চার্লসের আইন: সূত্র এবং ইউনিট, পরীক্ষা, অনুশীলন - রসায়ন - 2025

চার্লস আইন বা গাই-Lussac এক যে বায়বীয় রাষ্ট্র বৈশিষ্ট্য এক বিবৃতি দেয়: ভলিউম দখল দ্বারা একটি গ্যাস সরাসরি ধ্রুবক চাপ এ তাপমাত্রা সমানুপাতিক।

এই আনুপাতিকতাটি সমস্ত তাপমাত্রার ব্যাপ্তির জন্য লিনিয়ার যদি প্রশ্নে থাকা গ্যাস আদর্শ হয়; অন্যদিকে বাস্তব গ্যাসগুলি তাদের শিশির বিন্দুর নিকটে তাপমাত্রায় রৈখিক প্রবণতা থেকে বিচ্যুত হয়। তবে, এটি গ্যাসগুলিতে জড়িত অগণিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য এই আইনের ব্যবহারকে সীমাবদ্ধ করেনি।

চাইনিজ লণ্ঠন বা ইচ্ছার বেলুনগুলি। সূত্র: Pxhere

চার্লসের আইনের একটি পঞ্চম অ্যাপ্লিকেশন হ'ল বেলুনগুলিতে। অন্যান্য সহজ বেলুনগুলি, যেমন ইচ্ছুক বেলুনগুলি, যা চাইনিজ লণ্ঠন (শীর্ষ চিত্র) বলা হয়, ধ্রুবক চাপে একটি গ্যাসের পরিমাণ এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক প্রকাশ করে।

ধ্রুব চাপে কেন? কারণ যদি চাপ বাড়তে থাকে তবে এর অর্থ হ'ল গ্যাসটি যে পাত্রে অবস্থিত তা হিমেটিকভাবে সিল করা হয়েছে; এবং এটির সাহায্যে বলা পাত্রে অভ্যন্তর প্রাচীরের বিরুদ্ধে বায়বীয় কণাগুলির সংঘর্ষ বা প্রভাব বৃদ্ধি পাবে (বয়েল-মেরিওট আইন)।

সুতরাং, গ্যাস দ্বারা দখল ভলিউম কোনও পরিবর্তন হবে না, এবং চার্লসের আইন অভাব হবে। এয়ারটাইট কনটেইনারের বিপরীতে, ইচ্ছার বেলুনগুলির ফ্যাব্রিক একটি মোবাইল বাধা উপস্থাপন করে যা ভিতরে গ্যাস দ্বারা চালিত চাপের উপর নির্ভর করে প্রসারিত বা চুক্তি করতে সক্ষম।

যাইহোক, বেলুন টিস্যু প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ চাপ স্থির থাকে কারণ যে অঞ্চলে এর কণা সংঘর্ষিত হয় সে অঞ্চলটি বৃদ্ধি পায়। গ্যাসের তাপমাত্রা তত বেশি, কণার গতিবেগ শক্তি তত বেশি, এবং এর ফলে সংঘর্ষের সংখ্যা।

এবং বেলুনটি আবার প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে এর অভ্যন্তরীণ দেয়ালের বিরুদ্ধে সংঘর্ষগুলি স্থির (আদর্শভাবে) স্থির থাকে।

সুতরাং গ্যাস যত বেশি গরম হবে, বেলুনের প্রসার তত বেশি হবে এবং তত বেশি বৃদ্ধি পাবে। ফলাফল: লালচে (বিপজ্জনক হলেও) লাইট ডিসেম্বর রাতে আকাশে স্থগিত করা হয়।

চার্লসের আইন কী?

বিবৃতি

তথাকথিত চার্লস আইন বা গে-লুশাক আইন কোনও গ্যাস দ্বারা অধিগ্রহণিত পরিমাণ এবং তার নিখুঁত তাপমাত্রা বা কেলভিন তাপমাত্রার মানের মধ্যে বিদ্যমান নির্ভরতা ব্যাখ্যা করে।

আইনটি নিম্নরূপ বলা যেতে পারে: যদি চাপটি স্থির থাকে, তবে এটি অনুসরণ করে যে "একটি গ্যাসের প্রদত্ত ভরগুলির জন্য, এটি প্রতিটি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের জন্য তার আয়তন 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের প্রায় 1/273 গুণ বৃদ্ধি করে (1 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড) এর তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে "।

চাকরি

আইনটি প্রতিষ্ঠিত গবেষণা কাজটি 1780 এর দশকে জ্যাক আলেকজান্ডার সিজার চার্লস (1746-1823) দ্বারা শুরু হয়েছিল। তবে চার্লস তার তদন্তের ফলাফল প্রকাশ করেননি।

পরে, জন ডাল্টন 1801 সালে পরীক্ষামূলকভাবে নির্ধারণ করতে সক্ষম হন যে তাঁর দ্বারা অধ্যয়ন করা সমস্ত গ্যাস এবং বাষ্প একই ভলিউমের পরিমাণে দুটি নির্ধারিত তাপমাত্রার মধ্যে প্রসারিত হয়। এই ফলাফলগুলি 1802 সালে গে-লুসাক দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল।

চার্লস, ডাল্টন এবং গে-লুস্যাকের গবেষণা কাজগুলি এটি স্থাপনের অনুমতি দেয় যে কোনও গ্যাস এবং এর নিখুঁত তাপমাত্রার দ্বারা দখল করা পরিমাণটি সরাসরি সমানুপাতিক। অতএব, তাপমাত্রা এবং গ্যাসের পরিমাণের মধ্যে লিনিয়ার সম্পর্ক রয়েছে।

চিত্রলেখ

আদর্শ গ্যাসের জন্য টি বনাম ভের গ্রাফ। সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার।

তাপমাত্রার বিরুদ্ধে গ্যাসের আয়তন গ্রাফিং (শীর্ষ চিত্র) একটি সরলরেখা তৈরি করে। এক্স অক্ষের সাথে রেখার ছেদটি 0 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় 0 ডিগ্রি সেলসিয়াসে গ্যাসের ভলিউম অর্জন করতে দেয়।

তেমনি, এক্স অক্ষের সাথে রেখার ছেদটি তাপমাত্রা সম্পর্কে জানাতে পারে যার জন্য গ্যাস দ্বারা দখল করা পরিমাণটি শূন্য "0" হবে। ডাল্টন এই মানটি -266 ডিগ্রি সেলসিয়াসে অনুমান করেছিলেন, ক্যালভিনের প্রস্তাবিত মানটি পরম শূন্যের (0) এর কাছাকাছি।

কেলভিন এমন একটি তাপমাত্রার স্কেল প্রস্তাব করেছিলেন যার শূন্যটি এমন একটি তাপমাত্রা হওয়া উচিত যেখানে একটি নিখুঁত গ্যাসের পরিমাণ শূন্য হতে পারে। তবে এই নিম্ন তাপমাত্রায় গ্যাসগুলি তরল হয়।

এ কারণেই আমরা গ্যাসের পরিমাণের মতো কথা বলতে পারি না, এটি নির্ধারণ করে যে নিরঙ্কুশ শূন্যের মান -273.15.C হওয়া উচিত।

সূত্র এবং পরিমাপের ইউনিট

সূত্র

চার্লসের আইনটির আধুনিক সংস্করণে বলা হয়েছে যে কোনও গ্যাসের পরিমাণ এবং তাপমাত্রা সরাসরি সমানুপাতিক।

তাই:

ভি / টি = কে

ভি = গ্যাসের পরিমাণ। টি = কেলভিন তাপমাত্রা (কে)। k = আনুপাতিকতার ধারাবাহিকতা।

ভলিউম ভি ₁ এবং একটি তাপমাত্রা টি _{1 এর জন্য}

কে = ভি ₁ / টি ₁

তেমনি, ভলিউম ভি ₂ এবং একটি তাপমাত্রা টি _{2 এর জন্য}

কে = ভি ₂ / টি ₂

তারপরে, আমাদের কাছে যে দুটি সমীকরণ রয়েছে তার সমান

ভি ₁ / টি ₁ = ভি ₂ / টি ₂

এই সূত্রটি নীচে লেখা যেতে পারে:

ভি ₁ টি ₂ = ভি ₂ টি ₁

ভি _{2 এর} সমাধান করা, সূত্রটি পাওয়া যায়:

ভি ₂ = ভি ₁ টি ₂ / টি ₁

ইউনিট

গ্যাসের ভলিউম লিটারে বা এর যে কোনও উত্পন্ন ইউনিটে প্রকাশ করা যেতে পারে। তেমনিভাবে, ভলিউমটি কিউবিক মিটার বা যে কোনও উত্পন্ন ইউনিটে প্রকাশ করা যেতে পারে। তাপমাত্রা নিখুঁত তাপমাত্রা বা কেলভিন তাপমাত্রায় প্রকাশ করতে হবে।

সুতরাং, যদি কোনও গ্যাসের তাপমাত্রা ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড বা সেলসিয়াস স্কেলে প্রকাশ করা হয়, তাদের সাথে একটি গণনা সম্পাদনের জন্য, তাদের পরিপূর্ণ তাপমাত্রা বা কেলভিনে আনতে 273.15 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের পরিমাণটি তাপমাত্রায় যুক্ত করতে হবে।

যদি তাপমাত্রা ডিগ্রি ফারেনহাইটে প্রকাশ করা হয়, তবে র্যাঙ্কাইন স্কেলে পরম তাপমাত্রায় আনতে 459.67 ºR এই তাপমাত্রায় যুক্ত করতে হবে।

চার্লসের আইনের আরেকটি সুপরিচিত সূত্র, এবং সরাসরি এর বক্তব্যের সাথে সম্পর্কিত, নিম্নলিখিত:

ভি _টি = ভি _বা (1 + টি / 273)

যেখানে ভি _টি হ'ল ভলিউম একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় গ্যাস দ্বারা অধিগ্রহণ করা হয়, লিটার, সেমি ³, ইত্যাদিতে প্রকাশ করা হয়; এবং ভি _{ও 0} হ'ল 0 ডিগ্রি সেলসিয়াসে গ্যাস দ্বারা আটকানো ভলিউম। এর অংশ হিসাবে, টি হ'ল তাপমাত্রা যা ভলিউম পরিমাপ করা হয়, ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (º সি) দিয়ে প্রকাশিত হয়।

এবং পরিশেষে, 273 কেলভিন তাপমাত্রা স্কেলে পরম শূন্যের মান উপস্থাপন করে।

আইন প্রমাণের জন্য পরীক্ষা

পটভূমি

চার্লসের আইন প্রদর্শনের জন্য পরীক্ষাটি স্থাপন করা। সূত্র: গ্যাব্রিয়েল বলিভার।

জলের একটি পাত্রে, যা জল স্নানের কার্য সম্পাদন করে, তার শীর্ষে একটি খোলা সিলিন্ডার স্থাপন করা হয়েছিল, একটি স্রিলারটি সিলিন্ডারের অভ্যন্তরের প্রাচীরের (শীর্ষ চিত্র) লাগানো ছিল।

এই পিস্টন (পিস্টন এবং দুটি কালো ঘাঁটি দিয়ে তৈরি) এতে থাকা গ্যাসের পরিমাণের উপর নির্ভর করে সিলিন্ডারের উপরের বা নীচের দিকে যেতে পারে।

জলীয় স্নানটি বার্নার বা হিটিং প্ল্যান্ট ব্যবহার করে উত্তপ্ত হতে পারে, যা স্নানের তাপমাত্রা বাড়ানোর জন্য প্রয়োজনীয় তাপ সরবরাহ করে এবং তাই স্লিন্ডারের তাপমাত্রা নিমজ্জনকারী সজ্জিত।

পরীক্ষাটি স্থির চাপে চালিত হয়েছিল তা নিশ্চিত করার জন্য একটি নির্ধারিত ভর নিমজ্জকের উপরে স্থাপন করা হয়েছিল। স্নানের তাপমাত্রা এবং সিলিন্ডারটি পানির স্নানের একটি থার্মোমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল।

যদিও সিলিন্ডারে বায়ুর পরিমান প্রদর্শন করার জন্য সম্ভবত কোনও স্নাতক ছিল না, এটি পিস্টনের উপর স্থাপিত ভর এবং সিলিন্ডারের গোড়ার পৃষ্ঠের উচ্চতা পরিমাপ করে অনুমান করা যেতে পারে।

উন্নয়ন

একটি সিলিন্ডারের আয়তন এর উচ্চতা দ্বারা এর বেসের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলকে গুণিত করে প্রাপ্ত হয়। সিলিন্ডার বেসের পৃষ্ঠটি সূত্রটি প্রয়োগ করে পাওয়া যেতে পারে: এস = পাই এক্সআর ² ।

উচ্চতা সিলিন্ডারের গোড়া থেকে পিস্টনের যে অংশে ভর করে তার অংশের দূরত্ব পরিমাপ করে প্রাপ্ত হয়।

হালকা দ্বারা উত্পাদিত উত্তাপের সাথে স্নানের তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে নিমজ্জনকারী সিলিন্ডারের অভ্যন্তরে বাড়তে দেখা গেল। তারপরে, তারা জলীয় স্নানের তাপমাত্রা থার্মোমিটারে পড়েন, যা সিলিন্ডারের অভ্যন্তরের তাপমাত্রার সাথে মিল ছিল।

তারা পরিমাপকের উপরে ভরগুলির উচ্চতাও পরিমাপ করে, পরিমাপ করা তাপমাত্রার সাথে মিলিত বায়ুর পরিমাণ সম্পর্কে অনুমান করতে সক্ষম হয়ে। এইভাবে তারা তাপমাত্রার একাধিক পরিমাপ করে এবং প্রতিটি তাপমাত্রার সাথে সমতুল্য বায়ুর পরিমাণ সম্পর্কে অনুমান করে।

এটির সাহায্যে অবশেষে এটি প্রতিষ্ঠা করা সম্ভব হয়েছিল যে কোনও গ্যাস অধিকৃত আয়তন তার তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। এই উপসংহারটি তথাকথিত চার্লস আইনকে সম্মোহনের অনুমতি দেয়।

শীতে বরফ দিয়ে বেলুন

পূর্ববর্তী পরীক্ষার পাশাপাশি একটি সহজ এবং আরও গুণগত একটি রয়েছে: শীতে বরফের বেলুন on

শীতকালে যদি কোনও হিলিয়াম-ভরা বেলুন একটি উত্তপ্ত ঘরে রাখা হয়, তবে বেলুনটির একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ থাকবে; তবে, পরে যদি এটি কম তাপমাত্রার সাথে বাড়ির বাইরে সরানো হয় তবে এটি লক্ষ্য করা যায় যে হিলিয়াম বেলুনটি সঙ্কুচিত হয়ে চার্লসের আইন অনুসারে এর আয়তন হ্রাস করে।

সমাধান ব্যায়াম

অনুশীলনী 1

এমন একটি গ্যাস রয়েছে যা 25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে 750 সেন্টিমিটার ³ এর ভলিউম দখল করে: চাপটি অবিচ্ছিন্ন রাখলে এই গ্যাসটি 37 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে কি পরিমাণ আয়তন হবে?

তাপমাত্রার একককে কেলভিনে রূপান্তর করা প্রথমে প্রয়োজনীয়:

টি ₁ ডিগ্রি কেলভিন = 25 ডিগ্রি সেলসিয়াস + 273.15 ডিগ্রি = 298.15 কে

টি ₂ ডিগ্রি কেলভিন = 37 ডিগ্রি সেলসিয়াস + 273.15 º সি = 310.15 কে

যেহেতু ভি ₁ এবং অন্যান্য ভেরিয়েবলগুলি জানা গেছে, ভি ₂ নিম্নোক্ত সমীকরণের সাথে সমাধান করা হয় এবং গণনা করা হয়:

ভি ₂ = ভি ₁ · (টি ₂ / টি ₁)

= 750 সেমি ³ (310.15 কে / 298.15 কে)

= 780.86 সেমি ³

অনুশীলন 2

ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে তাপমাত্রা কী হবে যেখানে 3 লিটার গ্যাস উত্তোলন করতে হবে 32 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে, যার পরিমাণটি 3.2 লিটারে প্রসারিত হয়?

আবার ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড ক্যালভিনে রূপান্তরিত হয়:

টি ₁ = 32 ºC + 273.15 ºC = 305.15 কে

এবং আগের অনুশীলনের মতো, আমরা ভি _{2 এর} পরিবর্তে টি _{2 এর} সমাধান করি এবং এটি নীচে গণনা করা হয়:

টি ₂ = ভি ₂ · (টি ₁ / ভি ₁)

= 3,2 এল · (305,15 কে / 3 এল)

= 325.49 কে

তবে বিবৃতিটি ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড চেয়েছে, তাই টি _{2 এর} ইউনিট পরিবর্তন করা হয়েছে:

ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে টি ₂ = 325, 49 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (কে) - 273.15 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (কে)

= 52.34 ºC

অনুশীলন 3

যদি 0º সি তে কোনও গ্যাস 50 সেমি ^{3 এর} আয়তন নিয়ে থাকে তবে এটি 45 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে কোন ভলিউম দখল করবে?

চার্লসের আইনের মূল সূত্র ব্যবহার:

ভি _টি = ভি _বা (1 + টি / 273)

সমস্ত ভেরিয়েবল উপলব্ধ হলে আমরা সরাসরি ভি _টি গণনা করতে এগিয়ে _যাই:

ভি _টি = 50 সেমি ³ + 50 সেমি ³ · (45 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড / 273 º সে (কে))

= 58.24 সেমি ³

অন্যদিকে, উদাহরণ 1 এবং 2 এর কৌশল ব্যবহার করে যদি সমস্যার সমাধান হয় তবে আমাদের তা হবে:

ভি ₂ = ভি ₁ · (টি ₂ / টি ₁)

= 318 কে · (50 সেমি ³ /273 কে)

= 58.24 সেমি ³

ফলাফল, দুটি পদ্ধতি প্রয়োগ করা একই, কারণ শেষ পর্যন্ত তারা চার্লসের আইনের একই নীতির উপর ভিত্তি করে।

অ্যাপ্লিকেশন

বেলুন শুভেচ্ছা

ইচ্ছুক বেলুনগুলি (ইতিমধ্যে পরিচিতিতে উল্লেখ করা হয়েছে) দহনযোগ্য তরল দিয়ে জড়িত একটি টেক্সটাইল উপাদান সরবরাহ করা হয়।

যখন এই উপাদানটিকে আগুন দেওয়া হয়, তখন বেলুনে থাকা বাতাসের তাপমাত্রায় বৃদ্ধি ঘটে, যা চার্লসের আইন অনুসারে গ্যাসের পরিমাণে বৃদ্ধি ঘটায়।

সুতরাং, বেলুনে বাতাসের পরিমাণ বাড়ার সাথে সাথে বেলুনে বাতাসের ঘনত্ব হ্রাস পেয়েছে, যা পার্শ্ববর্তী বাতাসের ঘনত্বের চেয়ে কম হয়ে যায় এবং এ কারণেই বেলুনটি উত্থিত হয়।

পপ-আপ বা টার্কি থার্মোমিটার

তাদের নাম হিসাবে ইঙ্গিত, তারা টার্কি রান্নার সময় ব্যবহৃত হয়। থার্মোমিটারের একটি এয়ার-ভরা পাত্রে একটি idাকনা দিয়ে বন্ধ থাকে এবং এমনভাবে ক্যালিব্রেট করা হয় যাতে সর্বোত্তম রান্নার তাপমাত্রায় পৌঁছানোর পরে, idাকনাটি একটি শব্দ দিয়ে তোলা হয়।

থার্মোমিটারটি টার্কির অভ্যন্তরে স্থাপন করা হয় এবং চুলার অভ্যন্তরে তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে থার্মোমিটারের অভ্যন্তরের বাতাস প্রসারিত হয় এবং এর পরিমাণ বৃদ্ধি করে। তারপরে যখন বাতাসের আয়তন একটি নির্দিষ্ট মান পর্যন্ত পৌঁছে যায়, তখন তিনি থার্মোমিটার উত্তোলনের idাকনাটি তৈরি করেন।

পিং-পং বলগুলির আকার পুনরুদ্ধার করা

পিং-পং বলগুলি তাদের ব্যবহারের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে ওজনে হালকা এবং তাদের প্লাস্টিকের দেয়ালগুলি পাতলা। এর কারণ হ'ল তারা যখন র‌্যাকেটগুলির দ্বারা আঘাত হানেন তখন তারা ত্রুটিযুক্ত হন।

বিকৃত বলগুলি গরম জলে রেখে, অভ্যন্তরের বাতাস উত্তাপিত হয় এবং প্রসারিত হয়, যার ফলে বাতাসের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। এর ফলে পিং-পং বলগুলির প্রাচীর প্রসারিত হয় এবং এগুলি তাদের মূল আকারে ফিরে আসতে দেয়।

রুটি তৈরি

ইয়েস্টগুলি গমের আটাতে সংযুক্ত করা হয় যা রুটি তৈরিতে ব্যবহৃত হয় এবং কার্বন ডাই অক্সাইড গ্যাস উত্পাদন করার ক্ষমতা রাখে।

বেকিংয়ের সময় রুটির তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ বেড়ে যায়। এটি এর কারণেই রুটিটি পছন্দসই পরিমাণে পৌঁছানো অবধি প্রসারিত হয়।

তথ্যসূত্র

1. ক্লার্ক জে। (2013)। অন্যান্য গ্যাস আইন - বয়েলের আইন এবং চার্লসের আইন। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: chemguide.co.uk থেকে
2. স্টারোসাইক অ্যান্ড্রু। (2018)। চার্লস আইন। পুনরুদ্ধার করা হয়েছে: বিজ্ঞানপ্রিম.কম
3. উইকিপিডিয়া। (2019)। চার্লস আইন। পুনরুদ্ধার: en.wikedia.org থেকে
4. হেলম্যানস্টাইন, টড (27 ডিসেম্বর, 2018)। চার্লসের আইনের সূত্র কী? পুনরুদ্ধার করা: চিন্তো ডটকম থেকে
5. অধ্যাপক এন ডি লিওন। (SF)। প্রাথমিক গ্যাস আইন: চার্লস আইন। সি 101 ক্লাস নোট। উদ্ধারকৃত থেকে: iun.edu
6. ব্রিসিও গ্যাব্রিয়েলা। (2018)। চার্লস আইন। উদ্ধার করা হয়েছে: euston96.com থেকে
7. মরিস, জিজি (1974)। জীববিজ্ঞানীদের জন্য ফিজিকোকেমিস্ট্রি। (2 ^দা সংস্করণ)। সম্পাদকীয় রিভার্টে, এসএ