বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং বায়ুর ওজন। সূত্র, গণনা, পরীক্ষা

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 17:42

"বায়ুমণ্ডলীয় চাপ" ধারণা থেকে এটি অনুসরণ করে যে বাতাসের ওজন থাকতে হবে, অন্যথায় এটি কোনও কিছুর উপর চাপ দিতে পারে না। কিন্তু আমরা এটা লক্ষ্য করি না, আমাদের কাছে মনে হয় বাতাস ওজনহীন। বায়ুমণ্ডলীয় চাপ সম্পর্কে কথা বলার আগে, আপনাকে প্রমাণ করতে হবে যে বাতাসের ওজন রয়েছে, আপনাকে কোনওভাবে এটি ওজন করতে হবে। এটা কিভাবে করতে হবে? আমরা নিবন্ধে বায়ুর ওজন এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপকে বিশদভাবে বিবেচনা করব, পরীক্ষার সাহায্যে সেগুলি অধ্যয়ন করব।

অভিজ্ঞতা

আমরা একটি কাচের পাত্রে বাতাস ওজন করব। এটি গলায় একটি রাবার টিউবের মাধ্যমে পাত্রে প্রবেশ করে। ভালভ পায়ের পাতার মোজাবিশেষ বন্ধ করে যাতে কোন বাতাস এটিতে প্রবেশ না করে। আমরা একটি ভ্যাকুয়াম পাম্প ব্যবহার করে জাহাজ থেকে বাতাস অপসারণ করি। মজার ব্যাপার হল, পাম্পিং বাড়ার সাথে সাথে পাম্পের শব্দও পরিবর্তিত হয়। ফ্লাস্কে যত কম বাতাস থাকবে, পাম্প তত শান্ত হবে। আমরা যত বেশি সময় বাতাস পাম্প করব, জাহাজের চাপ তত কম হবে।

যখন সমস্ত বাতাস সরানো হয়,কল বন্ধ করুন, বাতাসের সরবরাহ বন্ধ করতে পায়ের পাতার মোজাবিশেষ চিমটি করুন। বাতাস ছাড়াই ফ্লাস্কটি ওজন করুন, তারপরে ট্যাপটি খুলুন। বায়ু একটি চরিত্রগত বাঁশি দিয়ে প্রবেশ করবে এবং এর ওজন ফ্লাস্কের ওজনের সাথে যোগ হবে।

প্রথমে ব্যালেন্সে একটি বন্ধ ট্যাপ সহ একটি খালি পাত্র রাখুন৷ পাত্রের ভিতরে একটি ভ্যাকুয়াম আছে, আসুন এটি ওজন করি। আসুন কলটি খুলুন, বাতাস ভিতরে যাবে এবং ফ্লাস্কের বিষয়বস্তু আবার ওজন করুন। ভরা এবং খালি ফ্লাস্কের ওজনের মধ্যে পার্থক্য হবে বাতাসের ভর। এটা সহজ।

বায়ু ওজন এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপ

এবার পরবর্তী সমস্যার সমাধানের দিকে এগিয়ে যাওয়া যাক। বায়ুর ঘনত্ব গণনা করতে, আপনাকে এর ভরকে ভলিউম দ্বারা ভাগ করতে হবে। ফ্লাস্কের আয়তন জানা যায় কারণ এটি ফ্লাস্কের পাশে চিহ্নিত করা হয়। ρ=m_{বায়ু /V. আমাকে অবশ্যই বলতে হবে যে তথাকথিত উচ্চ ভ্যাকুয়াম পেতে, অর্থাৎ, জাহাজে বাতাসের সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি, আপনার অনেক সময় প্রয়োজন। যদি ফ্লাস্কটি 1.2L হয় তবে এটি প্রায় আধা ঘন্টা।}

আমরা খুঁজে পেয়েছি যে বাতাসে ভর রয়েছে। পৃথিবী এটিকে টেনে নেয়, এবং তাই মাধ্যাকর্ষণ শক্তি এটির উপর কাজ করে। বাতাস বাতাসের ওজনের সমান বল দিয়ে মাটিতে নিচে ঠেলে দেয়। তাই বায়ুমণ্ডলীয় চাপ বিদ্যমান। এটি বিভিন্ন পরীক্ষায় নিজেকে প্রকাশ করে। আসুন এর মধ্যে একটি করি।

সিরিঞ্জ পরীক্ষা

একটি খালি সিরিঞ্জ নিন যাতে একটি নমনীয় টিউব সংযুক্ত থাকে। সিরিঞ্জের প্লাঞ্জারটি নীচে নামিয়ে নিন এবং পায়ের পাতার মোজাবিশেষটি জলের একটি পাত্রে ডুবিয়ে দিন। প্লাঞ্জারটি উপরে টেনে আনুন, এবং সিরিঞ্জটি ভর্তি করে টিউব দিয়ে জল উঠতে শুরু করবে। মাধ্যাকর্ষণ শক্তির দ্বারা নিচের দিকে টেনে নেওয়া জল কেন পিস্টনের পিছনে উঠে যায়?

পাত্রে, এটি উপর থেকে নীচে প্রভাবিত হয়বায়ুমণ্ডলের চাপ। আসুন এটি P_{atm বোঝাই। প্যাসকেলের সূত্র অনুসারে, তরলের পৃষ্ঠে বায়ুমণ্ডলের চাপ অপরিবর্তিতভাবে প্রেরণ করা হয়। এটি সমস্ত বিন্দুতে ছড়িয়ে পড়ে, যার অর্থ হল টিউবের ভিতরে বায়ুমণ্ডলীয় চাপও রয়েছে এবং জলের স্তরের উপরে সিরিঞ্জে একটি ভ্যাকুয়াম (বায়ুবিহীন স্থান) রয়েছে, যেমন P=0। সুতরাং দেখা যাচ্ছে যে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ নীচে থেকে জলের উপর চাপ দেয়, তবে পিস্টনের উপরে কোনও চাপ নেই, কারণ সেখানে শূন্যতা রয়েছে। চাপের পার্থক্যের কারণে সিরিঞ্জে পানি প্রবেশ করে।}

পারদ নিয়ে পরীক্ষা

বায়ু ওজন এবং ব্যারোমেট্রিক চাপ - তারা কত বড়? হয়তো এটা কিছু যে অবহেলা করা যেতে পারে? সর্বোপরি, এক ঘনমিটার লোহার ভর 7600 কেজি, এবং এক ঘনমিটার বায়ু - মাত্র 1.3 কেজি। বোঝার জন্য, আসুন আমরা এইমাত্র পরিচালিত পরীক্ষাটি পরিবর্তন করি। একটি সিরিঞ্জের পরিবর্তে, একটি নল দিয়ে কর্ক দিয়ে বন্ধ একটি বোতল নিন। টিউবটিকে পাম্পের সাথে সংযুক্ত করুন এবং বায়ু পাম্প করা শুরু করুন৷

আগের অভিজ্ঞতার বিপরীতে, আমরা পিস্টনের নীচে নয়, বোতলের পুরো আয়তনে একটি ভ্যাকুয়াম তৈরি করি। পাম্পটি বন্ধ করুন এবং একই সাথে বোতলটির টিউবটি জলের একটি পাত্রে নামিয়ে দিন। আমরা দেখব কিভাবে মাত্র কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে নল দিয়ে বোতলে পানি ভরে একটি চরিত্রগত শব্দ দিয়ে। যে উচ্চ গতির সাথে সে বোতলের মধ্যে "বিস্ফোরিত" হয়েছিল তা নির্দেশ করে যে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ একটি বরং বড় মান। অভিজ্ঞতা এটা প্রমাণ করে।

প্রথমবারের মতো বায়ুমণ্ডলের চাপ পরিমাপ করেন, বায়ুর ওজন ইতালীয় বিজ্ঞানী টরিসেলি। তার এমন অভিজ্ঞতা হয়েছিল। আমি 1 মিটারেরও বেশি লম্বা একটি কাচের নল নিয়েছিলাম, এক প্রান্তে সিল করা হয়েছিল। কানায় কানায় পারদ ভরে। পরেতারপর তিনি পারদ সহ একটি পাত্র নিলেন, তার খোলা প্রান্তটি আঙ্গুল দিয়ে চিমটি করলেন, টিউবটি ঘুরিয়ে দিলেন এবং একটি পাত্রে ডুবিয়ে দিলেন। যদি বায়ুমণ্ডলীয় চাপ না থাকত, তবে সমস্ত পারদ ঢেলে দিত, কিন্তু তা ঘটেনি। এটি আংশিকভাবে ঢেলেছে, পারদের স্তর 760 মিমি উচ্চতায় স্থির হয়েছে।

এটি ঘটেছে কারণ বায়ুমণ্ডল পাত্রে পারদের উপর চাপা পড়েছিল। এই কারণেই আমাদের পূর্ববর্তী পরীক্ষাগুলিতে, জল টিউবে চালিত হয়েছিল, এই কারণেই জল সিরিঞ্জকে অনুসরণ করেছিল। কিন্তু এই দুটি পরীক্ষায় আমরা পানি নিয়েছি, যার ঘনত্ব কম। বুধের একটি উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে, তাই বায়ুমণ্ডলীয় চাপ পারদকে বাড়াতে সক্ষম হয়েছিল, কিন্তু একেবারে শীর্ষে নয়, শুধুমাত্র 760 মিমি।

প্যাসকেলের সূত্র অনুসারে, পারদের উপর চাপানো চাপ তার সমস্ত বিন্দুতে অপরিবর্তিতভাবে প্রেরণ করা হয়। এর মানে হল টিউবের ভিতরে বায়ুমণ্ডলীয় চাপও রয়েছে। কিন্তু অন্যদিকে, এই চাপটি তরল কলামের চাপ দ্বারা ভারসাম্যপূর্ণ। পারদ স্তম্ভের উচ্চতা h হিসাবে চিহ্নিত করা যাক। আমরা বলতে পারি যে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ নীচে থেকে উপরে কাজ করে এবং হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ উপরে থেকে নীচে কাজ করে। বাকি 240 মিমি খালি। যাইহোক, এই ভ্যাকুয়ামটিকে টরিসেলি ভ্যাডও বলা হয়।

সূত্র এবং গণনা

বায়ুমণ্ডলীয় চাপ P_atm হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপের সমান এবং ρ_ptgh সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়। ρ_pt=13600 kg/m³. g=9.8 N/kg। h=0.76 m. P_{atm=101.3 kPa। এটি একটি মোটামুটি বড় পরিমাণ. একটি টেবিলের উপর শুয়ে থাকা কাগজের একটি শীট 1 Pa চাপ উৎপন্ন করে এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপ হল 100,000 প্যাসকেল। এটা আপনি করা প্রয়োজন সক্রিয় আউট100,000 কাগজের শীট একটির উপরে অন্যটি এমন চাপ তৈরি করতে। কৌতূহলী, তাই না? বায়ুমণ্ডলীয় চাপ এবং বায়ুর ওজন খুব বেশি, তাই পরীক্ষার সময় বোতলে বোতলে জল ঠেলে দেওয়া হয়েছিল৷}