আদর্শ গ্যাস

উদ্ভিত বিজ্ঞানে আদর্শ কোষের সংজ্ঞা পড়তে গিয়ে নিশ্চয়ই পরেছ, বাস্তব কোষের ক্ষেত্রে যেকোন কোষের মধ্যে সব উপাদান নাও থাকতে পারে । অর্থাৎ এক বা একাধিক উপাদানের ঘাটতি থাকতে পারে । কিন্তু বইয়ে পড়ার সময় বা কোষ সম্পর্কিত আলোচনার জন্য আমরা যে কোষ আঁকি, সে কোষে সকল উপাদান কোষটিতে অন্তর্ভুক্ত করি । এই কোষটির বাস্তব অস্তিত্ব থাকতেও পারে আবার নাও থাকতে পারে, তবে আলোচনাকে সরল করার জন্য এর প্রয়োজন আছে । এই ধরণের কোষকে বলা হয় আদর্শ কোষ । ঠিক তেমনি বিশেষ কিছু শর্ত সাপেক্ষে গ্যাসকে আদর্শ গ্যাস বলা হয় ।

আদর্শ গ্যাস কি

যদিও বাস্তব গ্যাসের সাথে এর বৈসাদৃশ্য রয়েছে । সেক্ষেত্রে আদর্শ গ্যাসকে এভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যে সকল গ্যাস আদর্শ গ্যাসের মৌলিক স্বীকার্যগুলো মেনে চলে এবং অভ্যন্তরীণ শক্তি তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল নয় তাদেরকে বলা হয় আদর্শ গ্যাস । অভ্যন্তরীণ শক্তির ব্যাপারটি তোমরা ধীরে ধীরে বুঝতে পারবে । আপাতত জানা যাক, আদর্শ গ্যাসের মৌলিক স্বীকার্যগুলো কি ।

কোন স্থানে যেকোন গ্যাসের সামগ্রিক অবস্থা বোঝার জন্য গ্যাস সমূহের কিছু চলরাশি জানা প্রয়োজন হয় । গ্যাসের এই চলরাশিগুলো হল-

1. গ্যাসের ভর(m) বা ভর ও আণবিক ভরের(M) মাধ্যমে গ্যাসের মোল সংখ্যা(n) ।
2. গ্যাসের চাপ(P) ।
3. গ্যাসের আয়তন(V) ।
4. গ্যাসের তাপমাত্রা(T) ।

এই চারটি রাশি জানা থাকলে ঐ স্থানের গ্যাস সম্পর্কে সকল তথ্য জানা যায় । স্বীকার্যগুলো আলোচনার জন্য আমরা প্রথম চলরাশিটিকে স্থির রাখবো । প্রথম চলরাশিটিকে ধ্রুবক ধরে বাকি তিনটি চলরাশি থেকে তিনটি সূত্র আলোচনা করা হয় । যথা- 

1. বয়েলের সূত্র- তাপমাত্রাকে(T) স্থির রেখে, চাপ(P) ও আয়তনের(V) মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে । 
2. চার্লসের সূত্র- চাপকে(P) স্থির রেখে, আয়তন(V) ও তাপমাত্রার(T) মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে । 
3. গে-লুসাকের সূত্র- আয়তনকে(V) স্থির রেখে, চাপ(P) ও তাপমাত্রার(T) মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে।

বয়েলের সূত্র

রবার্ট বয়েলের সূত্রানুসারে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের তাপমাত্রা অপরিবর্তিত রাখলে বা তাপমাত্রা স্থির থাকলে, এর আয়তন চাপের ব্যাস্তানুপাতিক । যেমনঃ একটি বেলুনে নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাস নিয়ে তাপমাত্রার পরিবর্তন না ঘটিয়ে মুখ বন্ধ করে দিয়ে এতে যত বেশি চাপ প্রয়োগ করা হবে, এর আয়তন ততই ছোট হয়ে আসবে ।

চার্লসের সূত্র

জ্যাকুইস চার্লসের সূত্রানুসারে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের চাপ অপরিবর্তিত রাখলে বা চাপ স্থির থাকলে, এর আয়তন 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট হতে প্রতি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট তাপমাত্রা বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট তাপমাত্রার আয়তনের 1/273 অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পাবে ।

গে-লুসাকের সূত্র

গে-লুসাকের সূত্রানুসারে নির্দিষ্ট ভরের কোন গ্যাসের আয়তন অপরিবর্তিত রাখলে বা আয়তন স্থির থাকলে, এর চাপ 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট হতে প্রতি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট তাপমাত্রা বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেট তাপমাত্রার চাপের 1/273 অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পাবে ।

বাস্তব জীবনকে ব্যাখা করার জন্য আমরা সাধারণত থিওরি পড়ে থাকি । কিন্তু আমাদের তাত্ত্বিকভাবে আলোচিত গ্যাস তথা আদর্শ গ্যাস এবং বাস্তব গ্যাসের মধ্যে অনেক ব্যবধান রয়েছে । আসলে আদর্শ গ্যাস বা তাত্ত্বিক গ্যাস পড়ার সময় আমরা গ্যাসের অনেকগুলো বাস্তবিক আচরণকে অস্বীকার করে থাকি । যেমন- বাস্তব গ্যাস অণুগুলোর আকার এবং আয়তন রয়েছে । যার জন্য গ্যাসকে ঠান্ডা করলে আমরা তরল পাই । যার আকার এবং আয়তন উভয়ই রয়েছে । গ্যাসের আকার এবং আয়তন না থাকলে একে তরল করা সম্ভবই হত না ।

আবার বাস্তব গ্যাস অণুগুলোর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষণ বল রয়েছে । কিন্তু আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে এই আকর্ষণ বলকে অস্বীকার করা হয় ।

প্রধানত এসব কারনেই, আদর্শ গ্যাস এবং বাস্তব গ্যাসের মধ্যে অনেকটা ব্যবধান রয়েছে । তবে তা বাস্তবের সাথে মিলানো যেতে পারে, যখন পাত্রে সামান্য পরিমান গ্যাস থাকে । সেক্ষেত্রে আমরা গ্যাসের আয়তন টুকুকে বাদ দিয়েও কাংক্ষিত ফলাফল পাইতে পারি । আর এমনটা সম্ভব, যখন পাত্রে উচ্চ তাপমাত্রা এবং নিম্নচাপ থাকবে । কারণ উচ্চ তাপমাত্রা এবং নিম্ন চাপে পাত্রে খুব কম পরিমান গ্যাসের অণুই টিকে থাকতে পারে । 

জিওন আহমেদ