offSchoolবেটা

রসায়ন · অধ্যায় ২ · টপিক ৪

বাস্তব ঘটনায় ব্যাপন ও নিঃসরণের বিশ্লেষণ

পড়ার নোট

দৈনন্দিন কোনো ঘটনায় ব্যাপন ঘটছে কি না বুঝতে দেখো, পদার্থের কণা নিজে থেকে উচ্চ ঘনমাত্রার স্থান থেকে নিম্ন ঘনমাত্রার স্থানে ছড়িয়ে পড়ছে কি না। অন্যদিকে নিঃসরণ হলো খুব ছোট ছিদ্র দিয়ে গ্যাসের কণার পারস্পরিক সংঘর্ষ ছাড়া একে একে বেরিয়ে যাওয়া। উভয় প্রক্রিয়াতেই কণার গতি গুরুত্বপূর্ণ, কিন্তু ঘটনাদুটি এক নয়।

ঘরের এক কোণে আতরের শিশির মুখ খুললে প্রথমে শিশির কাছেই সুগন্ধি কণার ঘনমাত্রা বেশি থাকে। কণাগুলো বায়ুর মধ্যে চলতে চলতে দূরের কম ঘনমাত্রার অঞ্চলে ছড়ায়। কিছুক্ষণ পর ঘরের অন্য পাশেও গন্ধ পাওয়া যায়। রান্নাঘর থেকে রান্নার গন্ধ ছড়ানোও একইভাবে ব্যাখ্যা করা যায়। এখানে ছিদ্র দিয়ে বের হওয়া নয়, মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়াই বিবেচ্য।

চায়ের পানিতে চায়ের দ্রবীভূত উপাদান ছড়িয়ে পড়া তরল মাধ্যমে ব্যাপনের উদাহরণ। নাড়ালে মিশ্রণ দ্রুত হয়, তবে ব্যাপন বোঝাতে না নেড়ে কণার স্বতঃস্ফূর্ত ছড়ানো লক্ষ করতে হয়। তাপমাত্রা বাড়লে কণার গতিশক্তি বাড়ে বলে একই ধরনের অবস্থায় ব্যাপন দ্রুত হয়।

রিকশা বা সাইকেলের টায়ারে অতি ক্ষুদ্র ছিদ্র থাকলে বাতাস ধীরে ধীরে বেরিয়ে টায়ার নরম হয়। বেলুনের ক্ষুদ্র ছিদ্র দিয়েও এমন হতে পারে। এগুলো নিঃসরণের পরিচিত উদাহরণ। হঠাৎ টায়ার ফেটে প্রচুর বাতাস বের হওয়াকে এই ধীর, ক্ষুদ্র ছিদ্রনির্ভর ঘটনার সঙ্গে এক করে দেখা উচিত নয়।

এলপিজি লাইনের ক্ষুদ্র ছিদ্র দিয়ে গ্যাস বের হলে সেখানে নিঃসরণ ঘটে। বের হওয়া গ্যাস পরে বায়ুতে ছড়ালে ব্যাপন ঘটে। লিকের স্থানে সাবান পানি দিলে বুদবুদ তৈরি হওয়া গ্যাস বের হওয়ার লক্ষণ। একই ঘটনায় তাই ধারাবাহিকভাবে দুটি প্রক্রিয়া থাকতে পারে।

তাপমাত্রা বাড়লে গ্যাসের কণার গতি বাড়ে, যা নিঃসরণকেও প্রভাবিত করে। একই অবস্থায় হালকা গ্যাস ভারী গ্যাসের তুলনায় দ্রুত নিঃসৃত হয়। সাধারণ ভুল হলো, গন্ধ ছড়ানো এবং ক্ষুদ্র ছিদ্র দিয়ে গ্যাস বের হওয়া—দুটোকেই শুধু ব্যাপন বলা। ঘটনাটির কোন অংশ বিশ্লেষণ করছ, সেটি আগে চিহ্নিত করো।

মনে রাখো: মাধ্যমে স্বতঃস্ফূর্ত ছড়ানো ব্যাপন; ক্ষুদ্র ছিদ্র দিয়ে গ্যাসের একে একে বের হওয়া নিঃসরণ।

২০২৬ সালের NCTB পাঠ্যবই অনুসরণ করে লেখা।

চালিয়ে দেখো

  • অ্যামোনিয়া ও হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিডের ব্যাপনচালিয়ে দেখো

    ১০০ cm লম্বা একটি কাচনলের দুই মুখে একই গ্যাস অ্যামোনিয়া (NH₃, আণবিক ভর ১৭) থাকলে উভয় গ্যাসের ব্যাপন হার সমান হওয়ায় তারা ঠিক মাঝখানে (৫০ cm দূরে) মিলিত হয়। এবার বাম মুখে অ্যামোনিয়া রেখে ডান মুখে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl, আণবিক ভর ৩৬.৫) ভেজানো তুলা রাখা হলো। গ্যাস দুটি পরস্পরের দিকে ব্যাপিত হলে কঠিন NH₄Cl-এর সাদা ধোঁয়ার বলয়টি NH₃ প্রান্ত থেকে কত দূরে তৈরি হবে?

এই টপিকের পার্থক্য

অনুশীলনের প্রশ্ন

  1. ময়মনসিংহের একটি কৃষি গবেষণাগারে একই তাপমাত্রা (25 °C) ও চাপে চারটি গ্যাস রাখা আছে: মিথেন (CH₄, আণবিক ভর 16 g/mol), অ্যামোনিয়া (NH₃, আণবিক ভর 17 g/mol), অক্সিজেন (O₂, আণবিক ভর 32 g/mol) এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO₂, আণবিক ভর 44 g/mol)। গ্যাস চারটিকে একই সাথে মুক্ত করে দিলে কোনটির ব্যাপন হার (rate of diffusion) সবচেয়ে বেশি হবে?

    1. ক

      মিথেন (CH₄)

    2. খ

      অ্যামোনিয়া (NH₃)

    3. গ

      অক্সিজেন (O₂)

    4. ঘ

      কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO₂)

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ক) মিথেন (CH₄)

    1. নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে কোনো গ্যাসের ব্যাপন হার তার আণবিক ভরের বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক (গ্রাহামের ব্যাপন সূত্র); অর্থাৎ যে গ্যাসের আণবিক ভর যত কম, তার ব্যাপন হার তত বেশি।
    r∝1Mr \propto \frac{1}{\sqrt{M}}
    1. গ্যাসগুলোর আণবিক ভরের ক্রম: CH₄ (16 g/mol) < NH₃ (17 g/mol) < O₂ (32 g/mol) < CO₂ (44 g/mol)। মিথেনের (CH₄) আণবিক ভর সর্বনিম্ন হওয়ায় এর কণাগুলোর গতিবেগ সর্বাধিক এবং ব্যাপন হার সবচেয়ে বেশি।
  2. সিলেটে একটি ক্রিকেট ম্যাচ চলাকালে একজন খেলোয়াড় পায়ে আঘাত পেয়ে অ্যারোসল স্প্রে ব্যবহার করল। ক্যানের ভেতরের উচ্চ চাপে সরু ছিদ্রপথ দিয়ে ওষুধটি দ্রুত বেগে বাইরে নির্গত হলো এবং কিছুক্ষণ পর কয়েক মিটার দূরে বসা দর্শকরাও এর সুগন্ধ পেল। এখানে যথাক্রমে কোন দুটি ঘটনা সংঘটিত হয়েছে?

    1. ক

      প্রথমে ব্যাপন, পরে নিঃসরণ

    2. খ

      প্রথমে নিঃসরণ, পরে ব্যাপন

    3. গ

      শুধুমাত্র ব্যাপন

    4. ঘ

      শুধুমাত্র নিঃসরণ

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    খ) প্রথমে নিঃসরণ, পরে ব্যাপন

    1. অ্যারোসল ক্যানের ভেতরের গ্যাস উচ্চ চাপে আবদ্ধ থাকে; নজলে চাপ দিলে সরু ছিদ্রপথ দিয়ে উচ্চ চাপের প্রভাবে গ্যাসের দ্রুত নির্গমন হলো নিঃসরণ (effusion)।
    2. বায়ুমণ্ডলে নির্গত হওয়ার পর সুগন্ধি কণাগুলো কোনো বহিঃস্থ চাপ ছাড়াই স্বতঃস্ফূর্তভাবে চারপাশের বাতাসে ছড়িয়ে দর্শকদের নাকে পৌঁছায়, যা হলো ব্যাপন (diffusion)। ফলে প্রথমে নিঃসরণ এবং পরে ব্যাপন ঘটে।
  3. বগুড়ার একটি বিদ্যালয়ের রসায়ন গবেষণাগারে শিক্ষার্থীরা ৯০ cm লম্বা একটি অনুভূমিক কাচনল নিয়ে ব্যাপন পরীক্ষা পরিচালনা করল। কাচনলটির বাম মুখ দিয়ে মিথেন গ্যাস (CH₄, আণবিক ভর 16 g/mol) এবং ডান মুখ দিয়ে সালফার ডাই-অক্সাইড গ্যাস (SO₂, আণবিক ভর 64 g/mol) একই সাথে একই তাপমাত্রা (25 °C) ও চাপে প্রবেশ করানো হলো। গ্রাহামের ব্যাপন সূত্র অনুসারে ব্যাপন দূরত্বের অনুপাত আণবিক ভরের বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক: d₁ ⁄ d₂ = √(M₂ ⁄ M₁), যেখানে d₁ + d₂ = ৯০ cm। মিথেন গ্যাস (CH₄) প্রান্ত থেকে কত সেন্টিমিটার (cm) দূরে গ্যাস দুটি মিলিত হবে?

    উত্তর ও ব্যাখ্যা
    সঠিক উত্তর:

    ৬০ cm

    1. মিথেন ও সালফার ডাই-অক্সাইডের আণবিক ভর যথাক্রমে M₁ = ১৬ g/mol এবং M₂ = ৬৪ g/mol। কাচনলের মোট দৈর্ঘ্য d₁ + d₂ = ৯০ cm।
    M1=16 g/mol,M2=64 g/mol,d1+d2=90 cmM_1 = 16\text{ g/mol}, \quad M_2 = 64\text{ g/mol}, \quad d_1 + d_2 = 90\text{ cm}
    1. গ্রাহামের সূত্রানুসারে দূরত্বের অনুপাত: d₁ ⁄ d₂ = √(৬৪ ⁄ ১৬) = √৪ = ২। অর্থাৎ d₁ = ২ d₂।
    d1d2=6416=4=2  ⟹  d1=2d2\frac{d_1}{d_2} = \sqrt{\frac{64}{16}} = \sqrt{4} = 2 \implies d_1 = 2d_2
    1. সমীকরণে মান বসিয়ে পাই: ২ d₂ + d₂ = ৯০ ⇒ ৩ d₂ = ৯০ ⇒ d₂ = ৩০ cm। অতএব মিথেন প্রান্ত থেকে দূরত্ব d₁ = ২ × ৩০ = ৬০ cm।
    3d2=90 cm  ⟹  d2=30 cm,d1=2×30 cm=60 cm3d_2 = 90\text{ cm} \implies d_2 = 30\text{ cm}, \quad d_1 = 2 \times 30\text{ cm} = 60\text{ cm}

এই টপিক নিয়ে প্রশ্ন আছে?

মেন্টরকে বাংলায় বা ইংরেজিতে জিজ্ঞেস করো, বা খাতার ছবি দাও। সিমুলেশন চালিয়ে বুঝিয়ে দেবে।

মেন্টরকে জিজ্ঞেস করো