চার্লসের সূত্র আমাদের আজকের আলোচনার বিষয়। এই পাঠটি “এইচএসসি রসায়ন ১ম পত্র” এর “পদার্থের অবস্থা” ইউনিট ৪ এর অন্তর্ভুক্ত।
চার্লসের সূত্র
চার্লসের সূত্র (Charle’s Law)
1787 খ্রিষ্টাব্দে বিজ্ঞানী জ্যাকুইস অ্যালেক্সান্ডার চার্লস (Jacques Alexander Charles), পরবর্তীকালে ১৮০১ সালে জন ডালটন (Johan Dalton) এবং 1802 খ্রিষ্টাব্দে জোসেফ লুইস গে-লুস্যাক (Joseph Louis Gay – Lussac) স্থির চাপে গ্যাসের আয়তনের উপর তাপমাত্রার প্রভাব সম্পর্কিত একটি সূত্র প্রকাশ করেন যা চার্লসের সূত্র নামে পরিচিত। সূত্রটি নিম্নরূপ : “স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন প্রতি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রা বৃদ্ধি বা হ্রাসের ফলে 0°C তাপমাত্রায় ঐ গ্যাসের 1 আয়তনের · ভাগ হারে বৃদ্ধি বা হ্রাস ঘটবে।”
যদি স্থির চাপে (P) কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন 0°C তাপমাত্রায় Vo হয়, তাহলে 1° তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে ঐ গ্যাসের
সুতরাং যে তাপমাত্রায় চার্লস বা গে-লুস্যাকের সূত্রানুসারে কোনো গ্যাসের আয়তন তাত্ত্বিকভাবে শূন্য হয় তাকে পরম শূন্য তাপমাত্রা বলে। এ পরম শূন্য তাপমাত্রা হলো –273°C
পরম শূন্য তাপমাত্রার তাৎপর্য : এ তাপমাত্রাকে পরম শূন্য বলার কারণ হলো তাত্ত্বিকভাবে এ তাপমাত্রার নিচে আর কোনো তাপমাত্রা হতে পারে না। কারণ এ তাপমাত্রার নিচে কোনো গ্যাসের আয়তন ঋণাত্মক হয়, যার কোনো ভৌত তাৎপর্য নেই। বাস্তবিকভাবে আজ পর্যন্ত কোনো গ্যাসের তাপমাত্রা –273°C এ নিয়ে আসা সম্ভব হয়নি। কারণ এর আগেই গ্যাস তরল বা | কঠিন অবস্থা প্রাপ্ত হয় । ফলে পরম শূন্য তাপমাত্রায় গ্যাসের অণুসমূহের স্থানান্তর গতি শূন্য হয় ।
চার্লসের সূত্রানুযায়ী স্থির চাপে বিভিন্ন গ্যাসের আয়তন বনাম তাপমাত্রার গ্রাফ অঙ্কন করলে প্রত্যেকটি গ্যাসের ক্ষেত্রেই সরলরেখা পাওয়া যায়। গ্রাফ থেকে দেখা যায় যে প্রত্যেকটি গ্যাসের সরলরেখা –273°C তাপমাত্রা অতিক্রম করার পূর্বেই গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়ে যায়। গ্যাসের আয়তন x-অক্ষ এবং তাপমাত্রা y-অক্ষে বসিয়ে নিম্নের গ্রাফ পাওয়া যায়। গ্রাফ থেকে আরও দেখা যায় যে, 0°C তাপমাত্রায় কোনো গ্যাসের আয়তন V cm হলে 273°C তাপমাত্রায় তা দ্বিগুণ হয়ে 2V cm হয়।
বয়েল ও চার্লসের সূত্রের সমন্বয় (Combination of Boyel’s Law and Charles’ Law)
বয়েলের সূত্র : “স্থির তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন এর উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।”
চার্লসের সূত্র : “স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন তার উপর আরোপিত পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক।” নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন V, চাপ P ও কেনভিন তাপমাত্রা T হলে—
আপনাদের একটি বিষয় একটু স্মরণ করে দিতে চাই আপনারা নিশ্চয়ই পূর্ববর্তী শ্রেণিতে প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপ সম্পর্কে জেনেছেন। একে সংক্ষেপে STP বা NTP বলা হয়ে থাকে। এর মানও নিশ্চয়ই আপনাদের জানা আছে। প্রমাণ তাপমাত্রা 0° বা 273 K এবং প্রমাণ চাপ 1 atm বা 101.325 kPa বা 760 mm(Hg). STP তে 1.0 মোল গ্যাসের আয়তন 22.4 dm3
SATP : জেনেছেন। একে সংক্ষেপে STP বা NTP বলা হয়ে থাকে। এর মানও নিশ্চয়ই আপনাদের জানা আছে। প্রমাণ তাপমাত্রা 0° বা 273 K এবং প্রমাণ চাপ 1 atm বা 101.325 kPa বা 760 mm(Hg). STP তে 1.0 মোল গ্যাসের আয়তন 22.4 dm3
আরও পড়ুন…
