কাপ্তাই বাঁধ ও তরলের চাপ
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
কাপ্তাই জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের বাঁধের তলদেশের দেয়াল ওপরের অংশের চেয়ে অনেক বেশি পুরু করে তৈরি করা হয়েছে। মিষ্টি পানিতে (ঘনত্ব ১০০০ kg/m³) ১০ m গভীরতায় তরলের চাপ ৯৮,০০০ Pa। যদি একটি সেন্সর বা ডুবুরি ২০ m গভীরে যায়, তবে সেখানে তরলের চাপ ১০ m গভীরতার তুলনায় কেমন হবে?
২০ m গভীরতায় তরলের চাপ (গেজ চাপ) কেমন হবে?
- দ্বিগুণ (১৯৬,০০০ Pa): গভীরতা দ্বিগুণ হলে তরলের চাপও দ্বিগুণ হয়
- একই থাকবে (৯৮,০০০ Pa): হ্রদের সব জায়গায় তরলের চাপ একই থাকে
- অনেক বেশি: কাপ্তাই হ্রদে বিপুল পরিমাণ পানি জমে থাকে, আর চাপ নির্ভর করে মোট পানির পরিমাণের ওপর
যা বদলাতে পারবে
- তরল: মিষ্টি পানি (১০০০ kg/m³), সমুদ্রের পানি (১০৩০ kg/m³), সরিষার তেল (৯২০ kg/m³)
- গভীরতা: ০ থেকে ৪০ m
- বায়ুমণ্ডলীয় চাপ যোগ করো: চালু বা বন্ধ
যা মেপে দেখাবে
- তরলের চাপ (গেজ চাপ) (Pa)
- মোট পরম চাপ (Pa)
চালানোর সময় খেয়াল করো
- গভীরতা ১০ m থেকে বাড়িয়ে ২০ m করো। তরলের চাপ (গেজ চাপ) কত হলো? ৯৮,০০০ Pa এর সাথে তুলনা করে দেখো।
নিজে করে দেখো
- বঙ্গোপসাগরের লোনা পানিতে (sea water) কত গভীরতায় তরলের চাপ প্রথম ২০০,০০০ Pa ছাড়িয়ে যায়? সেই গভীরতা খুঁজে বের করো।
ইঙ্গিত
তরল হিসেবে সমুদ্রের পানি (sea_water) বেছে নাও এবং গভীরতা ধাপে ধাপে বাড়াও। ২০ m গভীরতায় চাপ কত হয় লক্ষ্য করো।
- বায়ুমণ্ডলীয় চাপ যুক্ত রেখে একজন ডুবুরি মিষ্টি পানিতে কত গভীরতায় নামলে মোট পরম চাপ ২ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ (২ × ১০১,৩০০ Pa = ২০২,৬০০ Pa) অতিক্রম করবে তা বের করো।
ইঙ্গিত
বায়ুমণ্ডলীয় চাপ (include_atmosphere) চালু করো এবং মিষ্টি পানিতে গভীরতা ১০ m থেকে বাড়িয়ে ১১ m করো।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
স্থির তরলের ভেতরে চাপ
স্থির তরলের কোনো বিন্দুতে তরলের চাপ শুধুমাত্র তিনটি বিষয়ের ওপর নির্ভর করে: গভীরতা (h), তরলের ঘনত্ব (ρ) এবং অভিকর্ষজ ত্বরণ (g)। গাণিতিক সূত্র p = hρg। জলাশয়টি একটি সরু কুয়ো হোক কিংবা সুবিশাল কাপ্তাই হ্রদ হোক: নির্দিষ্ট গভীরতায় তরলের চাপ সবসময় একই থাকে। হ্রদে মোট কত পানি জমা আছে বা পাত্রের আকার কেমন, তার ওপর চাপ নির্ভর করে না। গভীরতা দ্বিগুণ হলে তরলের চাপও ঠিক দ্বিগুণ হয় (৯৮,০০০ Pa থেকে ১৯৬,০০০ Pa)। আর ওপরের বায়ুমণ্ডলের প্রভাব যোগ করলে মোট পরম চাপ হয়: p_total = p_atm + hρg।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
কাপ্তাই হ্রদের বিশাল জলরাশি দেখে মনে হতে পারে বিপুল পরিমাণ পানির কারণে চাপ অনেক বেড়ে যাবে। কিন্তু তরলের চাপ নির্ভর করে সরাসরি মাথার ওপরের তরল স্তম্ভের উল্লম্ব গভীরতার ওপর, হ্রদের মোট পানির ওপর নয়। আবার হ্রদের সব জায়গায় চাপ সমান নয়: পৃষ্ঠে চাপ শূন্য (গেজ চাপ) এবং যত গভীরে যাওয়া যায়, পানির স্তম্ভের উচ্চতা ও ভর বাড়ায় চাপ সমানুপাতিক হারে বাড়তে থাকে। এ কারণেই গভীর পানির প্রবল চাপ সামলাতে কাপ্তাই বাঁধের তলদেশ ওপরের চেয়ে অনেক বেশি পুরু ও মজবুত করে তৈরি করা হয়।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- হ্রদ বা জলাশয়ের সব গভীরতায় তরলের চাপ একই থাকে
- তরলের চাপ জলাশয়ে মোট কত পানি জমা আছে তার ওপর নির্ভর করে
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- রাঙ্গামাটির কাপ্তাই জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের বাঁধের তলদেশ ওপরের চেয়ে অনেক বেশি চওড়া ও মজবুত করে কংক্রিট দিয়ে তৈরি করা হয়েছে, যাতে হ্রদের তলদেশের উচ্চ তরলের চাপ (p = hρg) বাঁধটি নিরাপদে প্রতিরোধ করতে পারে।
- বঙ্গোপসাগরে গভীর সমুদ্রে অনুসন্ধান বা ডুবুরিদের কাজের সময় গভীরতা বৃদ্ধির সাথে সাথে তরলের চাপ দ্রুত বাড়ে, তাই ডুবুরিদের বিশেষ শক্ত ডাইভিং স্যুট ও ডিপ্রেশারাইজেশন পদ্ধতি অনুসরণ করতে হয়।