সংকোচনের ক্ষমতা: সলিড, তরল, গ্যাস, উদাহরণ - শারীরিক - 2025

Compressibility একটি পদার্থ বা উপাদান পরিমাণ পরিবর্তন এটা অভিজ্ঞতা যখন এটি চাপ পরিবর্তন বিষয় হয়। সাধারণভাবে, কোনও সিস্টেম বা বস্তুর উপর চাপ প্রয়োগ করা হলে ভলিউম হ্রাস পায়। যাইহোক, কখনও কখনও বিপরীত ঘটে: চাপ পরিবর্তন একটি বিস্ফোরণ উত্পাদন করতে পারে যার মধ্যে সিস্টেমের আয়তন বৃদ্ধি পায়, বা যখন কোনও পর্যায় পরিবর্তন ঘটে।

কিছু রাসায়নিক বিক্রিয়ায় এটি ঘটতে পারে এবং গ্যাসগুলিও ঘটতে পারে, যেহেতু সংঘর্ষের ক্রমবর্ধমান ফ্রিকোয়েন্সি সহ বিপর্যয়কর বাহিনী সংঘটিত হয়।

নিমজ্জিত হওয়ার সময় একটি সাবমেরিন সংকোচনের বাহিনীকে অভিজ্ঞতা দেয়। সূত্র: pixabay.com।

যখন কোনও বস্তুকে সংকুচিত করা কতটা সহজ বা কঠিন হতে পারে তা কল্পনা করার সময়, তিনটি স্থানে বিবেচনা করুন যা সাধারণভাবে হয়: শক্ত, তরল এবং গ্যাস। তাদের প্রত্যেকের মধ্যে রেণু একে অপরের থেকে নির্দিষ্ট দূরত্ব রাখে। পদার্থের অণুগুলিকে যে শক্তিশালী বন্ধনগুলি বস্তুটি তৈরি করে এবং তত কাছাকাছি হয়, ততই বিকৃত হওয়ার কারণ হতে পারে।

শক্তের অণুগুলি খুব কাছে একসাথে থাকে এবং এগুলি আরও কাছাকাছি আনার চেষ্টা করার সময়, বিপর্যয়কর বাহিনী উপস্থিত হয় যা কাজটিকে কঠিন করে তোলে। অতএব বলা হয় যে সলিডগুলি খুব সংকোচনের নয়। তরলগুলির অণুতে আরও স্থান থাকে, তাই তাদের সংকোচনের ক্ষমতা আরও বেশি, তবে তবুও, ভলিউমের পরিবর্তনের জন্য সাধারণত বড় বাহিনীর প্রয়োজন হয়।

সুতরাং সলিড এবং তরলগুলি খুব কম সংকোচযোগ্য। তথাকথিত সাধারণ চাপ এবং তাপমাত্রা অবস্থার অধীনে একটি প্রশংসনীয় ভলিউম পরিবর্তন অর্জনের জন্য খুব বড় চাপের প্রকরণের প্রয়োজন হবে। অন্যদিকে, গ্যাসগুলি যেমন তাদের অণুগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবধানযুক্ত হয় সহজেই সংকুচিত এবং সংক্ষেপিত হয়।

সলিড সংকোচনের

উদাহরণস্বরূপ কোনও বস্তু যখন তরল পদার্থে নিমজ্জিত হয়, তখন এটি সমস্ত দিক থেকে বস্তুর উপর চাপ চাপায়। এইভাবে আমরা ভাবতে পারি যে বস্তুর আয়তন হ্রাস পাবে, যদিও বেশিরভাগ ক্ষেত্রে এটি প্রশংসনীয় হবে না।

পরিস্থিতিটি নিম্নলিখিত চিত্রটিতে দেখা যায়:

নিমজ্জিত বস্তুর তরল দ্বারা বাহিত শক্তিটি পৃষ্ঠের লম্ব হয়। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।

চাপ এলাকার ইউনিট প্রতি বল, যা একটি ভলিউম পরিবর্তন ΔV বস্তুর ভী প্রাথমিক ভলিউম সমানুপাতিক কারণ হবে হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় _ণ । আয়তনের এই পরিবর্তনটি এর গুণাবলীর উপর নির্ভর করবে।

হুকের আইনতে বলা হয়েছে যে কোনও বস্তুর দ্বারা অনুভূত বিকৃততা এটি প্রয়োগ করা চাপের সাথে সমানুপাতিক:

স্ট্রেস ∝ স্ট্রেইন

একটি দেহের দ্বারা অনুভব করা ভলিউম্যাট্রিক বিকৃতিটি বি দ্বারা প্রয়োজনীয় অনুপাততা ধ্রুবককে পরিমাপ করা হয়, যাকে উপাদানটির ভলিউম্যাট্রিক মডুলাস বলা হয়:

বি = স্ট্রেস / স্ট্রেইন

বি = -Δপি / (Δভি / ভি _ও)

যেহেতু /V / V _o একটি মাত্রাবিহীন পরিমাণ, যেহেতু এটি দুটি ভলিউমের মধ্যে ভাগফল, তাই ভলিউমট্রিক মডিউলে একই চাপের একক রয়েছে, যা আন্তর্জাতিক সিস্টেমে পাস্কাল (পা) হয়।

নেতিবাচক চিহ্নটি ভলিউমের প্রত্যাশিত হ্রাস নির্দেশ করে, যখন বস্তুটি যথেষ্ট সংকুচিত হয়, অর্থাৎ চাপ বাড়ায়।

- একটি উপাদান সংকোচনের

ভলিউম্যাট্রিক মডুলাসের বিপরীতমুখী বা পারস্পরিক মূল্য মান সংকোচনযোগ্যতা হিসাবে পরিচিত এবং কে অক্ষর দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। এভাবে:

এখানে k চাপ হিসাবে বৃদ্ধি পরিমাণে ভগ্নাংশ পরিবর্তনের নেতিবাচক। আন্তর্জাতিক ব্যবস্থায় এর ইউনিটগুলি Pa এর বিপরীতমুখী, যা এম ² / এন হয় are

বি বা কে এর সমীকরণটি যদি আপনি চান তবে সলিড এবং তরল উভয়ের জন্যই প্রযোজ্য। ভলিউম্যাট্রিক মডুলাস ধারণাটি খুব কমই গ্যাসগুলিতে প্রয়োগ হয়। সত্যিকারের গ্যাস অনুভব করতে পারে এমন ভলিউম হ্রাসের পরিমাণ নির্ধারণের জন্য নীচে একটি সাধারণ মডেল ব্যাখ্যা করা হয়েছে।

শব্দের গতি এবং সংকোচনের মডুলাস

একটি আকর্ষণীয় অ্যাপ্লিকেশন হ'ল একটি মাধ্যমের শব্দের গতি, যা এর সংকোচনেতা মডুলাসের উপর নির্ভর করে:

সমাধান ব্যায়াম-উদাহরণ

সলভ ব্যায়াম 1

একটি শক্ত পিতলের গোলক যার আয়তন 0.8 মি ³ সমুদ্রের মধ্যে এমন গভীরতায় নামানো হয় যেখানে হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ পৃষ্ঠের চেয়ে 20 এম পা বেশি থাকে। গোলকের আয়তন কীভাবে পরিবর্তন হবে? এটি জানা যায় যে ব্রাসের সংকোচনের মডুলাসটি বি = 35,000 এমপিএ,

সমাধান

1 এম পা = 1 মেগা পাস্কেল = 1. 10 ⁶ পা

পৃষ্ঠের সাথে সম্মানের সাথে চাপের প্রকরণটি হ'ল ডিপি = 20 x 10 ⁶ পা। বি এর জন্য দেওয়া সমীকরণটি প্রয়োগ করে, আমাদের কাছে রয়েছে:

বি = -Δপি / (Δভি / ভি _ও)

এভাবে:

=ভি = -5.71.10 ^-4 x 0.8 মি ³ = -4.57 এক্স 10 ^-4 মি ³

চূড়ান্ত ভলিউম প্রাথমিক ভলিউমের চেয়ে কম হলে ভলিউম পার্থক্যের নেতিবাচক চিহ্ন থাকতে পারে, সুতরাং ফলস্বরূপ আমরা এখনও পর্যন্ত যে সমস্ত অনুমান করেছি তার সাথে একমত হয়।

সংকোচনের খুব উচ্চতম মডুলাসটি নির্দেশ করে যে ভলিউমের একটি প্রশংসনীয় হ্রাস অনুভব করতে বস্তুর জন্য চাপে একটি বৃহত পরিবর্তন প্রয়োজন।

সলভ ব্যায়াম 2

রেলপথ ট্র্যাকগুলির বিরুদ্ধে আপনার কান রেখে আপনি বলতে পারেন যে এই যানগুলির মধ্যে একটি যখন দূরত্বে চলেছে। ট্রেনটি যদি 1 কিলোমিটার দূরে থাকে তবে স্টিলের রেলপথে ভ্রমণ করতে কতক্ষণ সময় লাগে?

উপাত্ত

ইস্পাত ঘনত্ব = 7.8 x 10 ³ কেজি / এম 3

ইস্পাত সংকোচনের মডুলাস = 2.0 x 10 ¹¹ পা।

সমাধান

উপরের গণনা করা সংক্ষেপণ বি এর মডুলাস তরলগুলির ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য, যদিও আয়তনের একটি প্রশংসনীয় হ্রাস পেতে সাধারণত প্রচুর প্রচেষ্টা প্রয়োজন। তবে তরলগুলি উত্তাপ বা শীতল হওয়ার সাথে সাথে প্রসারিত বা সংকোচিত হতে পারে এবং সমানভাবে যদি তারা হতাশাগ্রস্থ হয় বা চাপে থাকে।

চাপ এবং তাপমাত্রার (0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড এবং এক বায়ুমণ্ডলের চাপ প্রায় বা 100 কেপিএ) এর অধীনে জলের জন্য, ভলিউম্যাট্রিক মডুলাসটি 2100 এমপিএ। এটি, প্রায় 21,000 বার বায়ুমণ্ডলীয় চাপ।

এই কারণে, বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, তরলগুলি সাধারণত সংক্রামক হিসাবে বিবেচিত হয়। এটি সংখ্যার প্রয়োগের সাথে সাথেই যাচাই করা যেতে পারে।

সলভ ব্যায়াম 3

15 এমপিএর চাপে পড়লে পানির পরিমাণে ভগ্নাংশের হ্রাস পান।

সমাধান

গ্যাসগুলিতে সংকোচনের ক্ষমতা

উপরে বর্ণিত হিসাবে গ্যাসগুলি কিছুটা আলাদাভাবে কাজ করে।

প্রদত্ত গ্যাসের ভলিউম এন মোলসের কী পরিমাণ থাকে তা খুঁজে বের করার জন্য যখন এটি একটি চাপ পি এবং একটি তাপমাত্রা টিতে সীমাবদ্ধ রাখা হয়, আমরা রাষ্ট্রের সমীকরণটি ব্যবহার করি। একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য রাষ্ট্রের সমীকরণে, যেখানে আন্তঃআণুগত শক্তিগুলি বিবেচনায় নেওয়া হয় না, সবচেয়ে সহজ মডেল বলে যে:

_{আদর্শ} পিভি = এন। আর। টি

যেখানে আর আদর্শ গ্যাস ধ্রুবক।

ধীরে ধীরে চাপ বা ধীরে ধীরে তাপমাত্রায় গ্যাসের পরিমাণ পরিবর্তন হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, তাপমাত্রা স্থিতিশীল রেখে, সমকামী সংকোচনের Κ _টি হ'ল:

সলিউডের ধারণাটি সংজ্ঞায়িত করার আগে যে "ডেল্টা" প্রতীকটি ব্যবহৃত হয়েছিল তার পরিবর্তে, একটি গ্যাসের জন্য এটি ডেরাইভেটিভ দিয়ে বর্ণনা করা হয়, এক্ষেত্রে পি এর প্রতি আংশিক ডেরিভেটিভ, টি স্থির রেখে।

অতএব বি _টি সমকামী সংকোচনের মডুলাস হ'ল:

এবং এছাড়াও গুরুত্বপূর্ণ অ্যাডিয়াব্যাটিক বি _{অ্যাডিয়াব্যাটিক} সংকোচনের মডুলাস, যার জন্য আগত বা বহির্গমন তাপ প্রবাহ নেই।

বি _{রুদ্ধতাপীয়} = γp

যেখানে γ হ'ল অ্যাডিয়াবাটিক সহগ। এই সহগের সাহায্যে আপনি বাতাসে শব্দের গতি গণনা করতে পারেন:

উপরের সমীকরণটি প্রয়োগ করে, বাতাসে শব্দের গতি সন্ধান করুন।

উপাত্ত

বায়ুর অ্যাডিবাটিক সংকোচনের মডুলাসটি 1.42 × 10 ⁵ Pa

বায়ুর ঘনত্ব 1,225 কেজি / মি ³ (বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এবং 15 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড)

সমাধান

চাপ পরিবর্তনের জন্য ইউনিট ভলিউম পরিবর্তন হিসাবে সংকোচনেতা মডুলাসের সাথে কাজ করার পরিবর্তে, সত্যিকারের গ্যাসের সংকোচনের কারণটি আকর্ষণীয় হতে পারে, আদর্শ গ্যাসের সাথে বাস্তব গ্যাসের তুলনা কীভাবে তা সম্পর্কে একটি আলাদা তবে চিত্রিত ধারণা:

জেড যেখানে গ্যাস সংকোচনের সহগ হয়, যা এটি পাওয়া যায় সেই অবস্থার উপর নির্ভর করে, সাধারণত চাপ পি এবং তাপমাত্রা টি উভয়েরই একটি কার্যকারিতা এবং এ হিসাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:

জেড = এফ (পি, টি)

একটি আদর্শ গ্যাস জেড = 1 এর ক্ষেত্রে সত্যিকারের গ্যাসগুলির জন্য জেড মান প্রায় সর্বদা চাপের সাথে বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রার সাথে হ্রাস পায়।

চাপ বাড়ার সাথে সাথে বায়বীয় অণুগুলি আরও ঘন ঘন সংঘর্ষিত হয় এবং তাদের মধ্যে বিকর্ষণকারী শক্তিগুলি বৃদ্ধি পায়। এটি আসল গ্যাসের পরিমাণ বৃদ্ধি করতে পারে, যার মাধ্যমে জেড> 1।

বিপরীতে, নিম্ন চাপে, অণুগুলি সরানো মুক্ত এবং আকর্ষণীয় বাহিনী প্রাধান্য পায়। এই ক্ষেত্রে, জেড <1।

1 টি তিল গ্যাসের সাধারণ ক্ষেত্রে এন = 1 এর জন্য, যদি একই চাপ এবং তাপমাত্রার শর্তগুলি বজায় থাকে তবে পূর্ববর্তী সমীকরণের শব্দটিকে মেয়াদ অনুসারে বিভাজন করে আমরা পাই:

সলভ ব্যায়াম 5

250 ºK এবং 15 এটিএম চাপে একটি সত্যিকারের গ্যাস রয়েছে, যা রাজ্যের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ দ্বারা গণনা করা তুলনায় 12% কম একটি মোলার ভলিউম রয়েছে। যদি চাপ এবং তাপমাত্রা স্থির থাকে, সন্ধান করুন:

ক) সংকোচনের কারণ।

খ) আসল গ্যাসের গুড়ের পরিমাণ।

গ) কোন ধরণের বাহিনী প্রাধান্য পায়: আকর্ষণীয় বা ঘৃণ্য?

সমাধান

ক) আদর্শের চেয়ে প্রকৃত পরিমাণ যদি 12% কম হয় তবে এর অর্থ এটি:

ভি _{রিয়েল} = 0.88 ভি _{আদর্শ}

সুতরাং গ্যাসের 1 তিলের জন্য, সংকোচনের কারণটি হ'ল:

জেড = 0.88

খ) সরবরাহ করা তথ্যের জন্য উপযুক্ত ইউনিটগুলির সাথে আদর্শ গ্যাস ধ্রুবক নির্বাচন করা:

আর = 0.082 এল.এটিএম / মোল.কে

মোলার ভলিউম মানগুলি সমাধান এবং প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে গণনা করা হয়:

গ) আকর্ষণীয় শক্তিগুলি প্রাধান্য পায়, যেহেতু জেড 1 এর চেয়ে কম হয়।

তথ্যসূত্র

1. অ্যাটকিনস, পি। ২০০৮. শারীরিক রসায়ন। সম্পাদকীয় মিডিকা পানামেরিকানা। 10 - 15।
2. জিয়ানকোলি, ডি 2006. পদার্থবিদ্যা: অ্যাপ্লিকেশন সহ নীতিমালা। 6 ^ম । এড প্রেন্টাইস হল। 242 - 243 এবং 314-15
3. মট, আর। 2006. ফ্লুয়েড মেকানিক্স। পিয়ারসন এডুকেশন। 13-14।
4. রেক্স, এ। 2011. পদার্থবিজ্ঞানের মৌলিক বিষয়গুলি। পিয়ারসন শিক্ষা. 242-243।
5. টিপলার, পি। (2006) পদার্থ বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি জন্য। 5 ম সম্পাদনা খণ্ড 1. সম্পাদকীয় প্রত্যাবর্তন। 542।