট্ৰপ’স্ফিয়াৰত আমাৰ জীৱন কটাও, যাক মহাকৰ্ষণ বলৰ দ্বাৰা পৃথিৱীৰ পৃষ্ঠলৈ ধৰি ৰখা হৈছে। বায়ুমণ্ডলৰ পাতল স্তৰটো আমাৰ জীৱনৰ বাবে অতি গুৰুত্বপূৰ্ণ। ই আমাক ক্ষতিকাৰক ৰেডিয়েছনৰ পৰা ৰক্ষা কৰে আৰু ডাইঅক্সিজেন, ডাইনাইট্ৰজেন, কাৰ্বন-ডাই-অক্সাইড, জলীয় বাষ্প আদি পদাৰ্থ ধাৰণ কৰে।

এতিয়া আমি সাধাৰণ উষ্ণতা আৰু চাপৰ অৱস্থাত গেছীয় অৱস্থাত থকা পদাৰ্থবোৰৰ আচৰণৰ ওপৰত আমাৰ মনোনিৱেশ কৰো। পিৰিয়ডিক টেবুলখনলৈ চালে দেখা যায় যে কেৱল এঘাৰটা মৌল

সাধাৰণ অৱস্থাত গেছ হিচাপে থাকে (চিত্ৰ ৫.৪)।

গেছীয় অৱস্থাক তলত দিয়া ভৌতিক ধৰ্মসমূহৰ দ্বাৰা চৰিত্ৰিত কৰা হয়।

• গেছবোৰ অতি সংকোচনযোগ্য।
• গেছবোৰে সকলো দিশতে সমানভাৱে চাপ প্ৰয়োগ কৰে।
• গেছবোৰৰ ঘনত্ব কঠিন আৰু তৰলতকৈ বহু কম।
• গেছবোৰৰ আয়তন আৰু আকৃতি স্থিৰ নহয়। এইবোৰে পাত্ৰটোৰ আয়তন আৰু আকৃতি গ্ৰহণ কৰে।
• গেছবোৰে যান্ত্ৰিক সহায় নোহোৱাকৈ সকলো অনুপাতত সমানে আৰু সম্পূৰ্ণৰূপে মিহলি হয়।

গেছৰ সৰলতা এই সত্যৰ বাবে যে ইহঁতৰ অণুবোৰৰ মাজৰ আন্তঃক্ৰিয়া বল নগণ্য। ইহঁতৰ আচৰণ একে সাধাৰণ নিয়মৰ দ্বাৰা নিয়ন্ত্ৰিত হয়, যিবোৰ ইহঁতৰ পৰীক্ষামূলক অধ্যয়নৰ ফলত আৱিষ্কাৰ কৰা হৈছিল। এই নিয়মবোৰ হৈছে গেছৰ জোখযোগ্য ধৰ্মসমূহৰ মাজৰ সম্পৰ্ক। এই চলকবোৰৰ কিছুমান যেনে চাপ, আয়তন, উষ্ণতা আৰু ভৰ অতি গুৰুত্বপূৰ্ণ কাৰণ এই চলকবোৰৰ মাজৰ সম্পৰ্কবোৰে গেছৰ অৱস্থা বৰ্ণনা কৰে। এই চলকবোৰৰ আন্তঃনিৰ্ভৰশীলতাই গেছৰ নিয়মৰ সূত্ৰীকৰণলৈ নিয়ে। পৰৱৰ্তী বিভাগত আমি গেছৰ নিয়মৰ বিষয়ে শিকিম।

৫.৫ গেছৰ নিয়ম

আমি এতিয়া অধ্যয়ন কৰিবলগীয়া গেছৰ নিয়মবোৰ হৈছে গেছৰ ভৌতিক ধৰ্মৰ ওপৰত কেইবা শতিকাজুৰি কৰা গৱেষণাৰ ফল। গেছৰ ধৰ্মৰ ওপৰত প্ৰথম নিৰ্ভৰযোগ্য জোখ-মাখ এংগ্লো-আইৰিছ বিজ্ঞানী ৰবাৰ্ট বয়েলে ১৬৬২ চনত কৰিছিল। তেওঁ সূত্ৰবদ্ধ কৰা নিয়মটো বয়েলৰ নিয়ম হিচাপে জনা যায়। পিছত গৰম বায়ুৰ বেলুনৰ সহায়ত বায়ুত উৰিবলৈ কৰা প্ৰচেষ্টাই জেক চাৰ্লছ আৰু জোচেফ লুই গে লুছাকক অতিৰিক্ত গেছৰ নিয়ম আৱিষ্কাৰ কৰিবলৈ উদ্বুদ্ধ কৰিছিল। এভোগাড্ৰ আৰু অন্যান্যৰ অৱদানে গেছীয় অৱস্থাৰ বিষয়ে বহুত তথ্য প্ৰদান কৰিছিল।

৫.৫.১ বয়েলৰ নিয়ম (চাপ - আয়তন সম্পৰ্ক)

তেওঁৰ পৰীক্ষাৰ আধাৰত, ৰবাৰ্ট বয়েলে এই সিদ্ধান্তত উপনীত হৈছিল যে স্থিৰ উষ্ণতাত, স্থিৰ পৰিমাণৰ (অৰ্থাৎ ম’ল সংখ্যা $n$) গেছ এটাৰ চাপ ইয়াৰ আয়তনৰ ব্যস্তানুপাতিকভাৱে সলনি হয়। এইটো বয়েলৰ নিয়ম হিচাপে জনা যায়। গণিতৰ ভাষাত, ইয়াক এনেদৰে লিখিব পাৰি

$$p \propto \frac{1}{V} \text{ at constant } T \text{ and } n \tag{5.1}$$

$$\Rightarrow p=\mathrm{k}_{1} \frac{1}{V}\tag{5.2}$$

য’ত $\mathrm{k}_1$ হৈছে সমানুপাতিক ধ্ৰুৱক। ধ্ৰুৱক $k_1$ৰ মান গেছটোৰ পৰিমাণ, গেছটোৰ উষ্ণতা আৰু যি এককত $p$ আৰু $V$ প্ৰকাশ কৰা হয় তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে।

সমীকৰণ (৫.২) পুনৰ সজাই আমি পাইছো

$$p V=\mathrm{k}_{1}\tag{5.3}$$

ইয়াৰ অৰ্থ হৈছে যে স্থিৰ উষ্ণতাত, স্থিৰ পৰিমাণৰ গেছ এটাৰ চাপ আৰু আয়তনৰ গুণফল ধ্ৰুৱক।

যদি স্থিৰ উষ্ণতা $T$ত থকা স্থিৰ পৰিমাণৰ গেছ এটাই চাপ $p_{1}$ত আয়তন $V_{1}$ অধিগ্ৰহণ কৰে আৰু সম্প্ৰসাৰিত হয়, যাতে আয়তন $V_{2}$ হয় আৰু চাপ $p_{2}$ হয়, তেন্তে বয়েলৰ নিয়ম অনুসৰি:

$$ \begin{equation*} p_{1} V_{1}=p_{2} V_{2}=\text { constant } \tag{5.4} \end{equation*} $$

$$ \begin{equation*} \Rightarrow \frac{p_{1}}{p_{2}}=\frac{V_{2}}{V_{1}} \tag{5.5} \end{equation*} $$

চিত্ৰ ৫.৫-ত বয়েলৰ নিয়মক গ্ৰাফিকভাৱে উপস্থাপন কৰাৰ দুটা পৰম্পৰাগত উপায় দেখুওৱা হৈছে। চিত্ৰ ৫.৫ (ক) হৈছে বিভিন্ন উষ্ণতাত সমীকৰণ (৫.৩)ৰ গ্ৰাফ। প্ৰতিটো বক্ৰৰ বাবে $k_{1}$ৰ মান বেলেগ কাৰণ দিয়া ভৰৰ গেছৰ বাবে, ই কেৱল উষ্ণতাৰ সৈতে সলনি হয়। প্ৰতিটো বক্ৰে এটা বেলেগ ধ্ৰুৱক উষ্ণতাৰ সৈতে মিলে আৰু আইছ’থাৰ্ম (ধ্ৰুৱক উষ্ণতা প্লট) হিচাপে জনা যায়। ওপৰৰ বক্ৰবোৰ উচ্চ উষ্ণতাৰ সৈতে মিলে। ইয়াক মন কৰিবলগীয়া যে চাপ আধা কৰিলে গেছৰ আয়তন দুগুণ হয়। তালিকা ৫.১-ত $300 \mathrm{~K}$ত $\mathrm{CO}_{2}$ৰ $0.09 \mathrm{~mol}$ৰ আয়তনৰ ওপৰত চাপৰ প্ৰভাৱ দিয়া হৈছে।

চিত্ৰ ৫.৫ (খ)-য়ে $p$ আৰু $\frac{1}{V}$ৰ মাজৰ গ্ৰাফক প্ৰতিনিধিত্ব কৰে। ই উৎপত্তিৰ মাজেৰে পাৰ হোৱা এটা সৰল ৰেখা। কিন্তু উচ্চ চাপত, গেছবোৰে বয়েলৰ নিয়মৰ পৰা বিচ্যুত হয় আৰু এনে অৱস্থাত গ্ৰাফত সৰল ৰেখা পোৱা নাযায়।

বয়েলৰ পৰীক্ষাবোৰে পৰিমাণগতভাৱে প্ৰমাণ কৰে যে গেছবোৰ অতি সংকোচনযোগ্য কাৰণ যেতিয়া দিয়া ভৰৰ গেছ এটা সংকোচন কৰা হয়, একে সংখ্যক অণুৱে সৰু স্থান অধিগ্ৰহণ কৰে। ইয়াৰ অৰ্থ হৈছে যে উচ্চ চাপত গেছবোৰ ঘন হৈ পৰে। বয়েলৰ নিয়ম ব্যৱহাৰ কৰি ঘনত্ব আৰু গেছ এটাৰ চাপৰ মাজত এটা সম্পৰ্ক পোৱা যাব পাৰে:

সংজ্ঞা অনুসৰি, ঘনত্ব ‘$d$’ ভৰ ‘$m$’ আৰু আয়তন ‘$V$‘ৰ সৈতে $d=\frac{m}{V}$ সম্পৰ্কৰ দ্বাৰা সম্পৰ্কিত। যদি আমি এই সমীকৰণত $V$ৰ মান বহুৱাওঁ

তালিকা ৫.১ $300 \mathrm{~K}$ত $0.09 \mathrm{~mol} \mathrm{CO}_{2}$ গেছৰ আয়তনৰ ওপৰত চাপৰ প্ৰভাৱ।

বয়েলৰ নিয়ম সমীকৰণৰ পৰা, আমি সম্পৰ্কটো পাইছো।

$$ d=\left(\frac{m}{\mathrm{k}_{1}}\right) p=\mathrm{k}^{\prime} p $$

এইটোৱে দেখুৱায় যে স্থিৰ উষ্ণতাত, চাপ স্থিৰ ভৰৰ গেছ এটাৰ ঘনত্বৰ সৈতে পোনপটীয়াকৈ সমানুপাতিক।

সমস্যা ৫.১

এটা বেলুন কোঠাৰ উষ্ণতাত হাইড্ৰজেনেৰে ভৰোৱা হৈছে। চাপ ০.২ বাৰতকৈ বেছি হ’লে ই ফাটিব। যদি ১ বাৰ চাপত গেছটোৱে $2.27 \mathrm{~L}$ আয়তন অধিগ্ৰহণ কৰে, বেলুনটোক কিমান আয়তনলৈকে সম্প্ৰসাৰিত কৰিব পাৰি?

সমাধান

বয়েলৰ নিয়ম অনুসৰি $p_{1} V_{1}=p_{2} V_{2}$

যদি $p_{1}$ ১ বাৰ হয়, $V_{1}$ $2.27 \mathrm{~L}$ হ’ব

যদি $p_{2}=0.2 \mathrm{bar}$, তেন্তে $V_{2}=\frac{p_{1} V_{1}}{p_{2}}$

$\Rightarrow V_{2}=\frac{1 \text { bar } \times 2.27 \mathrm{~L}}{0.2 \text { bar }}=11.35 \mathrm{~L}$

যিহেতু বেলুনটো ০.২ বাৰ চাপত ফাটে, বেলুনটোৰ আয়তন $11.35 \mathrm{~L}$তকৈ কম হ’ব লাগিব।

৫.৫.২ চাৰ্লছৰ নিয়ম (উষ্ণতা - আয়তন সম্পৰ্ক)

চাৰ্লছ আৰু গে লুছাকে গৰম বায়ুৰ বেলুন প্ৰযুক্তি উন্নত কৰিবলৈ স্বাধীনভাৱে গেছৰ ওপৰত কেইবাটাও পৰীক্ষা কৰিছিল। তেওঁলোকৰ অনুসন্ধানে দেখুৱাইছিল যে স্থিৰ চাপত স্থিৰ ভৰৰ গেছ এটাৰ বাবে, উষ্ণতা বৃদ্ধি কৰিলে গেছ এটাৰ আয়তন বৃদ্ধি পায় আৰু শীতল কৰিলে হ্ৰাস পায়। তেওঁলোকে দেখিলে যে উষ্ণতা প্ৰতিটো ডিগ্ৰী বৃদ্ধিৰ বাবে, গেছ এটাৰ আয়তন $0{ }^{\circ} \mathrm{C}$ত গেছটোৰ মূল আয়তনৰ $\frac{1}{273.15}$ৰে বৃদ্ধি পায়। এইদৰে যদি $0{ }^{\circ} \mathrm{C}$ আৰু $\mathrm{t}{ }^{\circ} \mathrm{C}$ত গেছটোৰ আয়তন ক্ৰমে $V_{0}$ আৰু $V_{\mathrm{t}}$ হয়, তেন্তে

$$ \begin{aligned} & V_{\mathrm{t}}=V_{0}+\frac{\mathrm{t}}{273.15} V_{0} \\ & \Rightarrow V_{\mathrm{t}}=V_{0}\left(1+\frac{\mathrm{t}}{273.15}\right) \end{aligned} $$

$$ \begin{equation*} \Rightarrow V_{\mathrm{t}}=V_{0}\left(\frac{273.15+\mathrm{t}}{273.15}\right) \tag{5.6} \end{equation*} $$

এই স্তৰত, আমি উষ্ণতাৰ এটা নতুন স্কেল সংজ্ঞায়িত কৰোঁ যাতে নতুন স্কেলত ⟦