গড় মুক্তপথের ক্ষেত্রে কোনটি সঠিক?
গড় মুক্তপথ চাপের ব্যস্তানুপাতিক
গড় মুক্ত পথ (Mean Free Path): চাপের সাথে সম্পর্ক
গড় মুক্ত পথ বলতে কোনো গ্যাসীয় মাধ্যমে একটি অণু অন্য একটি অণুর সাথে সংঘর্ষের পূর্বে গড়ে যে দূরত্ব অতিক্রম করে, তাকে বোঝায়। ⚛️⚛️⚛️
গড় মুক্ত পথের সংজ্ঞা
গাণিতিকভাবে, গড় মুক্ত পথ (λ) কে নিম্নলিখিতভাবে প্রকাশ করা হয়:
λ = 1 / (√2 * π * d² * n)
এখানে:
- d = গ্যাসীয় অণুর ব্যাস 📏
- n = প্রতি একক আয়তনে অণুর সংখ্যা 🔢
গড় মুক্ত পথের উপর চাপের প্রভাব
গড় মুক্ত পথ চাপের সাথে ব্যস্তানুপাতিক। 🤔 এর কারণ হলো:
- চাপ বৃদ্ধি: চাপ বাড়লে, গ্যাসীয় অণুগুলোর ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। ⬆️⬆️⬆️
- ঘনত্ব বৃদ্ধি (n): একক আয়তনে অণুর সংখ্যা (n) বেড়ে যায়।
- সংঘর্ষ বৃদ্ধি: অণুগুলোর মধ্যে সংঘর্ষের সম্ভাবনা বেড়ে যায়। 💥💥💥
- গড় মুক্ত পথ হ্রাস: ফলস্বরূপ, একটি অণু অন্যটির সাথে সংঘর্ষের পূর্বে যে দূরত্ব অতিক্রম করে, তা কমে যায়। 📉📉📉
ব্যাস্তানুপাতিক সম্পর্ক
আমরা জানি,
PV = nRT (আদর্শ গ্যাস সূত্র)।
এখানে:
- P = চাপ
- V = আয়তন
- n = মোল সংখ্যা
- R = গ্যাস ধ্রুবক
- T = তাপমাত্রা
সুতরাং, স্থির তাপমাত্রায় (T), চাপ (P) বাড়লে, একক আয়তনে অণুর সংখ্যা (n/V) বাড়বে। যেহেতু গড় মুক্ত পথ (λ) অণুর ঘনত্বের (n) ব্যস্তানুপাতিক, তাই চাপ বাড়লে গড় মুক্ত পথ কমবে। ✅
সূত্রের বিশ্লেষণ
আমরা গড় মুক্ত পথের সূত্রটি আবার দেখি:
λ = 1 / (√2 * π * d² * n)
যদি চাপ বাড়ে, তাহলে গ্যাসের ঘনত্ব (n) বাড়বে। যেহেতু λ এর সূত্রে n নিচে আছে, তাই n বাড়লে λ কমবে। 💡💡💡এটাই হলো গড় মুক্ত পথের সাথে চাপের ব্যাস্তানুপাতিক সম্পর্ক।
বাস্তব উদাহরণ
টায়ারের ভেতরের বাতাসের চাপ বাড়ালে, বাতাসের অণুগুলোর গড় মুক্ত পথ কমে যায়। 🚗💨
টেবিল: চাপ এবং গড় মুক্ত পথের সম্পর্ক
| চাপ (P) | গড় মুক্ত পথ (λ) |
|---|---|
| কম ⬇️ | বেশি ⬆️ |
| বেশি ⬆️ | কম ⬇️ |
এ থেকে স্পষ্ট বোঝা যায় যে, গড় মুক্ত পথ চাপের ব্যস্তানুপাতিক। 🎉