সান্দ্রতা

তরল এবং গ্যাসীয় উভয় প্রকার পদার্থেরই সান্দ্রতার মাত্রা বিভিন্ন হয়ে থাকে। সান্দ্রতা মূলত কোনো তরল পদার্থের অণুগুলোর মধ্যকার ঘর্ষণ বল। তরল পদার্থ প্রবাহিত হওয়ার সময় এর অণুগুলো একে অপরের সাথে ঘষা খায়। তরল পদার্থের ক্ষেত্রে, সান্দ্রতা সৃষ্টি হয় সংসক্তির (একই ধরনের অণুগুলোর মধ্যে আকর্ষণ) কারণে। গ্যাসীয় পদার্থের ক্ষেত্রে, সান্দ্রতা সৃষ্টি হয় অণুগুলোর মধ্যে সংঘর্ষের ফলে।

তরল পদার্থ সাধারণত সহজে প্রবাহিত হয়, যেমন জল। এর বিপরীতে, ঘন পদার্থ সহজে প্রবাহিত হয় না, যেমন রান্নার তেল, মধু ইত্যাদি। একটি ঢালু মেঝেতে জল এবং রান্নার তেল ঢেলে আপনি এটি প্রমাণ করতে পারেন। জল অবশ্যই রান্নার তেল বা মধুর চেয়ে দ্রুত প্রবাহিত হবে। তরলের সান্দ্রতা তাপমাত্রার উপরও নির্ভর করে। তরলের তাপমাত্রা যত বেশি হয়, তার সান্দ্রতা তত কমে যায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন একজন মা রান্নাঘরে মাছ ভাজেন, তখন প্রাথমিকভাবে ঘন রান্নার তেল গরম হলে আরও তরল হয়ে যায়। এর বিপরীতে, গ্যাসের তাপমাত্রা যত বেশি হয়, গ্যাসটি তত বেশি সান্দ্র হয়ে ওঠে।

সান্দ্রতা সহগ

তরলের সান্দ্রতাকে η (ইটা) প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয়। η = সান্দ্রতা সহগ। সুতরাং, কোনো তরলের সান্দ্রতার মাত্রা তার সান্দ্রতা সহগের মাধ্যমে প্রকাশ করা হয়।

দুটি পাতের মধ্যে তরলের একটি পাতলা স্তর রাখা হয়। সংশক্তি হলো একই ধরনের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল, অন্যদিকে আসঞ্জন হলো ভিন্ন ধরনের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল। আসঞ্জন বল পাত এবং পাতের সাথে লেগে থাকা তরলের স্তরের মধ্যে কাজ করে (তরলের অণুগুলো এবং পাতের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে)। সংশক্তি বল তরলের স্তরগুলোর মধ্যে কাজ করে (তরলের অণুগুলো পরস্পরকে আকর্ষণ করে)।

শুরুতে, প্লেট এবং তরল স্তরটি স্থির থাকে (চিত্র ১)। এরপর, উপরের প্লেটটিকে ডানদিকে টানা হয় (চিত্র ২)। নিচের প্লেটটিকে টানা হয় না (নিচের প্লেটটি স্থির থাকে)। টান বলের মান এমনভাবে সমন্বয় করা হয় যাতে উপরের প্লেটটি একটি ধ্রুব গতিতে (v ধ্রুবক) ডানদিকে সরে যায়। যেহেতু প্লেটের কিনারা এবং প্লেটের সাথে লেগে থাকা তরলের অংশের মধ্যে একটি আসঞ্জন বল কাজ করে, তাই প্লেটের নিচের তরলও ডানদিকে সরে যায়। যেহেতু তরলের অণুগুলোর মধ্যে একটি সংঞ্জন বল রয়েছে, তাই ডানদিকে সরে যাওয়া তরলটি নিচের তরলকে আকর্ষণ করে।

উপরের তরল অংশটি নীচের তরলকে ডানদিকে সরে যেতে টানে, বিপরীতভাবে নীচের তরল অংশটি উপরের তরলকে ধরে রাখে, তাই তরলের গতি পরিবর্তিত হয়। উপরের তরল অংশটি বেশি গতিতে (v) চলে, নীচের তরলটি কম গতিতে (v) চলে, এবং এভাবেই চলতে থাকে। সুতরাং v যত কম হয়, গতি তত ক্ষুদ্র হয়। অন্য কথায়, l পর্যন্ত তরল স্তরের বেগ উপর থেকে নীচে নিয়মিতভাবে পরিবর্তিত হয়।

তরল স্তরের বেগের পরিবর্তন (v)-কে যে দূরত্বে পরিবর্তনটি ঘটে (l) তা দিয়ে ভাগ করলে পাওয়া যায় v/l। v/l-কে বেগের নতি (velocity gradient) বলা হয়। টান বলের (F) কারণে উপরের পাতটি নড়াচড়া করতে পারে। কোনো নির্দিষ্ট তরলের ক্ষেত্রে, প্রয়োজনীয় টান বলের মান পাতের সাথে সংযুক্ত তরলের ক্ষেত্রফল (A) এবং তরলের গতি (v)-র সমানুপাতিক এবং দূরত্ব l-এর ব্যস্তানুপাতিক। গাণিতিকভাবে, এটিকে নিম্নরূপে লেখা যায়:

সান্দ্রতা সহগ সূত্র

পূর্বে ব্যাখ্যা করা হয়েছিল যে, পাতলা তরল সাধারণত সহজে প্রবাহিত হয়, অপরদিকে ঘন তরলের প্রবাহিত হতে কষ্ট হয়। কোনো তরলের সান্দ্রতা তার সান্দ্রতা সহগ দ্বারা প্রকাশ করা হয়। তরল যত ঘন হয়, তত বেশি টান বলের প্রয়োজন হয়। এক্ষেত্রে, টান বল সান্দ্রতা সহগের সমানুপাতিক। গাণিতিকভাবে, এটি নিম্নরূপে লেখা যেতে পারে:

তথ্য :

η = সান্দ্রতা সহগ

F = বল

l = দূরত্ব

A = পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল

v = গতি

∝ = সমানুপাতিক

সান্দ্রতা সহগের আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি (SI) হলো Ns/m² ⁼ Pa.s (প্যাসকেল সেকেন্ড)। সান্দ্রতা সহগের CGS একক (সেন্টিমিটার গ্রাম সেকেন্ড) হলো dyn.s/cm² ⁼ পয়েজ (P)। সান্দ্রতা প্রায়শই সেন্ট্রিপয়েজ (cP) এককেও প্রকাশ করা হয়। ১ cP = ১/১০০ P। ফরাসি বিজ্ঞানী, প্রয়াত জঁ লুই মারি পয়েসুই (উচ্চারণ: পওয়া-জু-ইয়া)-এর স্মরণে পয়েজ এককটি ব্যবহৃত হয়।

১ পয়েজ = ১ ডাইন.সেকেন্ড/সেমি² ⁼ ১০⁻¹ ^{নিউটনসেকেন্ড} / ^{মিটার²}