ধাতুর আকৃতির পরিবর্তন বিভিন্ন | পদার্থের উপর তাপের প্রভাব | পদার্থবিজ্ঞান

ধাতুর আকৃতির পরিবর্তন – পদার্থবিজ্ঞান পদার্থ ও তার গতির বিজ্ঞান। বাংলায় “পদার্থবিজ্ঞান” শব্দটি একটি সমাসবদ্ধ পদ। “পদার্থ” ও “বিজ্ঞান” দুটি সংস্কৃত শব্দ নিয়ে এটি গঠিত। এর ইংরেজি পরিভাষা Physics শব্দটি গ্রিক φύσις (ফুঁসিস) অর্থাৎ “প্রকৃতি”, এবং φυσικῆ (ফুঁসিকে) অর্থাৎ “প্রকৃতি সম্পর্কিত জ্ঞান” থেকে এসেছে। পদার্থবিজ্ঞান বলতে বলা যেতে পারে এটা হলো গণিতের বাস্তব রূপ।

দেখাও যে, একই তাপে বিভিন্ন উপাদানের ধাতুর আকৃতির পরিবর্তন বিভিন্ন

কোনো কঠিন পদার্থে তাপ প্রয়োগ করলে এর আয়তনের প্রসারণ ঘটে, আবার তাপ হ্রাস করলে এর আয়তনের হ্রাস ঘটে। তবে আয়তনের এই প্রসারণ ও হ্রাস নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বিভিন্ন পদার্থের বিভিন্ন হয়ে থাকে। পদার্থের এই আয়তনের পরিবর্তন নির্ভর করে এর মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণের উপর। যে সকল পদার্থের আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বেশি তার আয়তনের প্রসারণ তত কম। আবার যে সকল পদার্থের আন্তঃআণবিক আকর্ষণ কম তার আয়তনের প্রসারণ তত বেশি এই কারণে দেখা যায় যে, কঠিন পদার্থ অপেক্ষা তরল পদার্থ এবং তরল পদার্থ অপেক্ষা বায়বীয় পদার্থ একই তাপে আয়তনের প্রসারণ বেশি ঘটে। তবে কিছু কিছু ক্ষেত্রে এর ব্যতিক্রম দেখা যায় ।

বিভিন্ন পরীক্ষার সাহায্যে দেখা গেছে, একই তাপে বিভিন্ন কঠিন পদার্থের প্রসারণ বিভিন্ন হয়ে থাকে। কঠিন পদার্থের আন্তঃআণবিক আকর্ষণ খুব বেশি থাকায় এর আয়তনের প্রসারণ খুবই কম। দৃষ্টান্তস্বরূপ দেখানো যায় যে, সম আয়তনের এবং সমান দৈর্ঘ্যের দু’টি-একটি তামা ও একটি লোহার দণ্ড নিয়ে একই তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে এদের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি সমান হয় না। সুতরাং দেখা যায় যে, বিভিন্ন পদার্থের একই তাপমাত্রায় প্রসারণ ও সংকোচন সমান হয় না। নিম্নে একটি পরীক্ষার সাহায্যে প্রমাণ করা যায় ঃ

পরীক্ষা ঃ সাধারণ তাপমাত্রা বা কম তাপমাত্রায় সমান আয়তন ও দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট একটি তামার দণ্ড ও একটি লোহার দ একত্রে পরস্পরের সাথে দৃঢ়ভাবে সংযুক্ত করা হয়। সাধারণ তাপমাত্রায় দণ্ড দু’টি সোজা থাকে। এখন দণ্ড দ্বারা উ করলে দেখা যাবে যে, এটি ধনুকের মতো বেঁকে গেছে এবং দেখা যায় ধনুকের ভিতরের অংশ লোহার পাত বাইরের অংশ তামার পাত, এতে প্রমাণ হয় যে নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় লোহার পাত অপেক্ষা তামার পাত বেশি প্রসারিত হয়। এবার দণ্ডটিকে বরফের মধ্যে প্রবেশ করালে ঠান্ডা হবে এবং আস্তে আস্তে দণ্ডটি ধনুকের মতো বেঁকে যাবে। এবার ধনুকের ভিতরের অংশ তামার পাত এবং বাইরের অংশ লোহার পাত। তাপ অপসারণ করলে লোহার পাত, তামার পাত অপেক্ষা কম সংকোচন হয় ।

উপরোক্ত পরীক্ষা থেকে বলা যায় যে, তামার প্রসারণ ও সংকোচন লোহার প্রসারণ ও সংকোচন অপেক্ষা বেশি। সুতরাং বলা যায় যে, সংকোচন বা প্রসারণ পদার্থের উপাদানের উপর নির্ভর করে। অতএব দেখা যায়, তাপ প্রয়োগে বিভিন্ন প্রকার কঠিন পদার্থের প্রসারণ বিভিন্ন হয় এবং তাপের অপসারণে বিভিন্ন প্রকার কঠিন পদার্থের সংকোচনও বিভিন্ন হয়।

অর্থাৎ একই তাপে বিভিন্ন উপাদানের ধাতুর আকৃতির পরিবর্তন বিভিন্ন।

অনুরূপভাবে বিভিন্ন কঠিন পদার্থের মতো বিভিন্ন ঘনত্বের তরল পদার্থের মধ্যে সমান তাপ প্রয়োগ করলে এদের প্রসারণ বিভিন্ন হয়। যেমন— ইথার, বেনজিন, অ্যালকোহল ও পানিকে যদি একই স্তরে প্রাথমিকভাবে রেখে সমান তাপ প্রয়োগ করা হয়, তবে দেখা যায় যে ইথার সবচাইতে বেশি, বেনজিন আরেকটু কম, অ্যালকোহল আরেকটু কম এবং পানি সবচাইতে কম প্রসারিত হয়। তাই বলা যায় যে সমতাপ প্রয়োগে বিভিন্ন তরলের প্রসারণ বিভিন্ন হয়। নিম্নে চিত্র দেওয়া হল ঃ

আবার, তাপ প্রয়োগ করলে বিভিন্ন রকম গ্যাসীয় পদার্থের প্রসারণ বিভিন্ন রকম হয়। যেমন- ভিন্ন ভিন্ন গ্যাস সমআয়তনে বিভিন্ন পাত্রে রেখে সম পরিমাণ তাপ প্রয়োগ করলে দেখা যায় যে পাত্রের সাথে সংযুক্ত ব্যারোমিটারের চাপ বিভিন্ন অর্থাৎ যাদের আয়তন বৃদ্ধি বেশি তাদের চাপ বেশি এবং যাদের আয়তন বৃদ্ধি কম তাদের চাপও কম হবে। নিম্নে চিত্র দেওয়া হল :