এই নিবন্ধে, আমরা বিভিন্ন অবস্থার অন্তর্দৃষ্টি গ্রহণ করে স্ফুটনাঙ্ক এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক নিয়ে চিন্তা করব।
ঠিক একটি গলনাঙ্কের মতো, তরলের স্ফুটনাঙ্ক হল একটি তাপমাত্রা যা তরল দ্বারা অর্জিত তাপ শক্তি প্রয়োগের ফলে তরল থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিণত হয়।
স্ফুটনাঙ্ক এবং তাপমাত্রা সম্পর্ক
তরলের স্ফুটনাঙ্ক এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক ক্লসিয়াস - ক্ল্যাপেয়ারন সমীকরণ দ্বারা দেওয়া হয়:-
যেখানে টি2 একটি তাপমাত্রা যেখানে তরল ফুটতে শুরু করে
T1 তরলের স্ফুটনাঙ্ক
R হল একটি আদর্শ গ্যাস ধ্রুবক যা 8.314 J/mol K এর সমান
P হল a একটি তরল বাষ্প চাপ
P0 টি এর সাথে সম্পর্কিত একটি চাপ2
Δএইচবাষ্প একটি তরল বাষ্পীকরণ একটি তাপ
ক্লসিয়াস – ক্ল্যাপেয়ারন সমীকরণটি তাপমাত্রা এবং চাপের অবস্থার মধ্যে সম্পর্ককে উপস্থাপন করে ফেজ ভারসাম্যের রেখা বরাবর।
আমরা উপরের সমীকরণ থেকে স্ফুটনাঙ্কের সমীকরণ লিখতে পারি
T1=1/টি2-R ln P/P0 ΔHবাষ্প -1
যা অনুসারে, তরলের স্ফুটনাঙ্ক সরাসরি তরলের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।
বাষ্পীভবনের তাপ হল তাপমাত্রা স্থির রেখে বাষ্পে রূপান্তরিত করার জন্য তরলের একক আয়তনে সরবরাহ করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপ শক্তির পরিমাণ।
আরও পড়ুন 15+ তেজস্ক্রিয় শক্তি থেকে তাপ শক্তির উদাহরণ: বিস্তারিত ব্যাখ্যা.
উদাহরণ: বায়ুমণ্ডলীয় চাপে রাখা জলের সাথে লবণের মিশ্রণের স্ফুটনাঙ্ক গণনা করুন। মিশ্রণের ফুটন্ত তাপমাত্রা 110 ডিগ্রি সেলসিয়াস এবং বাষ্পের চাপ 4.24 atm। বাষ্পীভবনের তাপ হল 3420 J/g.
প্রদত্ত: টি = 1100 C
R = 8.314 J/mol K
P = 4.24 atm
P0 =1 এটিএম
Δএইচবাষ্প=3420 জে/জি
সার্জারির স্ফুটনাঙ্ক তরল সম্পর্ক দ্বারা দেওয়া হয়
TB=1/T – R ln P/P0 Δএইচবাষ্প-1
যেখানে টিB সমাধানের একটি ফুটন্ত বিন্দু।
উপরের সমীকরণে সমস্ত মান সন্নিবেশ করান, আমাদের আছে,
TB=1/110 – 8.314 ln 4.24/1 3420 -1
=1/110-8.314*1.445 * 3420-1
=9.09-3.51 * 10-3-1
=(5.58*10-3 )-1
= 103 * 5.58
=179.21 সে
এটি লবণ এবং জলের মিশ্রণের ফুটন্ত।
সার্জারির ফুটন্ত পয়েন্ট তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে এবং তরল বাষ্পীকরণের তাপ। উচ্চ উচ্চতায়, পানি ফুটতে যে সময় লাগে পানি ফুটতে স্বাভাবিক সময়ের চেয়ে কম, এর কারণ হল উঁচু পাহাড়ি এলাকায় চাপ বেশি এবং তাই কম তাপমাত্রায় পানি ফুটে।
আরও পড়ুন সমালোচনামূলক, প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী সহ দৈনিক জীবনে বাষ্পীভবনের 20 টির উদাহরণ.
স্ফুটনাঙ্ক এবং সমালোচনামূলক তাপমাত্রা
তরলে সরবরাহকৃত তাপ শক্তি বাড়ার সাথে সাথে তরলের তাপমাত্রাও বেড়ে যায়। এই তাপ শক্তির প্রয়োজন পরমাণুর মধ্যকার সমযোজী বন্ধনগুলি ভেঙে যাওয়ার জন্য যা তরলের পর্যায়কে বায়বীয়তে রূপান্তর করার জন্য অপরিহার্য।
একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে, তরল দ্বারা অর্জিত তাপমাত্রা তার পর্যায় পরিবর্তন করার জন্য যথেষ্ট হয় তাকে সমালোচনামূলক তাপমাত্রা বলে। এই সময়ে, তরলের তাপমাত্রা আর বাড়ে না এবং তরল ফুটানোর সময় উৎপন্ন বাষ্পের সাথে তাপ শক্তি নির্গত হয়।
সমস্ত তরলের জন্য ফুটন্ত বিন্দু এবং সমালোচনামূলক তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়। এটি এই কারণে যে উপাদান নির্বাচন এবং এইভাবে পরমাণুর মধ্যে বন্ধন গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি পরিবর্তিত হয়, তাই বিভিন্ন রাসায়নিক উপাদানগুলির মধ্যে বন্ধন ভাঙতে শক্তির বৈচিত্র্যের পরিমাণ প্রয়োজন।
চিত্র ক্রেডিট: pixabay
একটি সাধারণ উদাহরণ যা আমি দিতে পারি তা হল দুধ ফুটিয়ে তাতে সামান্য জল যোগ করা। যখন তাপমাত্রা 100 ছুঁয়েছে0 সি, দুধের পাত্রে উপস্থিত জল দুধ ছেড়ে বাষ্পীভূত হতে শুরু করবে এবং কিছুক্ষণ পরে, দুধ ফুটতে শুরু করবে।
আরও পড়ুন 25+ তরল ঘর্ষণ উদাহরণ: অন্তর্দৃষ্টি এবং সমালোচনামূলক প্রশ্নাবলী.
ফুটন্ত বিন্দু এবং স্যাচুরেশন তাপমাত্রা
স্যাচুরেশন তাপমাত্রা একটি চূড়ান্ত তাপমাত্রা যার উপরে তরলের তাপমাত্রা বাড়তে পারে না। এটি আসলে তরলের স্ফুটনাঙ্ক, একটি তাপমাত্রা যেখানে তরলের ফেজ পরিবর্তন ঘটে।
স্যাচুরেশন তাপমাত্রায় পৌঁছানোর পর, তরলের তাপমাত্রা আর বাড়ে না। এর কারণ হল তরলে সরবরাহ করা বাহ্যিক তাপ শক্তি ফেজ পরিবর্তন প্রক্রিয়ায় বন্ধ হয়ে যায়। এই শক্তি গঠিত বাষ্প দ্বারা উপলব্ধি করা হয় এবং উপরের দিকে বাষ্পীভূত হয়.
আপনি জানেন যে জল 100 ডিগ্রি সেলসিয়াসে ফুটতে শুরু করে এবং তাপমাত্রা আরও 100.52 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত বাড়াতে পারে। পানির স্ফুটনাঙ্কের এই বৃদ্ধি একটি স্যাচুরেশন তাপমাত্রা যা পানি ফুটতে পারে। একইভাবে, যে প্রাথমিক তাপমাত্রায় গ্যাসোলিন ফুটে তা হল 35 ডিগ্রি সেলসিয়াস বা 950 F এবং চূড়ান্ত ফুটন্ত তাপমাত্রা 2000সি বা 3950F.
চিত্র ক্রেডিট: pixabay
স্যাচুরেশন তাপমাত্রার বাইরে, আপনি তরলের ফুটন্ত তাপমাত্রায় আর বৃদ্ধি দেখতে পাবেন না, কারণ তাপ শক্তি তরলের অণুগুলিতে সরবরাহ করা হবে যা এই অতিরিক্ত শক্তি গ্রহণ করবে এবং আকারে তরল থেকে পালাতে ব্যবহার করবে। বাষ্প
আরও পড়ুন বিকিরণ তাপ স্থানান্তর উদাহরণ: সমালোচনামূলক তথ্য.
ফুটন্ত বিন্দু এবং পাতন তাপমাত্রা
তরলকে বাষ্প আকারে রূপান্তরিত করার এবং তারপর ঘনীভবনে বাষ্পগুলিকে তরল অবস্থায় ফিরিয়ে আনার প্রক্রিয়াটিকে পাতন বলে। যে স্থির তাপমাত্রায় তরল বাষ্পে পরিণত হয় এবং তরলে ফিরে আসে তাকে পাতন তাপমাত্রা বলে।
এটি একটি পদ্ধতি যা মিশ্রণ থেকে তরল আলাদা করতে বা তরল থেকে অমেধ্য অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়। যেহেতু তরল দ্বারা অর্জিত তাপ শক্তি যথেষ্ট পর্যাপ্ত, তরলের তাপমাত্রা স্ফুটনাঙ্কে পৌঁছায়। অতঃপর, বাষ্প বাষ্পের আকারে উত্পন্ন হয় যা উল্লম্বভাবে উপরের দিকে বাষ্পীভূত হয়। এই বাষ্পীভূত বাষ্প একটি নির্দিষ্ট চাপে রক্ষণাবেক্ষণের পাত্রে সংগ্রহ করা হয় যাতে এই বাষ্পগুলি ঘনীভূত হয়ে তরল অবস্থায় পরিণত হয়।
চিত্র ক্রেডিট: pixabay
আপনি নিশ্চয়ই লক্ষ্য করেছেন, তরকারি রান্না করার সময় প্যানের ঢাকনায় বাষ্প জমা হয়। তরকারিতে যোগ করা জল একবার বাষ্পের আকারে দেওয়া হয় তাপমাত্রা ফুটন্ত পয়েন্টে পৌঁছায় পানির. ঢাকনার উপর সংগৃহীত বাষ্পটি আবার জলে বাষ্পকে ঘনীভূত করে মূল পাত্রে ফিরে আসে। এই প্রক্রিয়াটি চলতে থাকে যতক্ষণ না তরকারির তাপমাত্রা তরকারি থেকে পালানোর জন্য জলের অণুগুলিতে তাপ শক্তি সরবরাহ করার জন্য যথেষ্ট বেশি হয়।
আরও পড়ুন কিভাবে বিকিরণ দ্বারা তাপ স্থানান্তর করা হয়: সম্পূর্ণ ব্যাখ্যা.
সচরাচর জিজ্ঞাস্য
150 তাপমাত্রায় 25 গ্রাম লবণ যোগ করলে 44 মিলি জলের স্ফুটনাঙ্কে কী পরিবর্তন হয়?0C?
ধরুন তাপমাত্রায় পানির ঘনত্ব 440সি হল 0.8 গ্রাম/মিলি।
পানির জন্য স্ফুটনাঙ্কের উচ্চতা ধ্রুবক
kb= 0.570C
সোডিয়ামের পারমাণবিক ভর 22.99
ক্লোরিনের পারমাণবিক ভর 35.45
তাই NaCl-এর পারমাণবিক ভর হল 22.99+35.45 = 58.44
তাই ফুটন্ত পানিতে লবণের মোল যোগ করা হয়
NaCl এর মোল = 25g*1mole/58.44g
NaCl এর মোল = 0.4278 মোল
তাপমাত্রায় পানির ওজন T=440সি হয়
ঘনত্ব ϱ =M/V
তাই, M= ϱV
M=0.8\গুন 150=0.12kg
দ্রাবকের মধ্যে দ্রাবকের মোলালিটি হল
m=দ্রাবকের মোল/দ্রাবকের ভর
m=0.4278/0.12=3.565 mol/kg
পানিতে লবণ যোগ করলে স্ফুটনাঙ্কের তাপমাত্রার পরিবর্তনের মাধ্যমে দেওয়া হয়
Δ T=ikbm
যেখানে আমি একটি ভ্যানট হফ ফ্যাক্টর যা দ্রাবকের মধ্যে দ্রবণের বিয়োজনের পরিমাণ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। এখানে, দ্রাবক একটি সোডিয়াম ক্লোরাইড এবং জল একটি দ্রাবক। সুতরাং, NaCl থেকে দুটি আয়ন জলে বিচ্ছিন্ন হবে এবং জলে সম্পূর্ণরূপে দ্রবীভূত হবে। অতএব, এখানে ভ্যানট হফ ফ্যাক্টর হল 2।
Δ T=2*0.51*3.565=3.630C
সুতরাং, জলের স্ফুটনাঙ্ক 3.65-এ উন্নীত হবে0C.
মিশ্রণটির স্ফুটনাঙ্ক হবে 104.150C.
একটি তরলে অমেধ্য উপস্থিতি কি তার স্ফুটনাঙ্ক বৃদ্ধি করে?
এটি অবশ্যই সত্য; তরলে উপস্থিত অমেধ্য ফুটন্ত তাপমাত্রা বাড়ায়।
তরলে সরবরাহ করা তাপ শক্তি তরলে উপস্থিত অমেধ্য দ্বারা গ্রহণ করা হয় এইভাবে তরল ফুটানোর জন্য প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে।
যদি আপনি একটি সমাধান যোগ করেন 'X' যার তাপমাত্রা 280 সি ফুটন্ত দ্রবণ 'X' 65 তাপমাত্রায় পৌঁছেছে0 গ, তাহলে কি দ্রবণের স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্য হবে?
প্রতিটি দ্রবণের স্ফুটনাঙ্ক সবসময় একই থাকে এবং তরলের চাপ ভিন্ন হলেই তা পরিবর্তিত হতে পারে।
ফুটন্ত দ্রবণের তুলনায় কম তাপযুক্ত দ্রবণ যোগ করলে, পাত্রে যোগ করা দ্রবণে তাপ শক্তি সরবরাহ করা হবে। একটি স্ফুটনাঙ্কে পৌঁছানোর জন্য আরও বেশি পরিমাণ তাপ শক্তির প্রয়োজন হবে, তবে স্ফুটনাঙ্কের তাপমাত্রা একই থাকবে।
