offSchoolবেটা

রসায়ন · অধ্যায় ২

কণার গতিতত্ত্বে ন্যাফথালিনের অবস্থা পরিবর্তন

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

আলমারিতে কাপড়ের সুরক্ষায় রাখা সাদা ন্যাফথালিনের বল (গলনাঙ্ক ৮০ °C, স্ফুটনাঙ্ক ২১৮ °C) কক্ষ তাপমাত্রা ২৫ °C-এ কঠিন অবস্থায় থাকে। কণার গতিতত্ত্ব অনুসারে তাপ দিলে কণার গতিশক্তি বৃদ্ধি পায় এবং আন্তঃআণবিক আকর্ষণ শিথিল হতে থাকে। একটি টেস্টটিউবে ন্যাফথালিন নিয়ে উত্তপ্ত করে তাপমাত্রা ৮৫ °C করা হলে পদার্থটি কোন ভৌত অবস্থায় থাকবে?

৮৫ °C তাপমাত্রায় ন্যাফথালিন কোন অবস্থায় থাকবে?

  1. তরল: ৮০ °C গলনাঙ্ক অতিক্রম করায় আন্তঃআণবিক আকর্ষণ কমে এটি তরলে পরিণত হবে।
  2. গ্যাস: ন্যাফথালিন উদ্বায়ী পদার্থ হওয়ায় তাপ পেলেই সরাসরি গ্যাসে পরিণত হবে।
  3. কঠিন: ঘরের তাপমাত্রায় কঠিন এবং ভারী কণা হওয়ায় এটি কঠিনই থাকবে।

যা বদলাতে পারবে

  • পদার্থ: ন্যাফথালিন (C₁₀H₈), পানি (H₂O), ইথানল (C₂H₅OH), লোহা (Fe), নাইট্রোজেন (N₂)
  • তাপমাত্রা: −২০০ থেকে ১,৬০০ °C

যা মেপে দেখাবে

  • ভৌত অবস্থা
  • গলনাঙ্ক (°C)
  • স্ফুটনাঙ্ক (°C)
  • কণার গড় বর্গমূল বেগ (m/s)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • তাপমাত্রার স্লাইডারটি ডানে টেনে ৮০ °C এর উপরে নাও। কণার গতিশক্তি ও অবস্থায় কী পরিবর্তন ঘটে লক্ষ্য করো।

নিজে করে দেখো

  1. ইথানলের স্ফুটনাঙ্ক ৭৮ °C। এমন একটি তাপমাত্রা ঠিক করো (৭৮ °C থেকে ৯৯ °C এর মধ্যে) যাতে ইথানল সম্পূর্ণ গ্যাসে রূপ নেয় কিন্তু পানি এখনো তরল থাকে।
    ইঙ্গিত

    পদার্থ হিসেবে ইথানল বেছে নাও এবং তাপমাত্রা ৭৮ °C থেকে ৯৯ °C এর মধ্যে রাখো।

  2. লোহার গলনাঙ্ক ১৫৩৮ °C। তাপমাত্রা বাড়িয়ে কঠিন লোহাকে গলিয়ে তরলে রূপান্তর করো।
    ইঙ্গিত

    পদার্থ হিসেবে লোহা (Fe) বেছে নাও এবং তাপমাত্রা অন্তত ১৫৩৮ °C করো।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

কণার গতিতত্ত্ব ও পদার্থের ভৌত অবস্থা: গলন ও স্ফুটন

vrms=3RTMv_{\text{rms}} = \sqrt{\frac{3RT}{M}}

কণার গতিতত্ত্বের মূল স্বীকার্য অনুযায়ী পদার্থের অণুগুলোর মধ্যে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল এবং গতিশক্তি কাজ করে। কঠিন অবস্থায় কণাগুলো পরস্পরের খুব কাছাকাছি থাকে এবং তীব্র আকর্ষণে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ থাকে। তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে কণাগুলো তাপশক্তি গ্রহণ করে কাঁপতে থাকে এবং তাদের গতিশক্তি বাড়ে। তাপমাত্রা গলনাঙ্কে (ন্যাফথালিনের ক্ষেত্রে ৮০ °C) পৌঁছালে কণার গতিশক্তি আকর্ষণ বলকে অনেকাংশে শিথিল করে দেয়। তখন কণাগুলো নিজেদের অবস্থান থেকে পিছলে চলাচল শুরু করে এবং কঠিন পদার্থ তরলে রূপান্তরিত হয়। তাপমাত্রা আরও বাড়িয়ে স্ফুটনাঙ্কে (২১৮ °C) পৌঁছালে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ প্রায় সম্পূর্ণ ছিন্ন হয়ে কণাগুলো মুক্ত গ্যাসীয় অবস্থায় ছড়িয়ে পড়ে।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

ন্যাফথালিন সাধারণ তাপমাত্রায় খোলা বাতাসে ধীরে ধীরে মিলিয়ে যাওয়ায় অনেকে মনে করে এটি উত্তপ্ত করলে কখনোই তরল হয় না, সরাসরি গ্যাসে পরিণত হয়। কিন্তু আবদ্ধ টেস্টটিউবে নির্দিষ্ট গলনাঙ্ক ৮০ °C পার হলেই ন্যাফথালিন স্পষ্ট তরলে রূপ নেয়। আবার অনেকে মনে করে ভারী জৈব অণু সহজে গলে না। কিন্তু কণার গতিতত্ত্ব বলে, তাপমাত্রা গলনাঙ্কের উপরে উঠলেই যেকোনো কঠিনের কণার গতিশক্তি আন্তঃআণবিক আকর্ষণকে ছাড়িয়ে যায় এবং তা গলে তরল হয়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • কঠিন পদার্থকে উত্তপ্ত করলেই তা সরাসরি বাষ্প বা গ্যাসে পরিণত হয়
  • ভারী বা দৃশ্যত শক্ত পদার্থ উত্তপ্ত করলেও সবসময় কঠিন থাকে

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • পোকা দমনে আলমারিতে ন্যাফথালিনের ব্যবহার: বাংলাদেশের আর্দ্র আবহাওয়ায় আলমারির সুতি ও রেশমি কাপড় এবং বইপত্রকে রূপালী পোকা (লেপিসমা) ও ছত্রাকের আক্রমণ থেকে রক্ষা করতে ন্যাফথালিন বল ব্যবহৃত হয়, যা ধীরে ধীরে উদ্বায়ী হয়ে বাষ্পের মাধ্যমে জীবাণু ও পোকা দূরে রাখে।
  • জাহাজ ভাঙা ও ঢালাই কারখানায় লোহা গলানো: সীতাকুণ্ডের শিপইয়ার্ড এবং স্থানীয় রি-রোলিং মিলগুলোতে স্ক্র্যাপ লোহাকে ১৫৩৮ °C-এর বেশি তাপে গলিয়ে তরলে পরিণত করা হয় এবং নির্মাণকাজের রড ও কৃষি যন্ত্রপাতির ছাঁচে ঢালাই করা হয়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক