গরম খিচুড়ির সুবাস ও ব্যাপন
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
বৃষ্টির দিনে রান্নাঘরে গরম খিচুড়ি রান্না হলে তার সুবাস দ্রুত ড্রয়িংরুম পর্যন্ত ছড়িয়ে পড়ে। কিন্তু ফ্রিজ থেকে বের করা ঠান্ডা খিচুড়ির গন্ধ কাছে না গেলে পাওয়া যায় না। ১০০ cm লম্বা একটি কাচনলে ২৫ °C তাপমাত্রায় অ্যামোনিয়া (NH₃) গ্যাসের কণার বেগ ৬৬১ m/s। কাচনলের তাপমাত্রা বাড়িয়ে গরম বাষ্পের মতো ১০০ °C করা হলে কণার বেগ ও ব্যাপন হারে কী পরিবর্তন ঘটবে?
তাপমাত্রা ১০০ °C-এ উন্নীত করলে কণার বেগ ও ব্যাপন হারে কী ঘটবে?
- কণার বেগ বৃদ্ধি পেয়ে প্রায় ৭৪০ m/s হবে এবং ব্যাপন দ্রুত ঘটবে
- কণার বেগ ৬৬১ m/s থাকবে: তাপমাত্রা পরিবর্তনে ব্যাপন হারের কোনো পরিবর্তন হয় না
- গরম বাষ্প শুধু ওপরের দিকে ওঠে: অনুভূমিক নলে ব্যাপন বেগ বৃদ্ধি পাবে না
যা বদলাতে পারবে
- তাপমাত্রা: ০ থেকে ১০০ °C
- বাম প্রান্তের গ্যাস: অ্যামোনিয়া (NH₃, আণবিক ভর ১৭), কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO₂, আণবিক ভর ৪৪), ব্রোমিন (Br₂, আণবিক ভর ১৬০)
যা মেপে দেখাবে
- বাম প্রান্তের কণার বেগ (m/s)
- ডান প্রান্তের কণার বেগ (HCl) (m/s)
- ব্যাপন হারের অনুপাত (r₁/r₂)
- মিলনের দূরত্ব (বাম প্রান্ত থেকে) (cm)
চালানোর সময় খেয়াল করো
- তাপমাত্রা স্লাইডারটি ১০০ °C পর্যন্ত বাড়িয়ে দেখো: কণার বেগ কি বৃদ্ধি পায়? মিলনের দূরত্বে কোনো প্রভাব পড়ে কি?
নিজে করে দেখো
- কাচনলের তাপমাত্রা এমনভাবে বাড়াও যাতে বাম প্রান্তের অ্যামোনিয়া (NH₃) কণার বেগ অন্তত ৭০০ m/s হয়।
ইঙ্গিত
তাপমাত্রা যত বাড়বে, কণার গতিবেগ তত বাড়বে। স্লাইডারটি ৬৫ °C বা তার ওপরে নিয়ে দেখো।
- বাম প্রান্তে এমন একটি গ্যাস নির্বাচন করো যার ব্যাপন হার কম হওয়ায় মিলনের দূরত্ব ৩৫ cm-এর নিচে নেমে আসে।
ইঙ্গিত
আণবিক ভর যত বেশি, ব্যাপনের হার তত কম। ব্রোমিন (Br₂, আণবিক ভর ১৬০) নির্বাচন করে দেখো।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
তাপমাত্রা ও কণার গতিতত্ত্ব
কণার গতিতত্ত্ব অনুসারে তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে কণাগুলোর তাপশক্তি গতিশক্তিতে রূপান্তরিত হয়। পরম তাপমাত্রা (T) বাড়লে কণার গড় গতিবেগ পরম তাপমাত্রার বর্গমূলের সমানুপাতে বৃদ্ধি পায় (v ∝ √T)। তাই ঘরের স্বাভাবিক তাপমাত্রা ২৫ °C (২৯৮ K) থেকে গরম খাবারের বাষ্পের তাপমাত্রা ১০০ °C (৩৭৩ K)-এ পৌঁছালে অ্যামোনিয়া কণার বেগ ৬৬১ m/s থেকে বেড়ে প্রায় ৭৪০ m/s হয়। বেগ বাড়ায় কণাগুলো দ্রুত চতুর্দিকে ছড়িয়ে পড়ে, অর্থাৎ ব্যাপনের হার বৃদ্ধি পায়। এ কারণেই ফ্রিজের ঠান্ডা খিচুড়ির চেয়ে চুলার গরম খিচুড়ির সুবাস অনেক দ্রুত পুরো ঘরে ব্যাপিত হয়। তবে তাপমাত্রা বাড়লে উভয় গ্যাসের বেগই সমান অনুপাতে বাড়ে, তাই তাদের মিলনের দূরত্বের অনুপাত অপরিবর্তিত থাকে।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
তাপমাত্রা কেবল পদার্থের ভৌত অবস্থা বদলায় না, কণার গতিবেগ ও গতিশক্তি সরাসরি বৃদ্ধি করে। আবার গ্যাসীয় কণা কেবল ওপরের দিকে ওঠে না; ব্যাপন প্রক্রিয়ায় কণাগুলো উচ্চ ঘনত্বের স্থান থেকে নিম্ন ঘনত্বের দিকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে সব দিকে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে। তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে কণার বেগ বাড়ে, ফলে ব্যাপনও অনেক দ্রুত ঘটে।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে ব্যাপন হার বা কণার গতিবেগের কোনো পরিবর্তন হয় না
- গরম গ্যাসীয় পদার্থ শুধু সোজা ওপরের দিকে ওঠে, চারদিকে সমানভাবে ব্যাপিত হয় না
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- গরম পানিতে দ্রবণ তৈরি: ঠান্ডা পানির চেয়ে গরম পানিতে চা, চিনি বা পটাসিয়াম পারম্যাঙ্গানেট কণা অনেক দ্রুত দ্রবীভূত ও ব্যাপিত হয়, কারণ তাপমাত্রা বাড়লে তরলের কণাগুলোর গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়।
- রান্নাঘরের নিরাপত্তা ও বায়ু নিষ্কাশন: রান্নার সময় উত্তপ্ত বাষ্প ও তেল-মসলার ঝাঁঝালো কণা দ্রুত ঘরের সর্বত্র ছড়িয়ে পড়ে; তাই ক্ষতিকর গ্যাস ও ধোঁয়া দ্রুত বের করে দিতে রান্নাঘরে এগজস্ট ফ্যান ব্যবহার করা হয়।