আমরা যখন আমাদের চারপাশের দিকে তাকাই, তখন বিভিন্ন আকার, আকৃতি ও গঠনের অসংখ্য বস্তু দেখতে পাই। এই বিশ্বব্রহ্মাণ্ডের সবকিছুই এমন উপাদান দিয়ে তৈরি যা বিজ্ঞানীরা “বস্তু” নাম দিয়েছেন। আমরা যে বাতাসে শ্বাস নেই, যে খাবার খাই, পাথর, মেঘ, তারা, গাছপালা ও প্রাণী, এমনকি পানির একটি ছোট্ট ফোঁটা বা বালির একটি কণা - সবকিছুই বস্তু। আমরা চারদিকে তাকিয়ে আরও দেখতে পাই যে উপরে উল্লিখিত সমস্ত বস্তু স্থান দখল করে এবং এদের ভর আছে। অন্য কথায়, এদের ভর ও আয়তন উভয়ই আছে।

প্রাচীন কাল থেকেই মানুষ তাদের চারপাশকে বুঝতে চেষ্টা করে আসছে। প্রাচীন ভারতীয় দার্শনিকরা বস্তুকে পাঁচটি মৌলিক উপাদানের আকারে শ্রেণীবদ্ধ করেছিলেন - “পঞ্চতত্ত্ব” - বায়ু, পৃথিবী, অগ্নি, আকাশ ও জল। তাদের মতে, জীবিত বা নির্জীব সবকিছুই এই পাঁচটি মৌলিক উপাদান দিয়ে তৈরি ছিল। প্রাচীন গ্রিক দার্শনিকরাও বস্তুর অনুরূপ একটি শ্রেণীবিভাগে উপনীত হয়েছিলেন।

আধুনিক বিজ্ঞানীরা বস্তুর ভৌত ধর্ম ও রাসায়নিক প্রকৃতির উপর ভিত্তি করে দুটি ধরনের শ্রেণীবিভাগ তৈরি করেছেন।

এই অধ্যায়ে আমরা বস্তুর ভৌত ধর্মের উপর ভিত্তি করে শিখব। বস্তুর রাসায়নিক দিকগুলি পরবর্তী অধ্যায়গুলিতে আলোচনা করা হবে।

১.১ বস্তুর ভৌত প্রকৃতি

১.১.১ বস্তু কণা দিয়ে গঠিত

দীর্ঘকাল ধরে, বস্তুর প্রকৃতি সম্পর্কে দুটি চিন্তাধারা প্রচলিত ছিল। একটি চিন্তাধারা বিশ্বাস করত যে বস্তু কাঠের খণ্ডের মতো অবিচ্ছিন্ন, অন্যদিকে, অন্যটি ভাবত যে বস্তু বালির কণার মতো কণা দিয়ে গঠিত। বস্তুর প্রকৃতি সম্পর্কে সিদ্ধান্ত নেওয়ার জন্য একটি কার্যকলাপ করা যাক - এটি অবিচ্ছিন্ন নাকি কণাধর্মী?

কার্যকলাপ ১.১

• একটি $100 mL$ বিকার নিন। বিকারের অর্ধেক জল দিয়ে পূর্ণ করুন এবং জলের স্তর চিহ্নিত করুন।

• একটি কাচের দণ্ডের সাহায্যে কিছু লবণ/চিনি দ্রবীভূত করুন।

• জলের স্তরে কোনো পরিবর্তন লক্ষ্য করুন।

• আপনার মনে হয় লবণের কী হয়েছে?

• এটি কোথায় অদৃশ্য হয়?

• জলের স্তর কি পরিবর্তিত হয়?

এই প্রশ্নগুলির উত্তর দিতে আমাদের বস্তু কণা দিয়ে গঠিত এই ধারণাটি ব্যবহার করতে হবে। চামচে যা ছিল, লবণ বা চিনি, তা এখন জলের সর্বত্র ছড়িয়ে পড়েছে। এটি চিত্র ১.১-এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র ১.১: যখন আমরা জলে লবণ দ্রবীভূত করি, লবণের কণাগুলি জলের কণাগুলির মধ্যবর্তী স্থানগুলিতে প্রবেশ করে।

১.১.২ বস্তুর এই কণাগুলি কত ছোট?

কার্যকলাপ ১.২

• পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের $2-3$ স্ফটিক নিন এবং সেগুলি $100 mL$ জলে দ্রবীভূত করুন।$\cdot$

• এই দ্রবণ থেকে প্রায় $10 mL$ বের করে $90 mL$ স্বচ্ছ জলে রাখুন।

• এই দ্রবণ থেকে $10 mL$ বের করে অন্য $90 mL$ স্বচ্ছ জলে রাখুন। এইভাবে দ্রবণটিকে ৫ থেকে ৮ বার মিশ্রিত করতে থাকুন।

• জল কি এখনও রঙিন আছে?

চিত্র ১.২: বস্তুর কণাগুলি কত ছোট তা অনুমান করা। প্রতিবার মিশ্রণের সাথে সাথে, যদিও রং হালকা হয়, তবুও এটি দৃশ্যমান থাকে।

এই পরীক্ষাটি দেখায় যে পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের মাত্র কয়েকটি স্ফটিক বিপুল পরিমাণ জল (প্রায় $1000 L$) রঙিন করতে পারে। তাই আমরা সিদ্ধান্তে আসি যে পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের মাত্র একটি স্ফটিকেই লক্ষ লক্ষ ক্ষুদ্র কণা থাকতে হবে, যা নিজেদকে ছোট এবং আরও ছোট কণায় বিভক্ত করতে থাকে।

পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের পরিবর্তে $2 ml$ ডেটল ব্যবহার করে একই কার্যকলাপ করা যেতে পারে। বারবার মিশ্রণ করলেও গন্ধটি শনাক্ত করা যায়।

বস্তুর কণাগুলি অত্যন্ত ক্ষুদ্র, তারা আমাদের কল্পনার বাইরে ছোট!!!!

১.২ বস্তুর কণার বৈশিষ্ট্য

১.২.১ বস্তুর কণার মধ্যে ফাঁকা স্থান থাকে

কার্যকলাপ ১.১ এবং ১.২-এ আমরা দেখেছি যে চিনি, লবণ, ডেটল বা পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের কণাগুলি জলে সমানভাবে বিতরণ হয়ে গেছে। একইভাবে, যখন আমরা চা, কফি বা লেবুর জল (নিম্বু পানি) তৈরি করি, এক ধরনের বস্তুর কণাগুলি অন্যটির কণাগুলির মধ্যবর্তী স্থানগুলিতে প্রবেশ করে। এটি দেখায় যে বস্তুর কণাগুলির মধ্যে পর্যাপ্ত ফাঁকা স্থান রয়েছে।

১.২.২ বস্তুর কণাগুলি ক্রমাগত চলমান

কার্যকলাপ ১.৩

• আপনার শ্রেণীকক্ষের এক কোণে একটি জ্বলন্ত ধূপকাঠি রাখুন। এর গন্ধ পেতে আপনাকে এর কতটা কাছাকাছি যেতে হবে?

• এখন ধূপকাঠিটি জ্বালান। কী হয়? আপনি কি দূরত্বে বসে গন্ধ পাচ্ছেন?

• আপনার পর্যবেক্ষণগুলি রেকর্ড করুন।

কার্যকলাপ ১.৪

• জলপূর্ণ দুটি গ্লাস/বিকার নিন।

• প্রথম বিকারের পাশ দিয়ে ধীরে ও সাবধানে নীল বা লাল কালির একটি ফোঁটা এবং একইভাবে দ্বিতীয় বিকারে মধু রাখুন।

• সেগুলিকে আপনার বাড়িতে বা শ্রেণীকক্ষের এক কোণে অপরিবর্তিত রেখে দিন।

• আপনার পর্যবেক্ষণগুলি রেকর্ড করুন।

• কালির ফোঁটা যোগ করার পরপরই আপনি কী লক্ষ্য করেন?

• মধুর একটি ফোঁটা যোগ করার পরপরই আপনি কী লক্ষ্য করেন?

• জলের সর্বত্র কালির রং সমানভাবে ছড়িয়ে পড়তে কত ঘন্টা বা দিন সময় লাগে?

কার্যকলাপ ১.৫

• এক গ্লাস গরম জলে এবং অন্যটিতে ঠান্ডা জলে কপার সালফেট বা পটাশিয়াম পারম্যাঙ্গানেটের একটি স্ফটিক ফেলুন। দ্রবণটি নাড়াবেন না। স্ফটিকগুলিকে নীচে বসতে দিন।

• গ্লাসে কঠিন স্ফটিকের ঠিক উপরে আপনি কী লক্ষ্য করেন?

• সময় যেতে যেতে কী হয়?

• কঠিন ও তরলের কণাগুলি সম্পর্কে এটি কী ইঙ্গিত করে?

• তাপমাত্রার সাথে মিশ্রণের হার কি পরিবর্তিত হয়? কেন এবং কীভাবে?

উপরের তিনটি কার্যকলাপ ($1.3,1.4$ এবং ১.৫) থেকে, আমরা নিম্নলিখিত সিদ্ধান্তে আসতে পারি:

বস্তুর কণাগুলি ক্রমাগত চলমান, অর্থাৎ, এদের মধ্যে যা থাকে তাকে আমরা গতিশক্তি বলি। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে কণাগুলি দ্রুত চলতে থাকে। সুতরাং, আমরা বলতে পারি যে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে কণাগুলির গতিশক্তিও বৃদ্ধি পায়।

উপরের তিনটি কার্যকলাপে আমরা লক্ষ্য করি যে বস্তুর কণাগুলি নিজে থেকেই একে অপরের সাথে মিশে যায়। তারা কণাগুলির মধ্যবর্তী স্থানগুলিতে প্রবেশ করে এটি করে। দুটি ভিন্ন ধরনের বস্তুর কণাগুলির নিজে থেকেই এই আন্তর্মিশ্রণকে ব্যাপন বলে। আমরা আরও লক্ষ্য করি যে তাপ দিলে ব্যাপন দ্রুততর হয়। এটি কেন ঘটে?

১.২.৩ বস্তুর কণাগুলি একে অপরকে আকর্ষণ করে

কার্যকলাপ ১.৬

• মাঠে এই খেলাটি খেলুন - চারটি দল তৈরি করুন এবং প্রস্তাবিতভাবে মানুষের শৃঙ্খল তৈরি করুন:

• প্রথম দলটিকে একে অপরকে পিছন থেকে ধরে রাখতে হবে এবং ইডু-মিশমি নৃত্যশিল্পীদের মতো (চিত্র ১.৩) বাহু লক করতে হবে।

• দ্বিতীয় দলটিকে হাত ধরে একটি মানুষের শৃঙ্খল তৈরি করতে হবে।

• তৃতীয় দলটিকে শুধুমাত্র তাদের আঙুলের ডগা দিয়ে একে অপরকে স্পর্শ করে একটি শৃঙ্খল তৈরি করতে হবে।

• এখন, চতুর্থ দলের শিক্ষার্থীদের দৌড়ে তিনটি মানুষের শৃঙ্খলকে একে একে যতটা সম্ভব ছোট ছোট দলে ভাঙার চেষ্টা করতে হবে।

• কোন দলটি ভাঙা সবচেয়ে সহজ ছিল? কেন?

চিত্র ১.৩

যদি আমরা প্রতিটি শিক্ষার্থীকে বস্তুর একটি কণা হিসাবে বিবেচনা করি, তাহলে কোন দলে কণাগুলি সর্বাধিক বল দিয়ে একে অপরকে ধরে রেখেছিল?

কার্যকলাপ ১.৭

• একটি লোহার পেরেক, চক এর একটি টুকরো এবং একটি রাবার ব্যান্ড নিন।

• হাতুড়ি দিয়ে আঘাত করে, কেটে বা টেনে এগুলি ভাঙার চেষ্টা করুন।

• উপরের তিনটি পদার্থের মধ্যে কোনটিতে আপনি মনে করেন কণাগুলি বেশি বল দিয়ে একসাথে ধরে রাখা হয়েছে?

কার্যকলাপ ১.৮

• একটি পাত্রে কিছু জল নিন, আপনার আঙুল দিয়ে জলের পৃষ্ঠ কাটার চেষ্টা করুন।

• আপনি কি জলের পৃষ্ঠ কাটতে পেরেছিলেন?

• জলের পৃষ্ঠ একসাথে থাকার পিছনে কারণ কী হতে পারে?

উপরের তিনটি কার্যকলাপ (১.৬, ১.৭ এবং ১.৮) ইঙ্গিত দেয় যে বস্তুর কণাগুলির মধ্যে ক্রিয়াশীল বল রয়েছে। এই বল কণাগুলিকে একসাথে রাখে। আকর্ষণের এই বলের শক্তি এক ধরনের বস্তু থেকে অন্য ধরনের বস্তুতে পরিবর্তিত হয়।

১.৩ বস্তুর অবস্থা

আপনার চারপাশে বিভিন্ন ধরনের বস্তু লক্ষ্য করুন। এর বিভিন্ন অবস্থা কী কী? আমরা দেখতে পাই যে আমাদের চারপাশের বস্তু তিনটি ভিন্ন অবস্থায় বিদ্যমান - কঠিন, তরল ও গ্যাস। বস্তুর কণার বৈশিষ্ট্যের তারতম্যের কারণে বস্তুর এই অবস্থাগুলির উদ্ভব হয়।

এখন, আসুন আমরা এই তিনটি বস্তুর অবস্থার বৈশিষ্ট্যগুলি বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করি।

১.৩.১ কঠিন অবস্থা

কার্যকলাপ ১.৯

• নিম্নলিখিত জিনিসগুলি সংগ্রহ করুন - একটি কলম, একটি বই, একটি সূচ এবং কাঠের লাঠির একটি টুকরো।

• আপনার নোটবুকে একটি পেনসিল ঘুরিয়ে উপরের জিনিসগুলির আকৃতি স্কেচ করুন।

• এদের সকলের কি একটি নির্দিষ্ট আকৃতি, স্বতন্ত্র সীমানা এবং একটি নির্দিষ্ট আয়তন আছে?

• এগুলি হাতুড়ি দিয়ে আঘাত করলে, টানলে বা ফেললে কী হয়?

• এরা কি একে অপরের মধ্যে ব্যাপিত হতে সক্ষম?

• বল প্রয়োগ করে এগুলিকে সংকুচিত করার চেষ্টা করুন। আপনি কি এগুলিকে সংকুচিত করতে সক্ষম?

উপরের সবগুলি কঠিন পদার্থের উদাহরণ। আমরা লক্ষ্য করতে পারি যে এগুলির সকলের একটি নির্দিষ্ট আকৃতি, স্বতন্ত্র সীমানা এবং নির্দিষ্ট আয়তন রয়েছে, অর্থাৎ, এদের সংকোচনযোগ্যতা নগণ্য। কঠিন পদার্থগুলির বাইরের বল প্রয়োগ করলে তাদের আকৃতি বজায় রাখার প্রবণতা থাকে। কঠিন পদার্থ বলের অধীনে ভেঙে যেতে পারে কিন্তু তাদের আকৃতি পরিবর্তন করা কঠিন, তাই তারা অনমনীয়।

নিম্নলিখিতগুলি বিবেচনা করুন:

(ক) একটি রাবার ব্যান্ডের কী হবে, টানলে কি এর আকৃতি পরিবর্তন করতে পারে? এটি কি একটি কঠিন পদার্থ?

(খ) চিনি ও লবণের কী হবে? বিভিন্ন জারে রাখলে এরা জারের আকৃতি ধারণ করে। এরা কি কঠিন পদার্থ?

(গ) একটি স্পঞ্জের কী হবে? এটি একটি কঠিন পদার্থ তবুও আমরা এটিকে সংকুচিত করতে সক্ষম। কেন?

উপরের সবগুলি কঠিন পদার্থ কারণ:

• একটি রাবার ব্যান্ড বলের অধীনে আকৃতি পরিবর্তন করে এবং বল সরানো হলে একই আকৃতি ফিরে পায়। অত্যধিক বল প্রয়োগ করা হলে, এটি ভেঙে যায়।
• প্রতিটি স্বতন্ত্র চিনি বা লবণ স্ফটিকের আকৃতি স্থির থাকে, আমরা এটিকে হাতে নিই, প্লেটে রাখি বা জারে রাখি।
• একটি স্পঞ্জের মধ্যে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ছিদ্র থাকে, যাতে বায়ু আটকা পড়ে, যখন আমরা এটিকে চাপ দিই, বায়ু বেরিয়ে যায় এবং আমরা এটিকে সংকুচিত করতে সক্ষম হই।

১.৩.২ তরল অবস্থা

কার্যকলাপ ১.১০

• নিম্নলিখিতগুলি সংগ্রহ করুন:

(ক) জল, রান্নার তেল, দুধ, রস, একটি কোল্ড ড্রিংক।

(খ) বিভিন্ন আকৃতির পাত্র। পরীক্ষাগার থেকে একটি মাপন সিলিন্ডার ব্যবহার করে এই পাত্রগুলিতে একটি $50 mL$ চিহ্ন দিন।

• এই তরলগুলি মেঝেতে ছড়িয়ে পড়লে কী হবে?

• যেকোনো একটি তরলের $50 mL$ মাপুন এবং একে একে বিভিন্ন পাত্রে স্থানান্তর করুন।

• আয়তন কি একই থাকে?

• তরলের আকৃতি কি একই থাকে?

• যখন আপনি একটি পাত্র থেকে অন্য পাত্রে তরল ঢালবেন, তখন কি এটি সহজে প্রবাহিত হয়?

আমরা লক্ষ্য করি যে তরলগুলির নির্দিষ্ট আকৃতি নেই কিন্তু নির্দিষ্ট আয়তন আছে। এগুলি যে পাত্রে রাখা হয় তার আকৃতি ধারণ করে। তরলগুলি প্রবাহিত হয় এবং আকৃতি পরিবর্তন করে, তাই এগুলি অনমনীয় নয় কিন্তু প্রবাহী বলা যেতে পারে।

কার্যকলাপ ১.৪ এবং ১.৫-এর দিকে দেখুন যেখানে আমরা দেখেছি যে কঠিন ও তরল পদার্থগুলি তরলে ব্যাপিত হতে পারে। বায়ুমণ্ডল থেকে গ্যাসগুলি ব্যাপিত হয়ে জলে দ্রবীভূত হয়। এই গ্যাসগুলি, বিশেষ করে অক্সিজেন ও কার্বন ডাই অক্সাইড, জলজ প্রাণী ও উদ্ভিদের বেঁচে থাকার জন্য অপরিহার্য।

সমস্ত জীবিত প্রাণীর বেঁচে থাকার জন্য শ্বাস নেওয়া প্রয়োজন। জলে দ্রবীভূত অক্সিজেনের উপস্থিতির কারণে জলজ প্রাণীরা জলের নিচে শ্বাস নিতে পারে। সুতরাং, আমরা সিদ্ধান্তে আসতে পারি যে কঠিন, তরল ও গ্যাসগুলি তরলে ব্যাপিত হতে পারে। তরলগুলির ব্যাপনের হার কঠিন পদার্থের তুলনায় বেশি। এটি এই কারণে যে তরল অবস্থায়, কণাগুলি স্বাধীনভাবে চলাচল করে এবং কঠিন অবস্থার কণাগুলির তুলনায় একে অপরের মধ্যে বেশি স্থান থাকে।

১.৩.৩ বায়বীয় অবস্থা

আপনি কি কখনও একটি বেলুন বিক্রেতাকে গ্যাসের একটি সিলিন্ডার থেকে প্রচুর সংখ্যক বেলুন ভর্তি করতে দেখেছেন? তার কাছ থেকে জিজ্ঞাসা করুন যে একটি সিলিন্ডার থেকে তিনি কতগুলি বেলুন ভরতে সক্ষম। তাকে জিজ্ঞাসা করুন সিলিন্ডারে কোন গ্যাস আছে।

কার্যকলাপ ১.১১

• তিনটি $100 mL$ সিরিঞ্জ নিন এবং চিত্র ১.৪-এ দেখানো হিসাবে রাবার কর্ক দিয়ে তাদের নজল বন্ধ করুন।

• সমস্ত সিরিঞ্জ থেকে পিস্টনগুলি সরান।

• একটি সিরিঞ্জকে অপরিবর্তিত রেখে, দ্বিতীয়টিতে জল এবং তৃতীয়টিতে চক এর টুকরো ভরুন।

• সিরিঞ্জগুলিতে পিস্টনগুলি আবার ঢোকান। সিরিঞ্জগুলিতে ঢোকানোর আগে তাদের মসৃণ চলাচলের জন্য আপনি পিস্টনগুলিতে কিছু ভ্যাসেলিন প্রয়োগ করতে পারেন।

• এখন, প্রতিটি সিরিঞ্জে পিস্টন চেপে বিষয়বস্তু সংকুচিত করার চেষ্টা করুন।

চিত্র ১.৪

• আপনি কী লক্ষ্য করেন? কোন ক্ষেত্রে পিস্টন সহজে ভিতরে ঠেলে দেওয়া গিয়েছিল?

• আপনার পর্যবেক্ষণগুলি থেকে আপনি কী অনুমান করেন? আমরা লক্ষ্য করেছি যে কঠিন ও তরল পদার্থের তুলনায় গ্যাসগুলি অত্যন্ত সংকোচনযোগ্য। রান্নার জন্য আমরা বাড়িতে যে তরল পেট্রোলিয়াম গ্যাস (এলপিজি) সিলিন্ডার পাই বা হাসপাতালে সিলিন্ডারে সরবরাহ করা অক্সিজেন হল সংকুচিত গ্যাস। সংকুচিত প্রাকৃতিক গ্যাস (সিএনজি) আজকাল যানবাহনে জ্বালানি হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এর উচ্চ সংকোচনযোগ্যতার কারণে, একটি গ্যাসের বড় আয়তন একটি ছোট সিলিন্ডারে সংকুচিত করা যায় এবং সহজে পরিবহন করা যায়।

রান্নাঘরে না ঢুকেই আমরা জানতে পারি সেখানে কী রান্না হচ্ছে, আমাদের নাকে পৌঁছানো গন্ধ থেকে। এই গন্ধ কীভাবে আমাদের কাছে পৌঁছায়? খাবারের সুগন্ধির কণাগুলি বায়ুর কণার সাথে মিশে রান্নাঘর থেকে ছড়িয়ে পড়ে, আমাদের কাছে এবং আরও দূরে পৌঁছায়। গরম রান্না করা খাবারের গন্ধ সেকেন্ডের মধ্যে আমাদের কাছে পৌঁছায়; কঠিন ও তরল পদার্থের ব্যাপনের হারের সাথে এটি তুলনা করুন। কণার উচ্চ গতি এবং তাদের মধ্যে বড় স্থানের কারণে, গ্যাসগুলি অন্যান্য গ্যাসে খুব দ্রুত ব্যাপিত হওয়ার বৈশিষ্ট্য দেখায়।

বায়বীয় অবস্থায়, কণাগুলি উচ্চ গতিতে এলোমেলোভাবে চলাচল করে। এই এলোমেলো চলাচলের কারণে, কণাগুলি একে অপরকে এবং পাত্রের দেয়ালেও আঘাত করে। গ্যাস দ্বারা প্রযুক্ত চাপ হল পাত্রের দেয়ালে গ্যাসের কণাগুলি দ্বারা প্রতি একক ক্ষেত্রফলে প্রযুক্ত এই বলের কারণে।

চিত্র ১.৫: $a, b$ এবং $c$ বস্তুর তিনটি অবস্থার বিবর্ধিত পরিকল্পনামূলক চিত্র দেখায়। বস্তুর তিনটি অবস্থায় কণাগুলির গতি দেখা এবং তুলনা করা যেতে পারে।

১.৪ বস্তু কি তার অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে?

আমরা আমাদের পর্যবেক্ষণ থেকে সবাই জানি যে জল বস্তুর তিনটি অবস্থায় থাকতে পারে-

• কঠিন, বরফ হিসাবে,

• তরল, পরিচিত জল হিসাবে, এবং

• গ্যাস, জলীয় বাষ্প হিসাবে।

বস্তুর অবস্থা পরিবর্তনের সময় বস্তুর ভিতরে কী ঘটে? অবস্থা পরিবর্তনের সময় বস্তুর কণাগুলির কী হয়? এই অবস্থার পরিবর্তন কীভাবে ঘটে? আমাদের এই প্রশ্নগুলির উত্তর প্রয়োজন, তাই না?

১.৪.১ তাপমাত্রা পরিবর্তনের প্রভাব

কার্যকলাপ ১.১২

• একটি বিকারে প্রায় $150 g$ বরফ নিন এবং একটি পরীক্ষাগার থার্মোমিটার ঝুলিয়ে দিন যাতে এর বাল্ব বরফের সংস্পর্শে থাকে, যেমন চিত্র ১.৬-এ।

(ক)

(খ)

চিত্র ১.৬: (ক) বরফ থেকে জলে রূপান্তর, (খ) জল থেকে জলীয় বাষ্পে রূপান্তর

• কম flame-এ বিকারটি গরম করা শুরু করুন। বরফ গলতে শুরু করলে তাপমাত্রা নোট করুন।

• সমস্ত বরফ জলে রূপান্তরিত হলে তাপমাত্রা নোট করুন।

• কঠিন থেকে তরল অবস্থায় এই রূপান্তরের জন্য আপনার পর্যবেক্ষণগুলি রেকর্ড করুন।

• এখন, বিকারে একটি কাচের দণ্ড রাখুন এবং জল ফুটতে শুরু করা পর্যন্ত নাড়তে নাড়তে গরম করুন।

• বেশিরভাগ জল বাষ্পীভূত না হওয়া পর্যন্ত থার্মোমিটারের রিডিংয়ের উপর সতর্ক নজর রাখুন।

• তরল অবস্থায় জল থেকে বায়বীয় অবস্থায় রূপান্তরের জন্য আপনার পর্যবেক্ষণগুলি রেকর্ড করুন।

কঠিন পদার্থের তাপমাত্রা বাড়ালে, কণাগুলির গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়। গতিশক্তি বৃদ্ধির কারণে, কণাগুলি বেশি গতিতে কম্পন করতে শুরু করে। তাপ দ্বারা সরবরাহকৃত শক্তি কণাগুলির মধ্যে আকর্ষণ বলকে অতিক্রম করে। কণাগুলি তাদের নির্দিষ্ট অবস্থান ত্যাগ করে আরও স্বাধীনভাবে চলাচল শুরু করে। একটি পর্যায়ে পৌঁছায় যখন কঠিন পদার্থ গলে তরলে রূপান্তরিত হয়। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে একটি কঠিন পদার্থ গলে তরলে পরিণত হওয়ার সর্বনিম্ন তাপমাত্রাকে তার গলনাঙ্ক বলে।

একটি কঠিন পদার্থের গলনাঙ্ক হল তার কণাগুলির মধ্যে আকর্ষণ বলের শক্তির একটি ইঙ্গিত।

বরফের গলনাঙ্ক হল $273.15 K^{*}$। গলন প্রক্রিয়া, অর্থাৎ, কঠিন অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় পরিবর্তনকেও সংযোজন বলা হয়। যখন একটি কঠিন পদার্থ গলে, তার তাপমাত্রা একই থাকে, তাহলে তাপশক্তি কোথায় যায়?

গলনের পরীক্ষার সময়, আপনি অবশ্যই লক্ষ্য করেছেন যে গলনাঙ্কে পৌঁছানোর পর, সমস্ত বরফ গলে না যাওয়া পর্যন্ত, সিস্টেমের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয় না। এটি ঘটে যদিও আমরা বিকারটি গরম করতে থাকি, অর্থাৎ, আমরা তাপ সরবরাহ করতে থাকি। এই তাপ কণাগুলির মধ্যে আকর্ষণ বলকে অতিক্রম করে অবস্থা পরিবর্তনে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু এই তাপশক্তি তাপমাত্রা বৃদ্ধি না দেখিয়েই বরফ দ্বারা শোষিত হয়, তাই এটি বিবেচনা করা হয় যে এটি বিকারের বিষয়বস্তুর মধ্যে লুকিয়ে থাকে এবং এটিকে অপ্রকাশিত তাপ বলে। ল্যাটেন্ট শব্দের অর্থ লুকানো। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে তার গলনাঙ্কে $1 kg$ কঠিন পদার্থকে তরলে পরিবর্তন করতে প্রয়োজনীয় তাপশক্তির পরিমাণকে সংযোজন অপ্রকাশিত তাপ বলে। সুতরাং, একই তাপমাত্রায় বরফের কণার তুলনায় $0^{\circ} C(273 K)$ জলের কণার বেশি শক্তি থাকে।

যখন আমরা জলে তাপশক্তি সরবরাহ করি, কণাগুলি আরও দ্রুত চলাচল শুরু করে। একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায়, একটি বিন্দুতে পৌঁছায় যখন কণাগুলির একে অপরের আকর্ষণ বল থেকে মুক্ত হওয়ার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি থাকে। এই তাপমাত্রায় তরল গ্যাসে পরিবর্তিত হতে শুরু করে। বায়ুমণ্ডলীয় চাপে একটি তরল ফুটতে শুরু করার তাপমাত্রাকে তার স্ফুটনাঙ্ক বলে। স্ফুটন একটি সমগ্র ঘটনা। তরলের সমগ্র অংশ থেকে কণাগুলি বাষ্প অবস্থায় পরিবর্তিত হওয়ার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি অর্জন করে।

জলের জন্য এই তাপমাত্রা হল

$$373 \mathrm{~K}\left(100{ }^{\circ} \mathrm{C}=\right. 273+100=373 \mathrm{~K})$$

আপনি কি বাষ্পীভবনের অপ্রকাশিত তাপ সংজ্ঞায়িত করতে পারেন? আমরা যেভাবে সংযোজন অপ্রকাশিত তাপ সংজ্ঞায়িত করেছি সেভাবেই করুন। বাষ্পে, অর্থাৎ, $373 K(100^{\circ} C)$ জলীয় বাষ্পের কণাগুলির একই তাপমাত্রায় জলের কণার তুলনায় বেশি শক্তি থাকে। এটি কারণ বাষ্পের কণাগুলি বাষ্পীভবনের অপ্রকাশিত তাপের আকারে অতিরিক্ত শক্তি শোষণ করেছে।

সুতরাং, আমরা অনুমান করি যে তাপমাত্রা পরিবর্তন করে বস্তুর অবস্থা অন্য অবস্থায় পরিবর্তিত করা যেতে পারে।

আমরা শিখেছি যে তাপ প্রয়োগে আমাদের চারপাশের পদার্থগুলি কঠিন থেকে তরল এবং তরল থেকে গ্যাসে অবস্থা পরিবর্তন করে। কিন্তু আছে

দ্রষ্টব্য: কেলভিন হল তাপমাত্রার এসআই একক, $0^{\circ} C=273.15 K$। সুবিধার জন্য, আমরা দশমিক বাদ দিয়ে $0^{\circ} C=273 K$ ধরি। কেলভিন স্কেলে একটি তাপমাত্রাকে সেলসিয়াস স্কেলে পরিবর্তন করতে আপনাকে প্রদত্ত তাপমাত্রা থেকে ২৭৩ বিয়োগ করতে হবে, এবং সেলসিয়াস স্কেলে একটি তাপমাত্রাকে কেলভিন স্কেলে রূপান্তর করতে আপনাকে প্রদত্ত তাপমাত্রায় ২৭৩ যোগ করতে হবে। কিছু পদার্থ আছে যা তরল অবস্থায় না গিয়ে সরাসরি কঠিন অবস্থা থেকে বায়বীয় অবস্থায় এবং তদ্বিপরীতভাবে পরিবর্তিত হয়।

কার্যকলাপ ১.১৩

• কিছু কর্পূর নিন। এটি চূর্ণ করুন এবং একটি চিনা ডিশে রাখুন।

• চিনা ডিশের উপর একটি উল্টানো ফানেল রাখুন।

• চিত্র ১.৭-এ দেখানো হিসাবে ফানেলের ডাঁটায় একটি তুলার প্লাগ রাখুন।

চিত্র ১.৭: কর্পূরের উর্ধ্বপাতন

• এখন, ধীরে ধীরে গরম করুন এবং পর্যবেক্ষণ করুন।

• উপরের কার্যকলাপ থেকে আপনি কী অনুমান করেন?

তরল অবস্থায় না গিয়ে সরাসরি কঠিন থেকে গ্যাসে অবস্থার পরিবর্তনকে উর্ধ্বপাতন বলে এবং তরল অবস্থায় না গিয়ে সরাসরি গ্যাস থেকে কঠিনে পরিবর্তনকে নিঃসরণ বলে।

১.৪.২ চাপ পরিবর্তনের প্রভাব

আমরা ইতিমধ্যেই শিখেছি যে বস্তুর বিভিন্ন অবস্থার পার্থক্য উপাদান কণাগুলির মধ্যে দূরত্বের পার্থক্যের কারণে হয়। যখন আমরা একটি সিলিন্ডারে আবদ্ধ একটি গ্যাসে চাপ দিয়ে সংকুচিত করা শুরু করি তখন কী হবে? কণাগুলি কি কাছাকাছি আসবে? আপনি কি মনে করেন যে চাপ বাড়ানো বা কমানো বস্তুর অবস্থা পরিবর্তন করতে পারে?

চিত্র ১.৮: চাপ প্রয়োগ করে, বস্তুর কণাগুলিকে কাছাকাছি আনা যেতে পারে

চাপ প্রয়োগ এবং তাপমাত্রা কমানোর মাধ্যমে গ্যাসগুলিকে তরলীকরণ করা যেতে পারে।

আপনি কি কঠিন কার্বন ডাই অক্সাইড $(CO_2)$ সম্পর্কে শুনেছেন? এটি উচ্চ চাপে সংরক্ষণ করা হয়। কঠিন $CO_2$ ১ বায়ুমণ্ডল* চাপে কমে গেলে তরল অবস্থায় না এসেই সরাসরি বায়বীয় অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। এই কারণেই কঠিন কার্বন ডাই অক্সাইডকে শুষ্ক বরফও বলা হয়।

সুতরাং, আমরা বলতে পারি যে চাপ ও তাপমাত্রা একটি পদার্থের অবস্থা নির্ধারণ করে, সেটি কঠিন, তরল নাকি গ্যাস হবে।

চিত্র ১.৯: বস্তুর তিনটি অবস্থার পারস্পরিক রূপান্তর

• বায়ুমণ্ডল (atm) হল একটি গ্যাস দ্বারা প্রযুক্ত চাপ পরিমাপের একটি একক। চাপের একক হল পাস্কাল (Pa): ১ বায়ুমণ্ডল $=1.01 \times 10^{5} Pa$। বায়ুমণ্ডলে বাতাসের চাপকে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ বলে। সমুদ্রপৃষ্ঠে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হল ১ বায়ুমণ্ডল, এবং এটি স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হিসাবে ধরা হয়।

১.৫ বাষ্পীভবন

বস্তুর অবস্থা পরিবর্তনের জন্য কি আমাদের সর্বদা তাপ দিতে হবে বা চাপ পরিবর্তন করতে হবে? আপনি কি দৈনন্দিন জীবনের কিছু উদাহরণ দিতে পারেন যেখানে তরলটি স্ফুটনাঙ্কে না পৌঁছিয়েই তরল থেকে বাষ্পে অবস্থার পরিবর্তন ঘটে? জল, যখন খোলা রাখা হয়, ধীরে ধীরে বাষ্পে পরিণত হয়। ভেজা কাপড় শুকিয়ে যায়। উপরের দুটি উদাহরণে জলের কী হয়?

আমরা জানি যে বস্তুর কণাগুলি সর্বদা চলমান এবং কখনই স্থির থাকে না। যেকোনো গ্যাস, তরল বা কঠিন পদার্থে একটি প্রদত্ত তাপমাত্রায়, বিভিন্ন পরিমাণ গতিশক্তি সহ কণা থাকে। তরলের ক্ষেত্রে, পৃষ্ঠের একটি ছোট ভগ্নাংশ কণা, যাদের বেশি গতিশক্তি থাকে, তারা অন্যান্য কণার আকর্ষণ বল থেকে মুক্ত হতে সক্ষম হয় এবং বাষ্পে রূপান্তরিত হয়। এর স্ফুটনাঙ্কের নিচে যেকোনো তাপমাত্রায় তরল থেকে বাষ্পে পরিবর্তনের এই ঘটনাকে বাষ্পীভবন বলে।

১.৫.১ বাষ্পীভবনকে প্রভাবিত করার কারণগুলি

আসুন একটি কার্যকলাপের মাধ্যমে এটি বুঝতে পারি।

কার্যকলাপ ১.১৪

• একটি টেস্ট টিউবে $5 mL$ জল নিন এবং এটি একটি জানালার কাছে বা পাখার নিচে রাখুন।

• একটি খোলা চিনা ডিশে $5 mL$ জল নিন এবং এটি একটি জানালার কাছে বা পাখার নিচে রাখুন।

• একটি খোলা চিনা ডিশে $5 mL$ জল নিন এবং এটি একটি আলমারির ভিতরে বা আপনার শ্রেণীতে একটি তাকের উপর রাখুন।

• ঘরের তাপমাত্রা রেকর্ড করুন।

• উপরের ক্ষেত্রে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় সময় বা দিনগুলি রেকর্ড করুন।

• একটি বৃষ্টির দিনে কার্যকলাপের উপরের তিনটি ধাপ পুনরাবৃত্তি করুন এবং আপনার পর্যবেক্ষণগুলি রেকর্ড করুন।

• তাপমাত্রা, পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং বাতাসের বেগ (গতি) এর প্রভাব সম্পর্কে আপনি কী অনুমান করেন?

আপনি অবশ্যই লক্ষ্য করেছেন যে বাষ্পীভবনের হার বৃদ্ধি পায়-

• পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধির সাথে:

  আমরা জানি যে বাষ্পীভবন একটি পৃষ্ঠ ঘটনা। যদি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়, তবে বাষ্পীভবনের হার বৃদ্ধি পায়। উদাহরণস্বরূপ, কাপড় শুকানোর জন্য রাখার সময় আমরা সেগুলি ছড়িয়ে দিই।

• তাপ