offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ৫

পদার্থের অণুর গতি ও তাপমাত্রা

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

ঢাকার বাতাসে ২৫ °C তাপমাত্রায় নাইট্রোজেন অণুগুলো প্রতি সেকেন্ডে প্রায় ৫১৫ m বেগে অবিরাম ছুটে চলেছে। তাপমাত্রা কমিয়ে পানিকে যখন −১০ °C তাপমাত্রার কঠিন বরফে রূপান্তর করা হয়, তখন তার অণুগুলোর গতি কেমন হবে?

−১০ °C তাপমাত্রায় বরফের অণুগুলোর ক্ষেত্রে কোনটি সত্য?

  1. কঠিন অবস্থায় অণুগুলো সম্পূর্ণ স্থির থাকে: তাদের কোনো গতি থাকে না
  2. অণুগুলো তখনও গতিশীল থাকে: তবে তরলের চেয়ে ধীরে কাঁপে
  3. ঠাণ্ডা বরফে কণাগুলো গাদাগাদি করে থাকে বলে বেশি দ্রুত ছোটাছুটি করে

যা বদলাতে পারবে

  • পদার্থ: নাইট্রোজেন (N₂), পানি (H₂O), লোহা (Fe)
  • তাপমাত্রা: −২০০ থেকে ৫০০ °C

যা মেপে দেখাবে

  • অণুর গড় বর্গমূল বেগ (v_rms) (m/s)
  • পরম তাপমাত্রা (K)
  • পদার্থের অবস্থা

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • পদার্থ বদলে পানি নির্বাচন করো এবং তাপমাত্রা কমিয়ে −১০ °C করে দেখো। বরফে অণুগুলোর বেগ কি কখনো শূন্য হয়?

নিজে করে দেখো

  1. নাইট্রোজেন গ্যাসকে উত্তপ্ত করো যেন এর অণুগুলোর গড় বর্গমূল বেগ অন্তত ৬০০ m/s হয়।
    ইঙ্গিত

    নাইট্রোজেন রেখে তাপমাত্রা বাড়াও। ১৩১ °C বা তার বেশি তাপমাত্রায় অণুর বেগ কেমন হয়?

  2. ৫০০ °C তাপমাত্রাতেও কঠিন অবস্থায় থাকে এমন পদার্থটি খুঁজে বের করো।
    ইঙ্গিত

    পানি ১০০ °C এ আর নাইট্রোজেন −১৯৬ °C এ গ্যাস হয়ে যায়। তালিকায় কার গলনাঙ্ক ৫০০ °C এরও অনেক উপরে?

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

পদার্থের আণবিক গতিতত্ত্ব ও পরম তাপমাত্রা

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

পদার্থের অণুগুলো কখনোই স্থির থাকে না: তারা অবিরাম গতিশীল। অণুগুলোর গড় গতিশক্তি পরম তাপমাত্রা T (কেলভিন স্কেলে)-এর সমানুপাতিক। তাই পরম শূন্য তাপমাত্রা (০ K বা −২৭৩.১৫ °C) ছাড়া কোনো তাপমাত্রাতেই অণুর বেগ শূন্য হয় না। এমনকি −১০ °C তাপমাত্রার কঠিন বরফেও পানির অণুগুলো নিজের নির্দিষ্ট অবস্থানের চারপাশে কাঁপতে থাকে। তাপমাত্রা যত বাড়ে, অণুগুলোর বেগ তত বাড়ে। পদার্থের অবস্থা (কঠিন, তরল বা গ্যাসীয়) নির্ভর করে অণুগুলোর এই গতি এবং তাদের মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলের ভারসাম্যের ওপর।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

কঠিন অবস্থায় কণাগুলো নিজেদের নির্দিষ্ট অবস্থানের চারপাশে স্পন্দিত হতে থাকে, তারা কখনোই পুরোপুরি থেমে যায় না। আর তাপমাত্রা কমলে অণুর গতিশক্তি কমে যায়, তাই ঠাণ্ডা কণা দ্রুত নয় বরং ধীরে চলে।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • কঠিন পদার্থের কণাগুলো সম্পূর্ণ স্থির হয়ে দাঁড়িয়ে থাকে
  • কণাগুলো ঠাণ্ডা বা কাছাকাছি গাদাগাদি অবস্থায় থাকলে দ্রুত চলে

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • প্রেসার কুকারে উচ্চ তাপমাত্রায় অণুর বেগ ও সংঘর্ষ বাড়িয়ে বাষ্পের উচ্চ চাপ সৃষ্টি করা, যা খাবার দ্রুত সেদ্ধ করে।
  • আলুর হিমাগারে কম তাপমাত্রায় অণুর গতিশক্তি কমিয়ে রাখা, যার ফলে শাকসবজি ও খাদ্যদ্রব্য পচনের হাত থেকে রক্ষা পায়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক