পদার্থবিজ্ঞানের অসংখ্য ঘটনার মধ্যে, প্রসারণ প্রক্রিয়াটি সবচেয়ে সহজ এবং সবচেয়ে বোধগম্য। সর্বোপরি, প্রতিদিন সকালে, নিজেকে সুগন্ধি চা বা কফি প্রস্তুত করে, একজন ব্যক্তির অনুশীলনে এই প্রতিক্রিয়াটি পর্যবেক্ষণ করার সুযোগ রয়েছে। আসুন এই প্রক্রিয়া এবং বিভিন্ন সামগ্রিক রাজ্যে এর সংঘটনের শর্তগুলি সম্পর্কে আরও শিখি৷
প্রসারণ কি
এই শব্দটি একটি পদার্থের অণু বা পরমাণুর অনুপ্রবেশকে বোঝায় অন্যটির অনুরূপ কাঠামোগত এককের মধ্যে। এই ক্ষেত্রে, অনুপ্রবেশকারী যৌগগুলির ঘনত্ব সমতল করা হয়৷
এই প্রক্রিয়াটি প্রথম 1855 সালে জার্মান বিজ্ঞানী অ্যাডলফ ফিক বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করেছিলেন
এই শব্দটির নামটি ল্যাটিন মৌখিক বিশেষ্য diffusio (মিথস্ক্রিয়া, বিচ্ছুরণ, বিতরণ) থেকে গঠিত হয়েছিল।
তরলে ছড়িয়ে পড়া
বিবেচনাধীন প্রক্রিয়াটি একত্রিতকরণের তিনটি অবস্থায় পদার্থের সাথে ঘটতে পারে: বায়বীয়, তরল এবং কঠিন। এর ব্যবহারিক উদাহরণের জন্য, শুধু তাকানরান্নাঘর।
চুলায় সিদ্ধ বোর্শট তাদের মধ্যে একটি। তাপমাত্রার প্রভাবে, গ্লুকোসিন বেটানিনের অণুগুলি (একটি পদার্থ যার কারণে বীটগুলি এত সমৃদ্ধ লাল রঙের হয়) সমানভাবে জলের অণুর সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায়, এটি একটি অনন্য বারগান্ডি রঙ দেয়। এই কেসটি তরল পদার্থের প্রসারণের একটি উদাহরণ৷
বোর্শট ছাড়াও, এই প্রক্রিয়াটি এক গ্লাস চা বা কফিতেও দেখা যায়। চা পাতা বা কফির কণা পানিতে দ্রবীভূত হয়ে সমানভাবে এর অণুর মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে, রঙিন করার কারণে এই দুটি পানীয়েরই এমন একটি অভিন্ন সমৃদ্ধ ছায়া রয়েছে। নব্বইয়ের দশকের সমস্ত জনপ্রিয় তাত্ক্ষণিক পানীয়ের ক্রিয়া একই নীতিতে নির্মিত: ইউপি, ইনভাইট, জুকো।
গ্যাসের আন্তঃপ্রবেশ
রান্নাঘরে প্রশ্নবিদ্ধ প্রক্রিয়াটির প্রকাশের জন্য আরও সন্ধান করা, খাবার টেবিলে তাজা ফুলের তোড়া থেকে নির্গত মনোরম গন্ধ শুঁকে এবং উপভোগ করা মূল্যবান। কেন এমন হচ্ছে?
গন্ধ বহনকারী পরমাণু এবং অণুগুলি সক্রিয় গতিতে রয়েছে এবং ফলস্বরূপ, ইতিমধ্যে বাতাসে থাকা কণার সাথে মিশ্রিত হয় এবং ঘরের আয়তনে মোটামুটি সমানভাবে বিচ্ছুরিত হয়৷
এটি গ্যাসের প্রসারণের একটি প্রকাশ। এটি লক্ষণীয় যে বাতাসের খুব নিঃশ্বাস নেওয়াও বিবেচনাধীন প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত, সেইসাথে রান্নাঘরে তাজা রান্না করা বোর্শটের ক্ষুধার্ত গন্ধ।
কঠিন পদার্থে বিচ্ছুরণ
ফুলের সাথে রান্নাঘরের টেবিলটি একটি উজ্জ্বল হলুদ টেবিলক্লথ দিয়ে আচ্ছাদিত। তিনি ধন্যবাদ একটি অনুরূপ ছায়া প্রাপ্তকঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রসারণের ক্ষমতা।
ক্যানভাসকে কিছু অভিন্ন ছায়া দেওয়ার প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ কয়েকটি পর্যায়ে সঞ্চালিত হয়।
- হলুদ রঙ্গকের কণা কালি ট্যাঙ্কে আঁশযুক্ত পদার্থের দিকে ছড়িয়ে পড়ে।
- এগুলি তখন রঙ্গিন কাপড়ের বাইরের পৃষ্ঠ দ্বারা শোষিত হয়েছিল।
- পরবর্তী ধাপে আবার ডাই ডিফিউজ করা, কিন্তু এবার ওয়েবের ফাইবারে।
- ফাইনালে, ফ্যাব্রিক রঙ্গক কণা ঠিক করে, এইভাবে রঙিন হয়ে যায়।
ধাতুতে গ্যাসের বিচ্ছুরণ
সাধারণত, এই প্রক্রিয়াটি সম্পর্কে বলতে গিয়ে, সমষ্টির একই অবস্থায় পদার্থের মিথস্ক্রিয়া বিবেচনা করুন। যেমন, কঠিন পদার্থে প্রসারণ, কঠিন পদার্থ। এই ঘটনাটি প্রমাণ করার জন্য, দুটি ধাতব প্লেট একে অপরের (সোনা এবং সীসা) বিরুদ্ধে চাপ দিয়ে একটি পরীক্ষা করা হয়। তাদের অণুগুলির আন্তঃপ্রবেশে বেশ দীর্ঘ সময় লাগে (পাঁচ বছরে এক মিলিমিটার)। এই প্রক্রিয়াটি অস্বাভাবিক গয়না তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়৷
তবে, বিভিন্ন সামগ্রিক অবস্থায় যৌগগুলিও ছড়িয়ে দিতে সক্ষম। উদাহরণস্বরূপ, কঠিন পদার্থে গ্যাসের বিচ্ছুরণ আছে।
পরীক্ষা চলাকালীন এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে পারমাণবিক অবস্থায় এমন একটি প্রক্রিয়া ঘটে। এটি সক্রিয় করতে, একটি নিয়ম হিসাবে, আপনার তাপমাত্রা এবং চাপের একটি উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি প্রয়োজন৷
বাজেসলিডগুলিতে এই জাতীয় বায়বীয় বিস্তারের একটি উদাহরণ হাইড্রোজেন জারা। এটা পরিস্থিতি যেখানে নিজেকে উদ্ভাসিতহাইড্রোজেন পরমাণু (N
2) যেগুলি উচ্চ তাপমাত্রার (200 থেকে 650 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত) প্রভাবে কিছু রাসায়নিক বিক্রিয়ার সময় উত্থিত হয়েছে ধাতুর কাঠামোগত কণাগুলির মধ্যে প্রবেশ করে।
হাইড্রোজেন ছাড়াও কঠিন পদার্থে অক্সিজেন ও অন্যান্য গ্যাসের বিচ্ছুরণ ঘটতে পারে। চোখের অগোচরে এই প্রক্রিয়াটি অনেক ক্ষতি করে, কারণ এর কারণে ধাতব কাঠামো ভেঙে পড়তে পারে।
ধাতুতে তরল বিচ্ছুরণ
তবে, শুধুমাত্র গ্যাসের অণুই কঠিন পদার্থে প্রবেশ করতে পারে না, তরল পদার্থেও প্রবেশ করতে পারে। হাইড্রোজেনের ক্ষেত্রে যেমন, প্রায়শই এই প্রক্রিয়াটি ক্ষয়ের দিকে নিয়ে যায় (যখন এটি ধাতুর ক্ষেত্রে আসে)।
জল পদার্থে তরল প্রসারণের একটি সর্বোত্তম উদাহরণ হল জলের প্রভাবে ধাতুর ক্ষয় (H2O) বা ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণ। বেশিরভাগের জন্য, এই প্রক্রিয়াটি মরিচা ধরার নামে আরও পরিচিত। হাইড্রোজেন ক্ষয়ের বিপরীতে, বাস্তবে এটি প্রায়শই সম্মুখীন হতে হয়।
ডিফিউশন ত্বরান্বিত করার শর্ত। ডিফিউশন সহগ
বিবেচনাধীন প্রক্রিয়াটি ঘটতে পারে এমন পদার্থগুলির সাথে মোকাবিলা করার পরে, এটির সংঘটনের শর্তগুলি সম্পর্কে শেখা মূল্যবান৷
প্রথম, বিস্তারের গতি মিথস্ক্রিয়াকারী পদার্থের সামগ্রিক অবস্থার উপর নির্ভর করে। যে উপাদানে বিক্রিয়া ঘটে তার ঘনত্ব যত বেশি হবে, তার হার তত কম হবে।
এই বিষয়ে, তরল এবং গ্যাসের বিচ্ছুরণ সবসময় কঠিন পদার্থের চেয়ে বেশি সক্রিয় হবে।
উদাহরণস্বরূপ, যদি স্ফটিকপটাসিয়াম পারম্যাঙ্গনেট KMnO4 (পটাসিয়াম পারম্যাঙ্গনেট) জলে নিক্ষেপ করুন, তারা এটিকে একটি সুন্দর রাস্পবেরি রঙ দেবে কয়েক মিনিটের মধ্যে রঙ. যাইহোক, আপনি যদি এক টুকরো বরফের উপর KMnO4 স্ফটিক ছিটিয়ে ফ্রিজে রেখে দেন, কয়েক ঘন্টা পরে, পটাসিয়াম পারম্যাঙ্গনেট হিমায়িত H 2O. সম্পূর্ণরূপে রঙ করতে সক্ষম হবে না
আগের উদাহরণ থেকে, বিস্তারের অবস্থা সম্পর্কে আরও একটি উপসংহার টানা যেতে পারে। সমষ্টির অবস্থার পাশাপাশি, তাপমাত্রা কণার আন্তঃপ্রবেশের হারকেও প্রভাবিত করে।
এটির উপর বিবেচনাধীন প্রক্রিয়াটির নির্ভরতা বিবেচনা করতে, ডিফিউশন সহগ হিসাবে এই জাতীয় ধারণা সম্পর্কে শেখা মূল্যবান। এটি এর গতির পরিমাণগত বৈশিষ্ট্যের নাম।
বেশিরভাগ সূত্রে, এটি একটি বড় ল্যাটিন অক্ষর D দিয়ে চিহ্নিত করা হয় এবং SI পদ্ধতিতে এটি প্রতি সেকেন্ডে বর্গ মিটারে (m²/s), কখনও কখনও সেন্টিমিটার প্রতি সেকেন্ডে পরিমাপ করা হয় (cm2) /মি)।
ডিফিউশন সহগ হল সময়ের একক একক পৃষ্ঠের মাধ্যমে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা পদার্থের পরিমাণের সমান, শর্ত থাকে যে উভয় পৃষ্ঠের ঘনত্বের পার্থক্য (একক দৈর্ঘ্যের সমান দূরত্বে অবস্থিত) একের সমান। ডি নির্ধারণকারী মানদণ্ড হল পদার্থের বৈশিষ্ট্য যেখানে কণা বিচ্ছুরণ প্রক্রিয়া নিজেই সঞ্চালিত হয় এবং তাদের প্রকার।
অ্যারেনিয়াস সমীকরণ ব্যবহার করে তাপমাত্রার উপর সহগের নির্ভরতা বর্ণনা করা যেতে পারে: D=D0exp(-E/TR)।
বিবেচিত সূত্রে E হল প্রক্রিয়াটি সক্রিয় করার জন্য প্রয়োজনীয় সর্বনিম্ন শক্তি; T - তাপমাত্রা (কেলভিনে পরিমাপ করা হয়, সেলসিয়াসে নয়); আর-একটি আদর্শ গ্যাসের গ্যাসের ধ্রুবক বৈশিষ্ট্য।
উপরের সবগুলি ছাড়াও, গ্যাসে কঠিন পদার্থ, তরল পদার্থের বিচ্ছুরণের হার চাপ এবং বিকিরণ (আবরণীয় বা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি) দ্বারা প্রভাবিত হয়। উপরন্তু, অনুঘটক পদার্থের উপস্থিতির উপর অনেক কিছু নির্ভর করে, প্রায়শই এটি কণার সক্রিয় বিচ্ছুরণ শুরুর জন্য একটি ট্রিগার হিসাবে কাজ করে।
ডিফিউশন সমীকরণ
এই ঘটনাটি আংশিক ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের একটি বিশেষ রূপ।
এর লক্ষ্য হল স্থানের আকার এবং স্থানাঙ্কের উপর পদার্থের ঘনত্বের নির্ভরতা খুঁজে বের করা (যেখানে এটি ছড়িয়ে পড়ে), সেইসাথে সময়েরও। এই ক্ষেত্রে, প্রদত্ত সহগটি প্রতিক্রিয়ার জন্য মাধ্যমের ব্যাপ্তিযোগ্যতাকে চিহ্নিত করে৷
প্রায়শই, বিচ্ছুরণ সমীকরণটি নিম্নরূপ লেখা হয়: ∂φ (r, t)/∂t=∇ x [D(φ, r) ∇ φ (r, t)]।
এতে φ (t এবং r) হল t সময়ে r বিন্দুতে বিক্ষিপ্ত পদার্থের ঘনত্ব। D (φ, r) - ঘনত্ব φ বিন্দুতে r.
তে সাধারণ ছড়িয়ে পড়া সহগ
∇ - ভেক্টর ডিফারেনশিয়াল অপারেটর যার উপাদানগুলি স্থানাঙ্কে আংশিক ডেরিভেটিভ৷
যখন ডিফিউশন সহগ ঘনত্ব নির্ভর হয়, সমীকরণটি অ-রৈখিক হয়। যখন না - রৈখিক।
বিভিন্ন পরিবেশে ছড়িয়ে পড়ার সংজ্ঞা এবং এই প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করার পরে, এটি লক্ষ করা যায় যে এর ইতিবাচক এবং নেতিবাচক উভয় দিকই রয়েছে।
