হিলিয়াম মহৎ গ্যাসের গ্রুপের অন্তর্গত। তরল হিলিয়াম পৃথিবীর সবচেয়ে ঠান্ডা তরল। এই সামগ্রিক অবস্থায়, এটির বেশ কয়েকটি অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন সুপারফ্লুইডিটি এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটি। আমরা পরে এর বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে আরও জানব।
হিলিয়াম গ্যাস
হিলিয়াম হল একটি সাধারণ পদার্থ যা মহাবিশ্বে ব্যাপকভাবে গ্যাসীয় অবস্থায় বিতরণ করা হয়। মেন্ডেলিভের পর্যায় সারণিতে তিনি দ্বিতীয় এবং হাইড্রোজেনের পরপরই। এটি জড় বা মহৎ গ্যাসকে বোঝায়।
উপাদানটিকে "তিনি" হিসাবে মনোনীত করা হয়েছে। প্রাচীন গ্রীক থেকে, এর নামের অর্থ "সূর্য"। প্রথমে ধারণা করা হয়েছিল এটি ধাতু। যাইহোক, দেখা গেল এটি একটি মনোটমিক গ্যাস। হিলিয়াম হল দ্বিতীয় হালকা রাসায়নিক এবং এটি স্বাদহীন, বর্ণহীন এবং গন্ধহীন। সর্বনিম্ন স্ফুটনাঙ্ক আছে।
স্বাভাবিক অবস্থায় এটি একটি আদর্শ গ্যাস। বায়বীয় ছাড়াও, এটি একটি কঠিন এবং তরল অবস্থায় থাকতে সক্ষম। এর জড়তা অন্যান্য পদার্থের সাথে নিষ্ক্রিয় মিথস্ক্রিয়ায় উদ্ভাসিত হয়। এটি জলে কার্যত অদ্রবণীয়। শিল্প উদ্দেশ্যে, এটি প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে নিষ্কাশন করা হয়, এটি দিয়ে অমেধ্য থেকে পৃথক করেশক্তিশালী কুলিং ব্যবহার করে।
গ্যাস মানুষের জন্য বিপজ্জনক হতে পারে। বাতাসে এর ঘনত্ব বৃদ্ধির ফলে রক্তে অক্সিজেনের অভাব দেখা দেয়, যাকে ওষুধে অক্সিজেন ক্ষুধা বলা হয়। বেশি পরিমাণে খাওয়া হলে, এটি বমি, চেতনা হারানো এবং কখনও কখনও মৃত্যুর কারণ হয়৷
হিলিয়ামের তরলতা
যেকোন গ্যাস নির্দিষ্ট শর্তে একত্রিত হওয়ার তরল অবস্থায় যেতে পারে। তরলীকরণ সাধারণত শিল্পের পাশাপাশি বৈজ্ঞানিক গবেষণায় ব্যবহৃত হয়। কিছু পদার্থের জন্য, এটি কেবল চাপ বাড়ানোর জন্য যথেষ্ট। অন্যান্য, যেমন হিলিয়াম, শুধুমাত্র ঠান্ডা হলেই তরল হয়ে যায়।
যদি গ্যাসের তাপমাত্রা ক্রিটিক্যাল পয়েন্টের উপরে থাকে, তবে তা ঘনীভূত হবে না, চাপ যাই হোক না কেন। হিলিয়ামের জন্য, ক্রিটিকাল পয়েন্ট হল 5.19 কেলভিন, এর 3He আইসোটোপের জন্য এটি 3.35 কে।
তরল হিলিয়াম একটি প্রায় নিখুঁত তরল। এটি পৃষ্ঠের টান, সান্দ্রতা অনুপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। চাপ এবং তাপমাত্রা পরিবর্তন করার পরে, এর আয়তন একই থাকে। তরল হিলিয়ামের অত্যন্ত কম টান আছে। পদার্থটি বর্ণহীন এবং অত্যন্ত তরল।
তরল হিলিয়ামের বৈশিষ্ট্য
তরল অবস্থায়, হিলিয়াম খারাপভাবে আলাদা করা যায় না, কারণ এটি দুর্বলভাবে আলোক রশ্মি প্রতিসরণ করে। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, এটি একটি কোয়ান্টাম তরল বৈশিষ্ট্য আছে. এই কারণে, স্বাভাবিক চাপে, এটি −273.15 সেলসিয়াস (পরম শূন্য) তাপমাত্রায়ও স্ফটিক করে না। অন্যান্য সমস্ত পরিচিত পদার্থ এই অবস্থার অধীনে দৃঢ় হয়।
যে তাপমাত্রায় তরল হিলিয়াম ফুটতে শুরু করে তা হল -268.9 ডিগ্রি সেলসিয়াস। এর আইসোটোপের ভৌত বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, হিলিয়াম-4 4.215 K.
তে ফুটে
এটি একটি বোস তরল, যা 2, 172 কেলভিন এবং নীচের তাপমাত্রায় ফেজ ট্রানজিশন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। He II পর্বটি অতিতরলতা এবং অতিতাপীয় পরিবাহিতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। ফেজের নিচের তাপমাত্রায়, He I এবং He II একই সাথে ঘটে, যার কারণে তরলে শব্দের দুটি গতি দেখা যায়৷
হিলিয়াম-৩ একটি ফার্মি তরল। এটি 3.19 কেলভিনে ফুটেছে। একটি আইসোটোপ শুধুমাত্র খুব কম তাপমাত্রায় (কয়েক মিলিকেলভিন) অতিতরলতা অর্জন করতে পারে যখন এর কণাগুলির মধ্যে যথেষ্ট আকর্ষণ থাকে৷
হিলিয়াম অতিতরলতা
বিজ্ঞান অতিতরলতার ধারণার অধ্যয়নের জন্য শিক্ষাবিদ এস.পি. কাপিতসা এবং এল.ডি. ল্যান্ডউ-এর কাছে ঋণী।
শিক্ষাবিদ উপসংহারে পৌঁছেছেন যে হিলিয়ামের তাপমাত্রা 2, 172 K এর নিচে নেমে গেলে, পদার্থটি স্বাভাবিক অবস্থা থেকে সম্পূর্ণ নতুন অবস্থায় চলে যায়, যাকে বলা হয় হিলিয়াম-II। এই পর্যায়ে, পদার্থটি সামান্য ঘর্ষণ ছাড়াই কৈশিক এবং সরু গর্তের মধ্য দিয়ে যায়। এই অবস্থাকে "অতিতরলতা" বলা হয়।
1941 সালে Landau L. D. তরল হিলিয়ামের বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন চালিয়ে যান এবং অতিতরলতার তত্ত্ব তৈরি করেন। ব্যাখ্যা করাউত্তেজনার শক্তি বর্ণালীর ধারণা প্রয়োগ করে তিনি কোয়ান্টাম পদ্ধতিতে এটি গ্রহণ করেন।
হিলিয়াম অ্যাপ্লিকেশন
1868 সালে সূর্যের বর্ণালীতে হিলিয়াম নামক উপাদানটি আবিষ্কৃত হয়। পৃথিবীতে, এটি 1895 সালে উইলিয়াম রামসে আবিষ্কার করেছিলেন, তারপরে এটি দীর্ঘ সময়ের জন্য অধ্যয়ন করা হয়েছিল এবং অর্থনৈতিক ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হয়নি। শিল্প কর্মকাণ্ডে, প্রথম বিশ্বযুদ্ধের সময় এটি বিমানবাহী জাহাজের জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হতে শুরু করে।
গ্যাস সক্রিয়ভাবে খাদ্য শিল্পে প্যাকেজিং, ধাতু গলানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। ভূতত্ত্ববিদরা পৃথিবীর ভূত্বকের ত্রুটি সনাক্ত করতে এটি ব্যবহার করেন। তরল হিলিয়াম প্রধানত অতি-নিম্ন তাপমাত্রা বজায় রাখতে সক্ষম রেফ্রিজারেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এই সম্পত্তি বৈজ্ঞানিক গবেষণার জন্য প্রয়োজনীয়৷
কুল্যান্ট তরলটি ক্রায়োজেনিক বৈদ্যুতিক মেশিনে, টানেলিং মাইক্রোস্কোপ স্ক্যান করার জন্য, মেডিকেল এনএমআর টমোগ্রাফের ডিভাইসে, চার্জযুক্ত কণা এক্সিলারেটরে ব্যবহৃত হয়।
উপসংহার
হিলিয়াম হল একটি নিষ্ক্রিয় বা মহৎ গ্যাস যা অন্যান্য পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়ায় কম কার্যকলাপ প্রদর্শন করে। রাসায়নিক উপাদানের পর্যায় সারণীতে, এটি হাইড্রোজেনের পরে দ্বিতীয় স্থানে রয়েছে। প্রকৃতিতে, পদার্থ বায়বীয় অবস্থায় থাকে। কিছু শর্তের অধীনে, এটি সমষ্টির অন্যান্য রাজ্যে যেতে পারে৷
তরল হিলিয়ামের প্রধান বৈশিষ্ট্য হল এর অতিতরলতা এবং স্বাভাবিক চাপে স্ফটিক করতে অক্ষমতা, এমনকি তাপমাত্রা পরম শূন্যে পৌঁছালেও। একটি পদার্থের আইসোটোপের বৈশিষ্ট্য একই নয়। তাদের সমালোচনামূলকতাপমাত্রা, তাদের ফুটন্ত অবস্থা এবং তাদের কণার ঘূর্ণন।
