আপনি কি কখনো মোমবাতি দেখেছেন? আশা করি আপনি এটি ব্যবহার করবেন। মোমবাতি জ্বলার সময় আমরা একটি আকর্ষণীয় ঘটনা দেখতে পাই। জ্বলন্ত মোমবাতির সলতের নিচের অংশটি সাধারণত গলিত মোম দিয়ে ভেজা থাকে (সলতের উপরে)। সলতের উপরে গলিত মোমের উপস্থিতি বোঝায় যে মোমবাতিটি দীর্ঘ সময় ধরে জ্বলতে পারে। কী কারণে গলিত মোম জ্বলন্ত সলতের দিকে উপরের দিকে উঠে আসে? আমরা টর্চের ক্ষেত্রেও একই ঘটনা লক্ষ্য করতে পারি।
আমাদের জীবনের অনেক আকর্ষণীয় ঘটনা মোমবাতি এবং তেলের প্রদীপে ঘটে যাওয়া ঘটনার সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ। মনে হয় যেন তরলটির পা আছে, যা এটিকে উপরের দিকে উঠতে সাহায্য করে। আপনি কি এটি বৈজ্ঞানিকভাবে ব্যাখ্যা করতে পারেন? পদার্থবিজ্ঞানের একটি ধারণা যা মোমবাতি, তেলের প্রদীপ এবং এই জাতীয় আরও অনেক ঘটনা ব্যাখ্যা করতে পারে, তা হলো কৈশিকতা।
সংহতি এবং আনুগত্য বল
সংশক্তি হলো একই পদার্থের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল, অন্যদিকে ভিন্ন পদার্থের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বলকে আসঞ্জন বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি আমরা একটি গ্লাসে জল ঢালি, তাহলে সংশক্তি ঘটে যখন জলের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে, অন্যদিকে আসঞ্জন ঘটে যখন জলের অণু এবং গ্লাসের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে।
স্পর্শ কোণ
কৈশিকতার ধারণায় প্রবেশ করার আগে, আমাদের প্রথমে বুঝতে হবে কীভাবে আসঞ্জন এবং সংঞ্জন বল কৈশিকতাকে প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি গ্লাসে থাকা তরলের কথা ভাবুন। যখন তরল অণুগুলোর সংঞ্জন বল আসঞ্জন বলের (তরল অণু এবং গ্লাসের অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ বল) চেয়ে বেশি শক্তিশালী হয়, তখন তরলের পৃষ্ঠভাগ উপরের দিকে বেঁকে যায়। এর একটি উদাহরণ হলো যখন একটি গ্লাসে জল থাকে। সাধারণত বলা হয় যে জল গ্লাসের পৃষ্ঠকে ভিজিয়ে দেয়। বিপরীতভাবে, যদি আসঞ্জন বল বেশি শক্তিশালী হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠভাগ নিচের দিকে বেঁকে যায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি গ্লাসে পারদ থাকে।
বক্ররেখা দ্বারা গঠিত কোণকে স্পর্শ কোণ বলা হয়। যখন তরলের সংসক্তি বল আসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তখন গঠিত স্পর্শ কোণ সাধারণত ৯০° এর কম হয়।o (চিত্র ক)। বিপরীতক্রমে, যদি আসঞ্জন বল তরলের সংসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তাহলে সৃষ্ট স্পর্শ কোণ ৯০° অপেক্ষা বৃহত্তর হয়।o (চিত্র খ)। আসঞ্জন ও সংঞ্জন বল তাত্ত্বিকভাবে গণনা করা কঠিন, কিন্তু স্পর্শ কোণ পরিমাপ করা যায়। কৈশিকতার সাথে এর সম্পর্ক কী?
কৈশিকতার ধারণা
যদি কোনো তরলের সংসক্তি বল আসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠভাগ উপরের দিকে বেঁকে যাবে। যখন আমরা একটি সরু নল বা পাইপ (পাত্রের চেয়ে কম ব্যাসের পাইপ) প্রবেশ করাই, তখন তরলের একটি উঁচু অংশ তৈরি হয়। অন্য কথায়, পাত্রের তরল পাইপের স্তম্ভের মধ্য দিয়ে উপরে ওঠে। এর কারণ হলো, নলের দেয়াল বরাবর মোট পৃষ্ঠটান বল উপরের দিকে কাজ করে। একটি তরল সর্বোচ্চ যে উচ্চতায় পৌঁছাতে পারে, তা হলো যখন পৃষ্ঠটান বল পাইপের ভেতরের তরলের ওজনের সমান বা তার সমান হয়। সুতরাং, তরল কেবল সেই উচ্চতা পর্যন্তই উঠতে পারে যেখানে পৃষ্ঠটান বল পাইপের ভেতরের তরলের ওজনের দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ হয়।
বিপরীতভাবে, যদি তরলের সংসক্তি বলের চেয়ে আসঞ্জন বল বেশি হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠদেশ নিচের দিকে বেঁকে যাবে। যখন আমরা একটি সরু নল বা পাইপ (পাত্রের চেয়ে কম ব্যাসের একটি পাইপ) প্রবেশ করাই, তখন তরলের একটি নিম্ন অংশ তৈরি হবে (নীচের চিত্রটি দেখুন)।
এই প্রভাবটি কৈশিক সঞ্চালন বা কৈশিকতা নামে পরিচিত এবং এই সরু নলগুলোকে কৈশিক নল বলা হয়। উল্লেখ্য যে, আমাদের ক্ষুদ্রতম রক্তনালীগুলোকেও কৈশিক নল বলা যেতে পারে, কারণ এই ক্ষুদ্র নালীগুলোতেও রক্ত সঞ্চালন কৈশিক প্রভাবের কারণেই ঘটে থাকে। একইভাবে, সলতের মধ্য দিয়ে গলিত মোম বা কেরোসিনের ওপরে ওঠার ঘটনাটিও লক্ষণীয়। অধিকন্তু, ক্ষুদ্র জাইলেম নালীর মাধ্যমে মূল থেকে পাতায় জল ও পুষ্টি পরিবহনে কৈশিকতা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে বলে মনে করা হয়। কৈশিকতা ছাড়া বৃষ্টি বা সেচের পর মাটির উপরিভাগ সঙ্গে সঙ্গে শুকিয়ে যেত। কৈশিকতার আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব হলো মাটির কণাগুলোর মধ্যবর্তী ফাঁকে জল ধরে রাখা।
কৈশিক সমীকরণ
একটি কৈশিক নলের স্তম্ভের মধ্য দিয়ে উঠে আসা জলের উচ্চতা আমরা কীভাবে নির্ণয় করতে পারি? স্তম্ভের মধ্যে তরলটিকে ওপরে উঠতে দেখা যায়। 
একটি কৈশিক নলের ব্যাসার্ধ r এবং উচ্চতা h। তরলকে h উচ্চতায় ধরে রাখার ক্ষেত্রে যে বলটি ভূমিকা পালন করে, তা হলো পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব দিকের উপাংশ: F cos θ।
কৈশিক নলের মুখ খোলা, তাই তরলের পৃষ্ঠের উপর বায়ুমণ্ডলীয় চাপ প্রযুক্ত হয়। তরল এবং নলের মধ্যে সংস্পর্শ পৃষ্ঠের দৈর্ঘ্য হলো 2πr (বৃত্তের পরিধি)। সুতরাং, সংস্পর্শ পৃষ্ঠ বরাবর ক্রিয়াশীল পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশের মান হলো:
যদি তরল পৃষ্ঠের ঊর্ধ্বমুখী বক্রতা উপেক্ষা করা হয়, তবে পাইপের মধ্যে থাকা তরলের আয়তন হবে:
তরলের আয়তন = নলের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল × তরলের উচ্চতা
V = A h
V = (π r2) h
যদি কৈশিক নলের মধ্যে থাকা তরল স্তম্ভের ওজনের সাথে পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশ ভারসাম্যপূর্ণ হয়, তবে তরলটি আর উপরে উঠতে পারে না। অন্য কথায়, তরলটি তার সর্বোচ্চ উচ্চতায় পৌঁছাবে, যখন পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশ h উচ্চতায় থাকা তরলের ওজনের সাথে ভারসাম্যপূর্ণ হবে। পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশটি হলো:
F = γ 2 π r cos θ
অপরদিকে, কৈশিক নলে থাকা তরলের ওজন হলো:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ ( π r2 h) g
যখন তরলটি তার সর্বোচ্চ উচ্চতায় (h) পৌঁছায়, তখন পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশ অবশ্যই কৈশিক নলের মধ্যে থাকা তরলের ওজনের সমান হতে হবে। গাণিতিকভাবে, এটি লেখা হয়:
এই সমীকরণটিই আমরা খুঁজছি। যদি আপনি কোনো তরল স্তম্ভের উচ্চতা নির্ণয় করতে চান, তবে এই সমীকরণটি ব্যবহার করুন।
