মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের টিউটোরিয়াল

পয়েসুইল সমীকরণ সম্পর্কিত প্রবন্ধ

পোয়াসুইলের সমীকরণটি আবিষ্কার করেন জঁ লুই মারি পোয়াসুইল (১৭৯৯-১৮৬৯)। যেমনটি ব্যাখ্যা করা হয়েছে, প্রতিটি তরলকে একটি আদর্শ তরল হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে। আদর্শ তরলের কোনো সান্দ্রতা নেই। যদি আমরা ধরে নিই যে একটি আদর্শ তরল একটি পাইপের মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত হচ্ছে, তাহলে তরলটির প্রতিটি অংশ একই হারে (v) চলে। আদর্শ তরলের মতো নয়, আমাদের দৈনন্দিন জীবনে ব্যবহৃত বাস্তব তরলের সান্দ্রতা রয়েছে। যেহেতু এর সান্দ্রতা আছে, তাই যখন এটি একটি পাইপের মধ্যে দিয়ে প্রবাহিত হয়, উদাহরণস্বরূপ, তখন তরলটির প্রতিটি অংশের গতি পরিবর্তিত হয়। মাঝখানে থাকা তরলের স্তরটি দ্রুত চলে (v), অন্যদিকে, পাইপের সাথে সংযুক্ত তরলের স্তরটি চলে না (v = 0)। সুতরাং পাইপের মাঝখান থেকে প্রান্ত পর্যন্ত, তরলের প্রতিটি অংশ ভিন্ন ভিন্ন হারে চলে। আপনার বোঝার সুবিধার জন্য, নিচের ছবিটি দেখুন।

আরও পড়ুন

বিভিন্ন প্রকারের তরল ও গ্যাসীয় পদার্থের সান্দ্রতার মাত্রা ভিন্ন ভিন্ন হয়ে থাকে। সান্দ্রতা হলো কোনো তরল পদার্থের অণুগুলোর মধ্যকার ঘর্ষণ। সুতরাং, যখন তরল প্রবাহিত হয়, তখন এই অণুগুলো ঘর্ষণ সৃষ্টি করে। তরল পদার্থে, সান্দ্রতা সৃষ্টি হয় সংসক্তি বলের (একই ধরনের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল) কারণে। অপরদিকে, গ্যাসীয় পদার্থে সান্দ্রতা সৃষ্টি হয় অণুগুলোর মধ্যকার সংঘর্ষের ফলে।

তরল পদার্থ সহজে প্রবাহিত হয়, যেমন জল। বিপরীতভাবে, ঘন পদার্থ সহজে প্রবাহিত হয় না, যেমন লুব্রিকেন্ট। একটি আনত তলে জল এবং লুব্রিকেন্ট ঢেলে আপনি এটি প্রমাণ করতে পারেন। জল তেলের চেয়ে দ্রুত প্রবাহিত হয়। তরলের সান্দ্রতার মাত্রা তাপমাত্রার উপরও নির্ভর করে। তরলের তাপমাত্রা যত বেশি হয়, তরলটি তত কম সান্দ্র হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন একজন মা রান্নাঘরে মাছ ভাজেন, তখন রান্নার তেল যা প্রথমে ঘন হয়ে যায়, গরম হলে তা আরও তরল হয়ে যায়। বিপরীতভাবে, গ্যাসীয় পদার্থের তাপমাত্রা যত বেশি হয়, গ্যাসীয় পদার্থটি তত ঘন হয়।

আরও পড়ুন

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।

আরও পড়ুন

আপনি কি কখনো সাবানের বুদবুদ খেলেছেন? সাবানের বুদবুদ গোল। মজার। ফুঁ দিয়ে ফোলানো যায়। ওড়ার পর সাবানের বুদবুদগুলো ফেটে যায়। বাহ্, কী মজা, ছোটবেলার খেলা। সাবানের বুদবুদ গোল হয় কেন?

সকালে ঘুম থেকে উঠে বাড়ির চারপাশের পাতাগুলো খেয়াল করুন। পাতাগুলোতে লেগে থাকা শিশিরবিন্দুগুলো লক্ষ্য করুন। ব্যাপারটা অদ্ভুত; শিশিরবিন্দু তো গোলাকার হয়। এটা কী করে সম্ভব?

পৃষ্ঠটান সৃষ্টি হয় কারণ তরলের পৃষ্ঠতল সংকুচিত হতে চায়, ফলে পৃষ্ঠটিকে একটি পাতলা পর্দার মতো দেখায়। এটি পানির অণুগুলোর মধ্যকার সংসক্তি বল দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই ব্যাখ্যাটি আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য, নিচের চিত্রটি বিবেচনা করুন। আমরা একটি পাত্রে থাকা তরলটি পর্যালোচনা করি।

আরও পড়ুন

আর্কিমিডিসের নীতি সম্পর্কিত প্রবন্ধ

বিশাল ভরের একটি জাহাজ ডোবে না, অথচ ছোট আকারের একটি পাথর ডুবে যেতে পারে। এর কারণ কী? প্লবতার ধারণা এবং আর্কিমিডিসের নীতি বুঝলে এর উত্তরটি খুবই সহজ।

দৈনন্দিন জীবনে আমরা দেখতে পাই যে, কোনো তরলে ডোবানো বস্তুর, যেমন পাথরের, ওজন তরলের বাইরে থাকা বস্তুর ওজনের চেয়ে কম হয়। মাটি থেকে একটি পাথর তোলা আপনার কাছে কঠিন মনে হতে পারে, কিন্তু সেই একই পাথর সমুদ্রের তলদেশ থেকে অনায়াসে উঠে আসে। এর কারণ হলো প্লবতা বল। বিভিন্ন গভীরতায় তরলের চাপের পার্থক্যের কারণে প্লবতা সৃষ্টি হয়। গভীরতা বাড়ার সাথে সাথে তরলের চাপও বাড়ে; তরল যত ঘন হয়, তার চাপও তত বেশি হয়। যখন কোনো বস্তুকে তরলে ডোবানো হয়, তখন বস্তুটির উপরের এবং নিচের অংশের তরলের মধ্যে চাপের পার্থক্য তৈরি হয়। বস্তুটির উপরের অংশের তরলের চেয়ে নিচের অংশের তরলের চাপ বেশি থাকে।

আরও পড়ুন

প্যাসকেলের নীতি সম্পর্কে নিবন্ধ

একটি গাড়ি তুলতে হাইড্রোলিক লিফটের কার্যপ্রণালী কীভাবে ব্যবহৃত হয়? গাড়ির গতি কমাতে ব্যবহৃত হাইড্রোলিক ব্রেকের কার্যপ্রণালী কী? এটি বোঝার জন্য প্যাসকেলের নীতি শিখুন।

প্রতিটি তরল পদার্থই তার সংস্পর্শে থাকা সমস্ত বস্তুর উপর সর্বদা চাপ প্রয়োগ করে। আমরা গ্লাসে যে জল রাখি, তা কাচের দেয়ালের উপর চাপ সৃষ্টি করে। একইভাবে, যদি আমরা সুইমিং পুলে বা সমুদ্রের জলে স্নান করি, তবে পুলের জল বা সমুদ্রের জলও আমাদের সমগ্র শরীরের উপর চাপ প্রয়োগ করে।

আরও পড়ুন

তরল পদার্থের চাপ সম্পর্কিত নিবন্ধ

পদার্থবিজ্ঞানে , চাপকে একক ক্ষেত্রফলের উপর প্রযুক্ত বল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যেখানে বলের দিকটি পৃষ্ঠতলের সাথে লম্ব। গাণিতিকভাবে, চাপকে P = F / A সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়, যেখানে P = চাপ, F = বল এবং A = পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল। বলের (F) একক হলো নিউটন (N), এবং ক্ষেত্রফলের একক হলো বর্গমিটার (m² ⁾ । যেহেতু চাপ হলো একক ক্ষেত্রফলের উপর প্রযুক্ত বল, তাই চাপের একক হলো N/m² ^{। N/ m²-} এর অপর নাম হলো প্যাসকেল (Pa)। ব্লেইজ প্যাসকেলকে সম্মান জানাতে চাপের একক হিসাবে প্যাসকেল ব্যবহার করা শুরু হয়েছিল।

আরও পড়ুন

ঘনত্ব এবং আপেক্ষিক গুরুত্ব সম্পর্কে নিবন্ধ

ঘনত্ব

কোনো পদার্থের একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো ঘনত্ব। ঘনত্ব হলো ভর ও আয়তনের অনুপাত। গাণিতিকভাবে লেখা হয়:

ρ = মি / ভি

ρ (রো) একটি গ্রিক অক্ষর যা সাধারণত ঘনত্ব প্রকাশ করতে ব্যবহৃত হয়, m হলো ভর এবং V হলো আয়তন। একটি সমসত্ত্ব তরলের ঘনত্ব একটি সমসত্ত্ব কঠিন পদার্থের ঘনত্ব থেকে ভিন্ন হয়। উদাহরণস্বরূপ, লোহার প্রতিটি অংশের ঘনত্ব একই। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে, ভূপৃষ্ঠ থেকে বায়ুমণ্ডল যত উপরে থাকে, এর ঘনত্ব তত কম হয়, অন্যদিকে সমুদ্রের জলের ক্ষেত্রে, সমুদ্রের জল যত গভীর হয়, এর ঘনত্ব তত বেশি হয়। একটি সমসত্ত্ব তরলের ঘনত্ব তাপমাত্রা এবং চাপের মতো পরিবেশগত কারণগুলির উপর নির্ভর করতে পারে।

আরও পড়ুন

বার্নুলির নীতি এবং বার্নুলির সমীকরণের প্রয়োগ সম্পর্কিত প্রবন্ধ

টরিচেলির উপপাদ্য

বার্নুলির সমীকরণের একটি ব্যবহার হলো কোনো পাত্রের তলদেশ থেকে তরলের নির্গমন গতিবেগ নির্ণয় করা (চিত্র দেখুন)।

আমরা বিন্দু ১ (পাত্রের পৃষ্ঠ) এবং বিন্দু ২ (ছিদ্রের পৃষ্ঠ)-এ বার্নুলির সমীকরণ প্রয়োগ করি। যেহেতু পাত্রের তলার ছিদ্রের ব্যাস পাত্রের ব্যাসের চেয়ে অনেক ছোট, তাই পাত্রের পৃষ্ঠে তরলের গতিবেগ শূন্য (v₁ = 0) ধরা হয় _। পাত্রের পৃষ্ঠ এবং ছিদ্রের পৃষ্ঠ খোলা থাকে, ফলে চাপ বায়ুমণ্ডলীয় চাপের সমান হয় (P₁ ₌ P₂ ₎ । সুতরাং, এই ক্ষেত্রে বার্নুলির সমীকরণটি হলো:

আরও পড়ুন

বার্নুলির নীতি এবং বার্নুলির সমীকরণ সম্পর্কিত প্রবন্ধ

যখন আমরা মোটরবাইক চালাই, আমাদের পরা পোশাক উল্টো দিকে ফুলে ওঠে। কখনও কখনও, জোরে বাতাস বইলে দরজাটা নিজে থেকেই বন্ধ হয়ে যেতে পারে। যদিও বাতাস ঘরের বাইরে বয়, অথচ দরজাটা ঘরের ভেতরেই থাকে।

বার্নুলির নীতি ব্যবহার করে এটি ব্যাখ্যা করা যায়। ড্যানিয়েল বার্নুলি (১৭০০-১৭৮২) এমন একটি নীতি আবিষ্কার করেছিলেন যা উপরোক্ত ঘটনাটি ব্যাখ্যা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

বার্নউলির নীতি

আরও পড়ুন