বয়েলের সূত্র পাঠ আমাদের আজকের আলোচনার বিষয়। এই পাঠটি “এইচএসসি রসায়ন ১ম পত্র” এর “পদার্থের অবস্থা” ইউনিট ৪ এর অন্তর্ভুক্ত।
বয়েলের সূত্র পাঠ
বয়েলের সূত্র (Boyle’s Law)
1662 খ্রিষ্টাব্দে রবার্ট বয়েল তাপমাত্রা স্থির রেখে বিভিন্ন গ্যাসের আয়তনের উপর চাপের প্রভাব সম্পর্কিত গবেষণার ফল প্রকাশ করেন যা বয়েলের সূত্র নামে পরিচিত। বয়েলের সূত্রটি হচ্ছে- “স্থির তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন এর উপর প্রযুক্ত চাপের ব্যস্তানুপাতিক।”
যদি স্থির তাপমাত্রায় (T) কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের উপর প্রযুক্ত চাপ P এবং আয়তন V হয় তাহলে বয়েলের সূত্রানুসারে,
ব্যাখ্যা : স্থির তাপমাত্রায় যদি কোনো পিস্টনযুক্ত সিলিন্ডারে Wg কোনো গ্যাসের আয়তন 1 atm চাপে 20 mL হয় তাহলে চাপ বৃদ্ধির সাথে গ্যাসের আয়তন এমনভাব বৃদ্ধি পাবে যেন চাপ ও আয়তনের গুণফল ধ্রুবক হয় বা স্থির থাকে। ঐ গ্যাসের চাপ পরিবর্তনের সাপেক্ষে আয়তনের পরিবর্তন নিম্নের ছকে দেখানো হলো :
এখন ছক কাগজের x-অক্ষে চাপ P এর বিপরীতে y-অক্ষে আয়তন V এর মান বসালে চিত্রে (১.৬) অনুরূপ বক্ররেখা পাওয়া যায়। অনুরূপভাবে, বিভিন্ন স্থির তাপমাত্রায় একই ভরের গ্যাসের জন্য বিভিন্ন লেখচিত্র পাওয়া যাবে।
লেখচিত্রের বক্ররেখাগুলো অধিবৃত্তীয় (Parabola)। এই অধিবৃত্তীয় বক্ররেখাগুলোকে সমতাপ রেখা বলে। কারণ বক্ররেখার প্রতিটি বিন্দুতে তাপমাত্রা একই থাকে এবং এই একই বা স্থির তাপমাত্রায় সম্পন্ন প্রক্রিয়াকে সমতাপীয় প্রক্রিয়া (Isothermal process) বলে।
(গ্রিক শব্দ Iso = equal অর্থাৎ সমান এবং Therm = Temperature অর্থাৎ তাপমাত্রা) কোনো গ্যাস বয়েলের সূত্র মেনে চলে কি না তা লেখচিত্রের মাধ্যমে নির্ধারণ করা যায়। লেখচিত্রের বক্ররেখা ছাড়াও গ্যাসের আয়তনকে (V) গ্যাসের চাপের ব্যস্তানুপাত এর বিপরীতে লেখচিত্র অঙ্কন করলে মূলবিন্দুগামী সরলরেখা পাওয়া যায় ।
অপরদিকে PV গুণফলকে P-এর বিপরীতে বসিয়ে লেখচিত্র অঙ্কন করলে বিভিন্ন তাপমাত্রায় P অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা পাওয়া যায় ।
বয়েলের সূত্রের প্রযোজ্যতা ও সীমাবদ্ধতা : উচ্চ তাপমাত্রায় এবং নিম্নচাপে মোটামুটি সকল গ্যাসই বয়েলের সূত্র মেনে চলে । কিন্তু সাধারণ তাপমাত্রা ও চাপে খুব কম গ্যাসই এ সূত্র মেনে চলে। স্থির তাপমাত্রায় চাপ পরিবর্তনের সাথে যেসব গ্যাসের অণুসংখ্যার পরিবর্তন ঘটে সেগুলোর ক্ষেত্রে বয়েলের সূত্র প্রযোজ্য নয়। যেমন-
N2O4 → 2NO2
বিক্রিয়ায় অণুর সংখ্যার পরিবর্তন ঘটে। এক্ষেত্রে বয়েলের সূত্র প্রযোজ্য নয়। সাধারণ অবস্থায় H2, N2, O2 ও নিষ্ক্রিয় গ্যাসসমূহ বয়েলের সূত্র মেনে চলে। অন্যদিকে H2S, CO2, NH3, SO2, SO3 প্রভৃতি গ্যাসসমূহ এ সূত্র অনুসরণ করে না।
আরও পড়ুন…
