প্রিয় পাঠকগণ, আমরা ভৌত বিজ্ঞানের আগের পোস্ট টিতে আলোচনা করেছি বয়েলের সূত্র সম্পর্কে। আজ আমরা এই পোস্ট টিতে জানতে চলেছি চার্লসের সূত্র সম্পর্কে, আমরা জানবো চার্লসের সূত্র টি কি?, চার্লসের সূত্রের গাণিতিক রূপ, চার্লসের সূত্র ও পরম শূন্য উষ্ণতার সম্পর্ক ইত্যাদি।

চার্লসের সূত্র (Charles ‘ Law)

1787 খ্রিস্টাব্দে ফরাসি বিজ্ঞানী জাক আলেকসান্দ্রা সেজার চার্লস ( Jacques Alexandre Cesar Charles ), স্থির চাপে, কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের উষ্ণতা বৃদ্ধির সঙ্গে আয়তন প্রসারণের সম্পর্ক পরীক্ষা করে দেখেন। তিনি এই সিদ্ধান্তে আসেন যে, স্থির চাপে, কোনো নির্দিষ্ট আয়তনের যে – কোনো গ্যাস সমান উষ্ণতা বৃদ্ধিতে সমপরিমাণে প্রসারিত হয়। 1802 খ্রিস্টাব্দে গে লুসাক (Gay Lussac) প্রায় একই সিদ্ধান্তে উপনীত হন। তিনি দেখান যে স্থির চাপে সকল গ্যাসের আয়তন প্রসারণ গুণাঙ্ক সমান। 1842 খ্রিস্টাব্দে বিজ্ঞানী আঁরি ভিক্টর রেনো (Henri Victor Regnault) পরীক্ষা করে দেখান যে এই গুণাঙ্কের মান প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াসে 273। গে লুসাক ও রেনোর পরীক্ষালব্ধ ফলের সমন্বয় ঘটিয়ে চার্লসের সূত্রটি প্রকাশ করা হয়।

চার্লসের সূত্র – স্থির চাপে, কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস উন্নতা বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য ওই গ্যাসের 0 ° C- এর আয়তনের 1/273 অংশ বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়

চার্লসের সূত্রের গাণিতিক রূপ

ধরা যাক, স্থির চাপে 0° C উন্নতায় কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন Vo ।

চার্লসের সূত্রানুযায়ী ,1° C উষ্ণতায় ওই গ্যাসের আয়তন, V1 = (Vo+Vo×1/273)

2°C উষ্ণতায় ওই গ্যাসের আয়তন , V2=(Vo+Vo×2/273)

t° C উষ্ণতায় ওই গ্যাসের আয়তন,

Vt=(Vo+Vo×t/273) বা

Vt= Vo(1+t/273)

অনুরূপে t°C উষ্ণতা হ্রাস , অর্থাৎ –t°C উষ্ণতায়, ওই গ্যাসের আয়তন, Vt = Vo(1-t/273) সুতরাং স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন উষ্ণতার সঙ্গে রৈখিকভাবে (linearly) পরিবর্তিত হয়।

গ্যাসের আয়তন ও উষ্ণতার পরম স্কেলের সম্পর্ক

ধরা যাক, স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের 0°C উষ্ণতায় আয়তন Vo , t1°C উষ্ণতায় আয়তন V1 এবং t2°C উষ্ণতায় আয়তন V2।

চার্লসের সূত্রানুসারে,V₁ = Vo( 1+ t1/273 )

V₁= Vo{(273+t1)/273}

V₁= Vo×T1/273 [ যেখানে T1= (273 + t1) ]

স্পষ্টতই সেলসিয়াস স্কেলের t1°C উষ্ণতা এবং পরম স্কেলের T1K উন্নতা অভিন্ন।

অনুরূপ ভাবে, V2=Vo×T2/273

উপরোক্ত সমীকরণ থেকে পাই –

V1/V2=T1/T2

চার্লসের সূত্রের v-t লেখচিত্র অঙ্কন

চার্লসের সূত্রের v-t লেখচিত্র

পরমশূন্য উষ্ণতা বা পরমশূন্য তাপমাত্রা কাকে বলে?

পরমশূন্য উষ্ণতা ( Absolute zero temperature ) : কোনো গ্যাসকে –273°C উষ্ণতা পর্যন্ত শীতল করা সম্ভব হলে গ্যাসটির আয়তন ও চাপের মান তাত্ত্বিকভাবে শূন্য হয়ে যায় এবং গ্যাসের অণুগুলির গতিশক্তির মানও শূন্য হয়। এই বিশেষ ঊয়তাটিকে পরমশূন্য বা চরমশূন্য উয়তা বলে। এর মান -273°C বা OK।

আরও পড়ুন-

• বয়েলের সূত্র (Boyle’s Law) | বয়েলের সূত্র গাণিতিক রূপ
• ব্রাউনীয় গতি কি | ব্রাউনীয় গতির বৈশিষ্ট্য | ব্রাউনীয় গতির ব্যাখা
• গ্যাসের গতীয় তত্ত্বের স্বীকার্য : আদর্শ গ্যাস ও বাস্তব গ্যাস

চার্লসের সূত্র থেকে পরমশূন্য তাপমাত্রার ধারণা

চার্লসের সূত্রানুযায়ী আমরা জানি, স্থির চাপে প্ৰতি 1°C উয়তা বৃদ্ধি বা হ্রাসের জন্য নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন, 0 ° C উষ্ণতায় ওই গ্যাসের যা আয়তন হয় তার 1/273 অংশ বৃদ্ধি বা হ্রাস পায়।

ধরি , স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের O°C উষ্ণতায় আয়তন Vo ও t° C উয়তায় আয়তন Vt,

চার্লসের সূত্রানুযায়ী , Vt= Vo( 1 + t/273) 

চাপ স্থির রেখে উষ্ণতা কমিয়ে – 273°C- এ আনলে চার্লসের সূত্রানুযায়ী, -273°C উয়তায় ওই গ্যাসের আয়তন হবে V=Vo(1+-273/273) =} V=0

চার্লসের সূত্র সম্পর্কিত কিছু প্রশ্ন ও উত্তর

1) চার্লসের সূত্রে ধ্রুবক কি কি? = গ্যাসের চাপ ও উষ্ণতা

2) স্থির উষ্ণতায় নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের চাপ দ্বিগুণ হলে এর আয়তন কত হবে?= আয়তন অর্ধেক হয়ে যাবে।

3) পরম শূন্য উষ্ণতা সেলসিয়াস স্কেলে কত?= -273°C

Covered Topics: চার্লসের সূত্রের v-t লেখচিত্র অঙ্কন, চার্লসের সূত্রের গাণিতিক রূপটি লেখ, চার্লসের সূত্রের লেখচিত্র, চার্লসের সূত্রের আণবিক ব্যাখ্যা দাও, চার্লসের সূত্র vt লেখচিত্র তাপমাত্রা অক্ষকে কোন তাপমাত্রায় ছেদ করে, চার্লসের সূত্র টি লেখ, বয়েল ও চার্লসের সূত্র, চার্লসের সূত্র সংজ্ঞা