গ্যাসের চাপ ও আয়তন: ছোট ক্যাপসুল, বড় চাপ

একটি গবেষণা ড্রোনকে বায়ুর একটি সিল করা নমুনা ফিরিয়ে আনতে হবে, কিন্তু চেম্বারটি ড্রোনের ফেরার খোপের তুলনায় বড়। মিশনের চাপের নিয়মগুলো মানে এমন সবচেয়ে ছোট পূর্ণসংখ্যার মিলিলিটার আয়তন খুঁজুন।

এই পাঠের প্রতিটি সংখ্যা একটি আদর্শ গ্যাস মডেল থেকে আসে। এখানে কিছুই বাস্তব যন্ত্রে মাপা নয়। আপনি মডেলটি নিয়ে পরীক্ষা করতে পারেন এবং তা দিয়ে সিদ্ধান্ত নিতে পারেন, কিন্তু এর মানগুলো দেখাতে পারে না যে বাস্তব গ্যাস সেই নিয়ম মানে, যার ওপর মডেলটি তৈরি।

এই সংস্করণে ইন্টারঅ্যাক্টিভ সংস্করণের মতোই প্রশ্ন আছে এবং এটি গ্রাফিক্স ছাড়াই চলে। পরের অংশ পড়ার আগে প্রতিটি প্রশ্নের উত্তর দিন: এই পৃষ্ঠায় কিছুই আপনাকে আগে পড়ে ফেলা থেকে আটকায় না, আর আপনার শিক্ষক দেখতে পান যে আপনি এই সংস্করণ ব্যবহার করেছেন।

সিল করা চেম্বারটি শুরুতে 60 mL ও 100 kPa পরম চাপে আছে। একটি তাপীয় আবরণ গ্যাসকে 293 K-এ (প্রায় 20 °C) ধরে রাখে।

সিল বন্ধ রাখুন এবং তাপমাত্রা স্থির রাখুন। ভালভ খুললে গ্যাসের পরিমাণ বদলায়; তাপ দিলে তাপমাত্রা বদলায়। যেকোনোটিতে আয়তনের প্রভাব আলাদা করা যেত না।

অন্তত চারটি পাঠ বেছে নিন, যার মধ্যে 60 mL ও 30 mL থাকবে এবং যা থেকে আয়তনের দুটি সমান ধাপ পাওয়া যায়। সেগুলো টেবিলে লিখুন।

• 60 mL → 100.0 kPa
• 55 mL → 109.1 kPa
• 50 mL → 120.0 kPa
• 45 mL → 133.3 kPa
• 40 mL → 150.0 kPa
• 35 mL → 171.4 kPa
• 30 mL → 200.0 kPa

এগুলো 293 K-এ নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের স্থির অবস্থার মান। বাস্তবে দ্রুত সংকোচনে গ্যাস কিছুক্ষণের জন্য গরম হতে পারে; এই মডেল তা দেখায় না।

24 mL-এ মডেল দেয় 250 kPa: একই পরিমাণ গ্যাস ও একই তাপমাত্রায় P × V থাকে 6000 kPa·mL। P + V বদলায় (100 + 60 = 160, 200 + 30 = 230), P ÷ V-ও বদলায়।

কণাগুলো দেয়ালের প্রতিটি অংশে আরও ঘন ঘন আঘাত করে। তারা ছোট হয় না, এবং স্থির তাপমাত্রায় তাদের গড় দ্রুতি একই থাকে।

এখানে চাপ হলো পরম চাপ: শূন্যস্থান (ভ্যাকুয়াম) থেকে মাপা, চারপাশের বাতাস থেকে নয়।

তিনটি নিয়মই মানে এমন সবচেয়ে ছোট পূর্ণসংখ্যার আয়তন বেছে নিন। এই সীমাগুলো এই কাল্পনিক নকশা-চ্যালেঞ্জের জন্য।

• নমুনা-খোপে সর্বোচ্চ 40 mL ধরে।
• পরম চাপের সীমা 180 kPa।
• ওই সীমার নিচে অন্তত 10 kPa ব্যবধান রাখুন।

P = 6000 ÷ V হিসাব করুন, তারপর ব্যবধান = 180 − P। প্রতিটি প্রচেষ্টা আপনার নোটে রাখুন।

36 mL দেয় 166.7 kPa এবং 13.3 kPa ব্যবধান। 35 mL দেয় 171.4 kPa এবং মাত্র 8.6 kPa ব্যবধান। এগুলো শ্রেণিকক্ষের নকশার নিয়ম, কোনো যন্ত্রের নিরাপত্তা সনদ নয়।

আপনি একটি ব্যস্তানুপাতিক সম্পর্ক ব্যবহার করে সিদ্ধান্ত নিয়েছেন। মডেলটি P × V স্থির ধরে তৈরি, তাই এটি নিয়ে পরীক্ষা করে ওই নিয়মকে বাস্তব গ্যাসের বিপরীতে যাচাই করা যায় না। একটি বাস্তব সিরিঞ্জ তা পারে। আপনার শিক্ষক LabsLand-এর বয়েল পাঠটি দিতে পারেন, যেখানে আপনি বাস্তব যন্ত্রের রেকর্ড করা পরিমাপ নিয়ে কাজ করবেন।

এই প্রশ্নটি মডেল নিয়ে নয়, একটি বাস্তব সিরিঞ্জ নিয়ে। এতে কোনো ইঙ্গিত বা স্বয়ংক্রিয় প্রতিক্রিয়া নেই। আপনার শিক্ষক আপনার যুক্তি পড়বেন।

একটি বাস্তব সিরিঞ্জে শুরুতে 60 mL সিল করা বাতাস আছে, চাপ 86 kPa, তাপমাত্রা স্থির।