.png)
বয়েলের সূত্র যাচাই। (ব্যবহারিক)
বয়েলের যন্ত্র (Boyle's apparatus)
চলে এসেছে এইচএসিস পরীক্ষার সর্বোচ্চ প্রস্তুতি নিশ্চিত করতে HSC 25 অনলাইন ব্যাচবয়েলের যন্ত্রে AB ও CD দুটি কাচনল একটি লম্বা রবারের নল দ্বারা যুক্ত থাকে। AB একটি সুষম প্রস্থচ্ছেদের'নল যার উপরের মুখ বন্ধ এবং CD নলের উভয় মুখ খোলা। নল দুটি একটি কাঠের কাঠামোর উপর খাড়াভাবে আটকানো থাকে। নলদ্বয়ের নীচের অংশ এবং রবারের নলটির পুরো অংশ পারদপূর্ণ থাকে। AB নলের উপরের অংশে বায়ু আবদ্ধ অবস্থায় থাকে। কাচের নল দুটিকে প্রয়োজনমতো উপরে উঠিয়ে বা নীচে নামিয়ে ক্রু দ্বারা আটকানো যায়।
চিত্রঃ বয়েলের যন্ত্র
কাচনলদ্বয়ের মধ্যস্থানে একটি স্কেল আটকানো থাকে। ঐ স্কেল দ্বারা এদের ভিতরের পারদের উপরিতলের অবস্থান নির্ণয় করা যায়। AB নলের বায়ুর আয়তন নলের অভ্যন্তরীণ প্রস্থচ্ছেদ ও এর বায়ুপূর্ণ অংশের দৈর্ঘ্যের গুণফলের সমান। প্রস্থচ্ছেদ সর্বত্র সমান বলে নলের ভিতর বায়ুর আয়তন ঐ দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক। বায়ুপূর্ণ অংশের দৈর্ঘ্য স্কেলের সাহায্যে নির্ণয় করা যায়।
পরীক্ষার নামঃ বয়েলের সূত্র যাচাই।
তত্ত্বঃ স্থির তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন এর চাপের ব্যস্তানুপাতিক। কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন V এবং চাপ p হলে
V ∝ 1/p যখন তাপমাত্রা স্থির থাকে
বা, pV = ধ্রুবক
বায়ুপূর্ণ নলের দৈর্ঘ্য L এবং ব্যার্সাধ r হলে, V = πr²L।
আবার বায়ুর চাপ p = H ± h
এখানে, H = ব্যারোমিটারের চাপ;
h = দুই নলের স্তম্ভের উচ্চতার পার্থক্য।
(H ± h)(πr²L) = ধ্রুবক
বা (H ± h) L = ধ্রুবক
যন্ত্রপাতি
- বয়েলের যন্ত্র,
- ব্যারোমিটার।
কাজের ধারা
১. পরীক্ষার শুরুতেই ব্যারোমিটারের পাঠ নিয়ে বায়ুমণ্ডলের চাপ জেনে নিয়েছিলাম।
২. বায়ুমণ্ডলের সমান চাপেঃ
(ক) AB নলকে স্থির রেখে খোলা নল CD-কে আস্তে আস্তে উঠানামা করে এমন অবস্থানে আটকিয়েছিলাম যাতে উভয় নলে পারদস্তম্ভের মুক্ত তল একই অনুভূমিক তলে থাকে। ঐ অবস্থায় AB নলে আবদ্ধ বায়ুর চাপ বায়ুমণ্ডলের চাপের সমান ছিল।
(খ) স্কেল থেকে AB নলের উপরের প্রান্ত ও পারদ তলের পাঠ নিয়েছিলাম। দুই পাঠের পার্থক্য থেকে AB নলে আবদ্ধ বায়ুস্তম্ভের দৈর্ঘ্য পেয়েছিলাম।
৩. বায়ুমণ্ডলের চাপের চেয়ে বেশি চাপেঃ
(ক) AB নলকে পূর্বের অবস্থানে রেখে CD নলকে আস্তে আস্তে উপরে উঠিয়েছিলাম যাতে ঐ নলের পারদের উচ্চতা AB নলের চেয়ে বেশি হয়।
(খ) উভয় নলে পারদ তলের উচ্চতার পাঠ নিয়ে উচ্চতার পার্থক্য নির্ণয় করেছিলাম। ঐ পার্থক্যই অতিরিক্ত চাপ। ব্যারোমিটারের পারদস্তম্ভের উচ্চতা H এবং দুই নলের পারদস্তম্ভের উচ্চতার পার্থক্য h যোগ করে মোট চাপ p = (H+ h) পেয়েছিলাম।
(গ) আবদ্ধ নল AB-এর উপরের প্রান্ত ও পারদ তলের পাঠের পার্থক্য হতে বায়ুস্তম্ভের দৈর্ঘ্য পেয়েছিলাম।
(ঘ) উপর্যুক্ত ক, খ ও গ প্রক্রিয়া কয়েক বার পুনরাবৃত্তি করেছিলাম।
৪. বায়ুমণ্ডলের চাপের চেয়ে কম চাপেঃ
(ক) AB নলকে পূর্বের অবস্থানে রেখে CD নলকে আস্তে আস্তে নীচে নামিয়েছিলাম যেন ঐ নলের পারদের উচ্চতা AB নলের চেয়ে কম হয়।
(খ) উভয় নলের পারদস্তম্ভের উচ্চতার পার্থক্য । নির্ণয় করেছিলাম। ব্যারোমিটারের পারদস্তম্ভের উচ্চতা H এবং নলদ্বয়ের পারদস্তম্ভের উচ্চতার পার্থক্য । বিয়োগ করে মোট চাপ p = (H- h) পেয়েছিলাম।
(গ) আবদ্ধ নল AB-এর উপরের প্রান্ত ও পারদ তলের পাঠের পার্থক্য হতে বায়ুস্তম্ভের দৈর্ঘ্য পেয়েছিলাম।
(ঘ) উপর্যুক্ত ক, খ ও গ প্রক্রিয়া কয়েক বার পুনরাবৃত্তি করেছিলাম।
৫. পরীক্ষার শেষে আবার ব্যারোমিটারের পাঠ নিয়ে প্রাথমিক ও শেষ পাঠের গড় থেকে বায়ুমণ্ডলের চাপ H পেয়েছিলাম।
পর্যবেক্ষণ
ব্যারোমিটারের পারদস্তম্ভের (গড়) উচ্চতা H = 75.6 cm
কক্ষ তাপমাত্রা t = 28° C
ছক ১ বয়েলের সূত্র যাচাই
হিসাব
বায়ুমণ্ডলের সমান চাপেঃ
(H ± h)L = (75.6) (12.3) = 929.88
বায়ুমণ্ডলের চাপের চেয়ে বেশি চাপেঃ
1. (H+h)L (84.5) (11) = 929.50
2. (H+h)L = (98.9) (9.4) = 929.66
3. (H+h)L (117.7)(7.9) = 929.83
বায়ুমণ্ডলের চাপের চেয়ে কম চাপেঃ
1. (H-h)L (64.6) (14.4) = 930.24
2. (H-h)L = (58.1)(16.0) = 929.60
3. (H-h)L (52.5)(17.7) = 929.25
ফলাফল
যেহেতু সকল ক্ষেত্রে (H ± h)L-এর মান প্রায় একই অর্থাৎ ধ্রুবক, অতএব pV = ধ্রুবক। সুতরাং বয়েলের
সূত্র প্রমাণিত হলো।
ফলাফলের উপর আলোচনা
পরীক্ষা কার্যক্রম ঠিকমতো সম্পন্ন করায় প্রতি ক্ষেত্রে PV = ধ্রুবক পাওয়া যায়। পরীক্ষার ফলাফল ভালো পেতে নিচের বিষয়গুলো লক্ষ করেছিলাম।
- ১. নল দুটি সম্পূর্ণ উল্লম্ব অবস্থায় রেখেছিলাম।
- ২. B নলের উঠানামা আস্তে আস্তে করেছিলাম যাতে আবদ্ধ বায়ুর তাপমাত্রা স্থির থাকে।
- ৩. পাঠ নেওয়ার সময় লম্বন ত্রুটি পরিহার করেছিলাম।
- ৪. পরীক্ষাকালে বায়ুমণ্ডলের চাপ স্থির থাকে কিনা সেদিকে খেয়াল রেখেছিলাম। সেজন্য পরীক্ষার শুরুতে ও শেষে ব্যারোমিটারের পাঠ নিয়ে গড় মান নিয়েছিলাম।
প্রশ্ন ও উত্তর
১. প্রঃ বয়েলের সূত্রটি বিবৃত কর।
উঃ স্থির তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন এর উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।
২. প্রঃ চাপ কী?
উঃ একক ক্ষেত্রফলের উপর প্রযুক্ত বলকে চাপ বলে।
৩. প্রঃ চাপের একক কী?
উঃ চাপের একক N/m² ।
৪. প্রঃ আদর্শ বা প্রমাণ চাপ বলতে কী বোঝ?
উঃ 45° অক্ষাংশে সমুদ্রতলে ০°C তাপমাত্রায় 76 cm উঁচু বিশুদ্ধ পারদস্তম্ভ যে চাপ দেয় তাকে বায়ুমণ্ডলের আদর্শ চাপ বলে।
৫. প্রঃ এক বায়ুমণ্ডল চাপ কী?
উঃ 76 cm উঁচু ও 1 cm² ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট পারদস্তম্ভের ওজনের সমান চাপকে এক বায়ুমণ্ডল চাপ বলে।
৬. প্রঃ চাপের উপর তাপমাত্রার প্রভাব কী?
উঃ তাপমাত্রা বাড়লে চাপ বৃদ্ধি পায়।
৭. প্রঃ চাপের উপর বায়ুর ঘনত্বের প্রভাব কী?
উঃ ঘনত্ব বাড়লে চাপ বৃদ্ধি পায়।
৮. প্রঃ আদর্শ গ্যাস কাকে বলে?
উঃ যে গ্যাস বয়েল ও চার্লসের সূত্র সম্পূর্ণরূপে মেনে চলে তাকে আদর্শ গ্যাস বলে।