সংহতি এবং আসঞ্জন বল
সংশক্তি বল হলো একই পদার্থের অণুগুলোর মধ্যেকার আকর্ষণ বল, অন্যদিকে ভিন্ন পদার্থের অণুগুলোর মধ্যেকার আকর্ষণ বলকে আসঞ্জন বল বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, আমরা একটি গ্লাসে জল ঢালি। যখন জলের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে তখন সংশক্তি বল ঘটে, অন্যদিকে যখন জলের অণু এবং গ্লাসের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে তখন আসঞ্জন বল ঘটে।
যোগাযোগ কোণ
কৈশিকতার ধারণা শেখার আগে, আমাদের প্রথমে বুঝতে হবে কৈশিকতার উপর আসঞ্জন বল এবং সংঞ্জন বলের প্রভাব কেমন। উদাহরণস্বরূপ, আমরা একটি গ্লাসের তরল পর্যালোচনা করতে পারি। যখন তরল অণুর সংঞ্জন বল আসঞ্জন বলের (তরল অণু এবং গ্লাসের অণুর মধ্যেকার আকর্ষণ বল) চেয়ে শক্তিশালী হয়, তখন তরলের পৃষ্ঠ একটি ঊর্ধ্বমুখী বক্রতা তৈরি করে। এর একটি উদাহরণ হলো যখন একটি গ্লাসে জল থাকে। সাধারণত বলা হয় যে জল গ্লাসের পৃষ্ঠকে শোষণ করে। বিপরীতভাবে, যদি আসঞ্জন বল বেশি শক্তিশালী হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠটি নিম্নমুখী বক্রতা তৈরি করবে। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি গ্লাসে পারদ থাকে।
বক্ররেখা দ্বারা গঠিত কোণকে সংস্পর্শ কোণ বলা হয়। যখন তরলের আসঞ্জন বল আসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তখন সৃষ্ট সংস্পর্শ কোণ সাধারণত ৯০° অপেক্ষা ছোট হয়।o (চিত্র ক)। বিপরীতক্রমে, যদি আসঞ্জন বল তরলের সংসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তবে সৃষ্ট স্পর্শ কোণ ৯০° অপেক্ষা বৃহত্তর হয়।o (চিত্র খ)। আসঞ্জন বল এবং সংসঞ্জন বল তাত্ত্বিকভাবে গণনা করা কঠিন, কিন্তু স্পর্শ কোণ পরিমাপ করা যায়। এর সাথে কৈশিকতার সম্পর্ক কী?
কৈশিকতা ধারণা
যদি তরলের সংসক্তি বল আসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠদেশ উপরের দিকে কুঁচকে যাবে। যখন আমরা একটি সরু নল বা পাইপ (এমন একটি পাইপ যার ব্যাস পাত্রের চেয়ে ছোট) প্রবেশ করাই, তখন পাত্রের তরল পাইপের 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 হয়। সুতরাং, তরল কেবল সেই উচ্চতা পর্যন্তই উঠতে পারে যেখানে পৃষ্ঠটান বল পাইপের ভেতরের তরলের ওজনের সাথে ভারসাম্যপূর্ণ থাকে।
বিপরীতভাবে, যদি আসঞ্জন বল তরলের সংসঞ্জন বলের চেয়ে বেশি হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠদেশ নিচের দিকে বেঁকে যাবে। যখন আমরা একটি পাতলা নল বা পাইপ (পাত্রের চেয়ে কম ব্যাসের একটি পাইপ) প্রবেশ করাই, তখন এটি তরলের একটি নিম্ন অংশ তৈরি করবে (নীচের ছবিটি দেখুন)।
এই প্রভাবটি কৈশিক নামে পরিচিত, এবং এই সরু নলটিকে কৈশিক নালী বলা হয়। মনে রাখবেন যে আমাদের ক্ষুদ্রতম রক্তনালীগুলোকেও কৈশিক নালী বলা যেতে পারে, কারণ ছোট রক্তনালীগুলোতেও রক্ত সঞ্চালন কৈশিক প্রক্রিয়ার প্রভাবেই ঘটে থাকে। একইভাবে, অক্ষের মধ্য দিয়ে মোম বা কেরোসিনের গলে উপরে ওঠার ঘটনাও ঘটে। এছাড়াও, জাইলেম নালীর মাধ্যমে মূল থেকে পাতায় জল এবং পুষ্টিকর পদার্থ পরিবহনেও কৈশিক প্রক্রিয়া একটি অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে বলে মনে করা হয়। যদি কৈশিক প্রক্রিয়া না থাকে, তবে বৃষ্টির পর মাটির উপরিভাগ সঙ্গে সঙ্গে শুকিয়ে যাবে। কৈশিক প্রক্রিয়ার আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব হলো মাটির কণাগুলোর মধ্যবর্তী ফাঁকে জল ধরে রাখা।
কৈশিক সমীকরণ
কৈশিক নলের স্তম্ভের মধ্য দিয়ে ওঠা জলের উচ্চতা আমরা কীভাবে নির্ণয় করতে পারি? r ব্যাসার্ধের কৈশিক নলের স্তম্ভে তরলটি h উচ্চতা পর্যন্ত ওঠে। h উচ্চতায় তরলটিকে ধরে রাখার জন্য ক্রিয়াশীল বলটি হলো পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব দিকের উপাংশ: F cos θ।
কৈশিক নলের মুখ খোলা থাকায় তরলের পৃষ্ঠে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ থাকে। তরল এবং নলের মধ্যবর্তী স্পর্শ পৃষ্ঠের দৈর্ঘ্য হলো 2πr (পরিধি)। সুতরাং, স্পর্শ পৃষ্ঠ বরাবর ক্রিয়াশীল পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশগুলোর মান হলো:
F = পৃষ্ঠটান বল, γ = পৃষ্ঠটান, r = কৈশিক নলের ব্যাসার্ধ, θ = স্পর্শ কোণ
যদি উপরের দিকে বাঁকানো পৃষ্ঠটি উপেক্ষা করা হয়, তবে পাইপের মধ্যে থাকা তরলের আয়তন হলো:
তরলের আয়তন = নলের পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল - তরলের উচ্চতা
V = A h
V = (π r 2 ) 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, যদি পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশ তরলের ওজনের সাথে ভারসাম্যপূর্ণ হয়, তবে তরলটি তার সর্বোচ্চ উচ্চতা h-এ পৌঁছাবে। পৃষ্ঠটান বলের উল্লম্ব উপাংশটি হলো:
F = γ 2 π r cos θ
অন্যদিকে কৈশিক নলে থাকা তরলের ওজন হলো:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 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 হলো:
এই সমীকরণটিই আমরা খুঁজছি। আপনি যদি তরল স্তম্ভের উচ্চতা নির্ণয় করতে চান, তবে এই সমীকরণটি ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করুন।
