মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের দ্বিতীয় অধ্যায় ‘গ্যাসের আচরণ’ (Physical Science Chapter 2) এর মধ্যে বয়েল ও চার্লসের সূত্র থেকে শুরু করে আদর্শ গ্যাস সমীকরণ বা অ্যাভোগাড্রো প্রকল্পের মতো গাণিতিক ও ধারণামূলক বিষয়গুলো এখানে খুব সুন্দরভাবে বোঝানো হয়েছে। আজকের পোস্টে   এই চ্যাপ্টারের বাছাই করা প্রশ্ন-উত্তরগুলো (Question Answer) শেয়ার করা হল।

মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান

‘গ্যাসের আচরণ’

Behavior of Gases

(দ্বিতীয় অধ্যায়)

One Liner প্রশ্ন উত্তর

 

★ গ্যাসীয় অবস্থায় পদার্থের অণুগুলির মধ্যে আন্তরাণবিক আকর্ষণ বল খুব কম থাকায় তারা: আধারের সমস্ত স্থানে বিচরণ করতে পারে।
★ গ্যাসের ভৌত আচরণগুলি যে চারটি ভৌতরাশির সাহায্যে ব্যাখ্যা করা যায় সেগুলি হল: ভর (M), আয়তন (V), চাপ (P) এবং উষ্ণতা (T)।
★ বাহ্যিক সাহায্য ছাড়াই স্বতঃস্ফূর্তভাবে দুই বা ততোধিক গ্যাসের মিশে সমসত্ত্ব মিশ্রণ তৈরির প্রক্রিয়াকে বলে: গ্যাসের ব্যাপন (Diffusion)।
★ আবদ্ধ পাত্রে রাখা গ্যাসের অণুগুলির পাত্রের দেওয়ালের একক ক্ষেত্রফলের উপর লম্বভাবে প্রযুক্ত বলকে বলে: গ্যাসের চাপ।
★ গ্যাসের চাপের মাত্রীয় সংকেত হল: [ ML^-1T^-2 ]।

★ SI পদ্ধতিতে চাপের একক হল: N/m² বা পাস্কাল (Pa)।
★ বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পরিমাপ করা হয় যে যন্ত্রের সাহায্যে: ব্যারোমিটার।
★ প্রমাণ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের মান 0^oC উষ্ণতায় এবং 45^o অক্ষাংশে সমুদ্রপৃষ্ঠে: 76cm উচ্চতার পারদস্তম্ভের চাপের সমান।
★ বদ্ধ পাত্রে আবদ্ধ গ্যাসের চাপ যে যন্ত্রের সাহায্যে পরিমাপ করা হয় তা হল: ম্যানোমিটার।
★ স্থির উষ্ণতায় নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন গ্যাসটির চাপের সঙ্গে ব্যস্তানুপাতে পরিবর্তিত হয়, এই সূত্রটি হল: বয়েলের সূত্র।
★ বয়েলের সূত্রের গাণিতিক রূপটি হল: PV = K (ধ্রুবক)।

★ বয়েলের সূত্রে P বনাম V লেখচিত্রের প্রকৃতি হল: সমপরাবৃত্তাকার (Rectangular Hyperbola)।
★ বয়েলের সূত্রে PV বনাম P লেখচিত্রের প্রকৃতি হল: P অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা।
★ স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন প্রতি 1^oC উষ্ণতা পরিবর্তনে 0^oC উষ্ণতার আয়তনের 1/273 অংশ পরিবর্তিত হয়, এটি: চার্লসের সূত্র।
★ যে উষ্ণতায় আদর্শ গ্যাসের আয়তন তাত্ত্বিকভাবে শূন্য হয়ে যায়, তাকে বলে: পরমশূন্য উষ্ণতা (-273°C)।
★ উষ্ণতার পরমস্কেল বা কেলভিন স্কেলে চার্লসের সূত্রের গাণিতিক রূপটি হল: V₁ / T₁=V₂ / T₂।
★ চার্লসের সূত্রে V বনাম T (পরম উষ্ণতা) লেখচিত্রের প্রকৃতি হল: মূলবিন্দুগামী সরলরেখা।

★ বয়েল ও চার্লসের সূত্রের সমন্বিত গাণিতিক রূপটি হল: P₁V₁ / T₁= P₂V₂ / T₂।
★ স্থির চাপ ও উষ্ণতায় গ্যাসীয় বিক্রিয়কগুলি তাদের আয়তনের সরল অনুপাতে বিক্রিয়া করে, এটি: গে-লুসাকের গ্যাস আয়তন সূত্র।
★ প্রমাণ চাপ ও উষ্ণতায় (STP) সকল বাস্তব গ্যাসের মোলার আয়তন প্রায়: 22.4 লিটার/মোল।
★ বাতাসে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ বাড়লে বাতাসের ঘনত্ব হ্রাস পায়, তাই শুষ্ক বায়ুর তুলনায় আর্দ্র বায়ু: হালকা হয়।
★ যেসমস্ত গ্যাস যে-কোনো উষ্ণতা ও চাপে বয়েল এবং চার্লসের সূত্র মেনে চলে, তাদের বলে: আদর্শ গ্যাস (Ideal Gas)।

★ বাস্তব গ্যাসগুলি আদর্শ গ্যাসের মতো আচরণ করে: উচ্চ উষ্ণতা ও নিম্নচাপে।
★ n মোল আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণটি হল: PV = nRT।
★ মোলার গ্যাস ধ্রুবক (R)-এর মাত্রীয় সংকেত হল: ML² T^-2 mol^-1 K^-1।
★ গ্যাসের গতীয় তত্ত্ব অনুযায়ী গ্যাসের অণুগুলির গতিশক্তি গ্যাসের পরম উষ্ণতার: সমানুপাতিক।
★ বাস্তব গ্যাসগুলির আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতির মূল দুটি কারণ (আয়তন ও আকর্ষণ বলের ত্রুটি) উল্লেখ করেন: বিজ্ঞানী ভ্যান ডার ওয়ালস।
★ বয়েলের সূত্রের দুটি ধ্রুবক রাশি হল: গ্যাসের উষ্ণতা এবং ভর।

গ্যাসের আচরণ Class 10 প্রশ্ন উত্তর | গ্যাসের আচরণ গাণিতিক সমস্যা

১. চার্লসের সূত্রটি বিবৃত করো এবং লেখচিত্র (V বনাম t) অঙ্কন করো।

বিবৃতি: অপরিবর্তিত চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন প্রতি 1°C উষ্ণতা বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য ওই গ্যাসের 0°C উষ্ণতায় যে আয়তন থাকে, তার 1/273 অংশ যথাক্রমে বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়।

লেখচিত্র (V-t):

X-অক্ষ বরাবর উষ্ণতা (t°C) এবং Y-অক্ষ বরাবর আয়তন (V) স্থাপন করলে একটি সরলরেখা পাওয়া যায়।

সরলরেখাটি মূলবিন্দুগামী হয় না, কিন্তু পেছনের দিকে বর্ধিত করলে তা X-অক্ষকে -273°C বিন্দুতে ছেদ করে।

২. আদর্শ গ্যাস সমীকরণটি (PV = nRT) প্রতিষ্ঠা করো।

উত্তর: ধরি, নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের চাপ P, আয়তন V, পরম উষ্ণতা T এবং মোল সংখ্যা n।

১. বয়েলের সূত্রানুযায়ী: V ∝ 1/P (যখন T, n স্থির)
২. চার্লসের সূত্রানুযায়ী: V ∝ T (যখন P, n স্থির)
৩. অ্যাভোগাড্রো সূত্রানুযায়ী: V ∝ n (যখন P, T স্থির)

যৌগিক ভেদের উপপাদ্য অনুসারে, তিনটি পরিবর্তনশীল হলে:

V ∝ nT/P
বা, V = nRT/P [R = সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক]
∴ PV = nRT (প্রমাণিত)

৩. গ্যাসের মোলার আয়তন কী? বাস্তব গ্যাসের আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুতির দুটি কারণ।

উত্তর: নির্দিষ্ট উষ্ণতা ও চাপে ১ মোল পরিমাণ যেকোনো গ্যাসের আয়তনকে মোলার আয়তন বলে। (STP-তে এর মান ২২.৪ লিটার)।

বিচ্যুতির কারণ (গ্যাসের গতীয় তত্ত্বের ত্রুটি):

১. আয়তন: আদর্শ গ্যাসের অণুগুলিকে বিন্দুভর ধরা হয় এবং এদের আয়তন নগণ্য ধরা হয়। কিন্তু বাস্তবে বাষ্প বা গ্যাসের অণুগুলির নিজস্ব আয়তন আছে।

২. আকর্ষণ বল: আদর্শ গ্যাসে অণুগুলির মধ্যে কোনো আকর্ষণ বল নেই ধরা হয়। কিন্তু বাস্তব গ্যাসের অণুগুলির মধ্যে ক্ষীণ আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল কাজ করে।

৪. অ্যাভোগাড্রো সূত্রটি বিবৃত করো।

উত্তর: একই উষ্ণতা ও চাপে সমায়তন বিশিষ্ট সকল গ্যাসেই (মৌলিক বা যৌগিক) সমান সংখ্যক অণু থাকে।

৫. STP-তে মোলার আয়তন ২২.৪ L – এই তথ্য থেকে কীভাবে অ্যাভোগাড্রো সূত্রে উপনীত হওয়া যাবে?

উত্তর: পরীক্ষালব্ধ ফল থেকে দেখা যায়, STP-তে (বা নির্দিষ্ট চাপ ও উষ্ণতায়) ১ মোল বা সমপরিমাণ যেকোনো গ্যাসের আয়তন সর্বদা সমান (২২.৪ লিটার)।

যেহেতু ১ মোলে অণুর সংখ্যা সর্বদা নির্দিষ্ট (অ্যাভোগাড্রো সংখ্যা, N_A), তাই বলা যায়—আয়তন সমান হলে অণুর সংখ্যাও সমান হবে। এটিই অ্যাভোগাড্রো সূত্র।

৬. চার্লসের সূত্র থেকে পরমশূন্য উষ্ণতার ধারণা দাও।

উত্তর: চার্লসের সূত্রানুযায়ী, t°C উষ্ণতায় গ্যাসের আয়তন, Vₜ = V₀ (1 + t/273)।
এখন, যদি t = -273°C হয়, তবে:
V₋₂₇₃ = V₀ (1 + {-273/273}) = V₀ (1 – 1) = 0

অর্থাৎ, -273°C উষ্ণতায় চার্লসের সূত্রানুসারে গ্যাসের আয়তন তাত্ত্বিকভাবে শূন্য হয়ে যায়। এই উষ্ণতাকে পরমশূন্য উষ্ণতা বলে।

৭. পরম বা কেলভিন স্কেল ও সেলসিয়াস স্কেলের সম্পর্ক লেখো।

সম্পর্ক: T = t + 273 [যেখানে, T = কেলভিন স্কেলে পাঠ এবং t = সেলসিয়াস স্কেলে পাঠ। ]

৮. গ্যাস অণুগুলির গড় বেগ বলতে কী বোঝ?

উত্তর: গ্যাসের অণুগুলি বিভিন্ন বেগে বিশৃঙ্খলভাবে ছোটাছুটি করে। সমস্ত অণুগুলির বেগের পাটিগাণিতিক গড় মানকে গড় বেগ বলা হয়। (যদিও গ্যাসের ক্ষেত্রে RMS বা বর্গমূল-গড়-বর্গ বেগ বেশি তাৎপর্যপূর্ণ)।

৯. গ্যাসের আয়তনের ওপর চাপের প্রভাব ব্যাখ্যা করো।

উত্তর: বয়েলের সূত্রানুযায়ী, উষ্ণতা স্থির থাকলে গ্যাসের চাপ বাড়লে আয়তন কমে এবং চাপ কমলে আয়তন বাড়ে (V ∝ 1/P)।

কারণ: চাপ বাড়ালে অণুগুলি কাছাকাছি চলে আসে, ফলে আয়তন সংকুচিত হয়।

১০. গ্যাসের অণুগুলির গতিশীলতা সাপেক্ষে যুক্তি দাও (প্রমাণ কী?)।

উত্তর: ১) ব্যাপন: ঘরের এক কোণে সুগন্ধি স্প্রে করলে সারা ঘরে ছড়িয়ে পড়ে। এটি প্রমাণ করে গ্যাসের অণুগুলি গতিশীল। ২) গ্যাসের চাপ: অণুগুলি গতিশীল বলেই পাত্রের দেওয়ালে ধাক্কা মারে এবং চাপ সৃষ্টি করে।

১১. ব্যাপনের সাহায্যে গ্যাসের অণুগুলির কোন্ ধর্ম আমরা বুঝতে পারি?

উত্তর: ১) গ্যাসের অণুগুলি সর্বদা তীব্র বেগে ইতস্তত ঘুরে বেড়ায়। ২) গ্যাসের অণুগুলির মাঝে অনেক ফাঁকা স্থান (আন্তঃআণবিক স্থান) আছে।

১২. বাস্তব গ্যাস ও আদর্শ গ্যাসের মধ্যে পার্থক্য লেখো।

উত্তর:

বৈশিষ্ট্য	আদর্শ গ্যাস	বাস্তব গ্যাস
PV=nRT সূত্র	সব উষ্ণতা ও চাপে মেনে চলে।	শুধুমাত্র খুব নিম্নচাপ ও উচ্চ উষ্ণতায় মেনে চলে।
আকর্ষণ বল	অণুগুলির মধ্যে আকর্ষণ বল নেই।	অণুগুলির মধ্যে আকর্ষণ বল আছে।
অস্তিত্ব	কাল্পনিক, বাস্তবে নেই।	প্রকৃতিতে প্রাপ্ত সব গ্যাসই বাস্তব (যেমন O₂, N₂)।

১৩. বেলুন ফোলানোর সময় গ্যাসের চাপ ও আয়তন দুই-ই বৃদ্ধি পায়। এক্ষেত্রে কি বয়েলের সূত্র লঙ্ঘিত হয়?

উত্তর: না, লঙ্ঘিত হয় না। কারণ বয়েলের সূত্র প্রযোজ্য হওয়ার শর্ত হলো গ্যাসের ভর স্থির থাকতে হবে। বেলুন ফোলানোর সময় আমরা ফুঁ দিয়ে ভেতরে আরও বাতাস (ভর) ঢোকাই। যেহেতু ভর পরিবর্তিত হচ্ছে, তাই এখানে বয়েলের সূত্র প্রযোজ্য নয়।

১৪. জলের বুদবুদ গভীর থেকে ওপরে উঠে আসার সময় আকারে বড় হয়ে যায় কেন?

উত্তর: জলাশয়ের গভীরতা যত বাড়ে, জলের চাপ তত বাড়ে। তাই তলদেশে চাপ বেশি থাকে। বুদবুদ যখন গভীর থেকে ওপরে উঠে আসে, তখন তার ওপর জলের চাপ কমতে থাকে। বয়েলের সূত্র (V ∝ 1/P) অনুযায়ী চাপ কমলে আয়তন বাড়ে, তাই বুদবুদটি আকারে বড় হয়ে যায়।

 

আজকের এই পোস্টে  দশম শ্রেণির ভৌতবিজ্ঞান দ্বিতীয় অধ্যায় ‘গ্যাসের আচরণ’ থেকে বাছাই করা গুরুত্বপূর্ণ কিছু ওয়ান-লাইনার (One-liner) শেয়ার করা হল। এখানে প্রতিটি পয়েন্ট খুব সহজ ভাষায় দেওয়া হয়েছে, যাতে   MCQ এবং SAQ—সব ধরনের শর্ট প্রশ্নের প্রস্তুতি নিতে সুবিধা হবে।