Science chapter 7: Properties of Matter and External Effect

সপ্তম অধ্যায়: পদার্থের বৈশিষ্ট্য ও বাহ্যিক প্রভাব

লোহা, তামা, রবার, কাঠ ইত্যাদি হাজারো রকমের পদার্থ আমাদের প্রাত্যহিক জীবনের সাথে ওতপ্রোতভাবে জড়িত। ভিন্ন ভিন্ন পদার্থের বৈশিষ্ট্য ভিন্ন ভিন্ন বলেই এদের একেকটি একেক কাজে ব্যবহৃত হয়।

Figure

লেবেল: -, + বর্ণনা: একটি ব্যাটারির সাথে তারের মাধ্যমে সংযুক্ত একটি বৈদ্যুতিক বাতি এবং একটি পরীক্ষণীয় বস্তুখণ্ড নিয়ে গঠিত বর্তনীর চিত্র। ব্যাটারির গায়ে '-' ও '+' চিহ্ন রয়েছে।

এই অধ্যায় শেষে আমরা

• পদার্থের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের বর্ণনা করতে পারব।
• বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে পদার্থের শ্রেণিবিন্যাস করতে পারব।
• তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবাহিতা ব্যাখ্যা করতে পারব।
• ধাতু এবং অধাতুর কল্যাণকর দিক উপলব্ধি করব এবং এদের ব্যবহার ও সংরক্ষণে যত্নশীল হব।
• পরীক্ষণের সাহায্যে ধাতু এবং অধাতুর তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবাহিতা নির্ণয় করতে পারব।
• গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক ব্যাখ্যা করতে পারব।
• পরীক্ষণের সাহায্যে পদার্থের গলনাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্ক নির্ণয় করতে পারব।
• থামা ঘড়ি ও থার্মোমিটার সুনিপুণভাবে ব্যবহারে সক্ষম হব।
• শীতলীকরণ ব্যাখ্যা করতে পারব।
• আঘাতে ধাতু এবং অধাতুর পরিবর্তন ব্যাখ্যা করতে পারব।
• পরীক্ষণ কার্যক্রম চলাকালে পর্যাপ্ত নিরাপত্তামূলক ব্যবস্থা গ্রহণে উদ্যোগী হব এবং অন্যদের সচেতন করব।

Printed page 51

পাঠ ১-৩ : পদার্থের বৈশিষ্ট্য ও শ্রেণিবিন্যাস

কোনো কিছু করতে গেলেই আমাদের নানা রকম জিনিস ব্যবহার করতে হয়। সকাল বেলা ঘুম থেকে উঠেই আমাদের হাত মুখ ধোয়ার জন্য পানি থেকে শুরু করে নানা রকম খাদ্যসামগ্রী, হাঁড়িপাতিল, কাপড়চোপড়, খেলনা, পাথর, সাইকেল, ফুটবল, মার্বেল, বইপত্রসহ হাজারো রকমের জিনিস আমরা বিভিন্ন কাজে ব্যবহার করছি। এদের মধ্যে কোনোটি নরম, কোনোটি শক্ত, কোনোটি দেখতে চকচকে, কোনোটি গোল, কোনোটি চ্যাপটা ইত্যাদি। কিন্তু এগুলো সবই পদার্থ। এগুলো সবকয়টিই জায়গা দখল করে এবং প্রত্যেকেরই ভর আছে। তাহলে আমরা বলতে পারি যে, যা জায়গা দখল করে ও যার ভর আছে তাকেই পদার্থ বলে। পদার্থের কিছু অতিক্ষুদ্র কণার আয়তন অবশ্য খুবই নগণ্য।

পৃথিবীতে হাজারো রকমের পদার্থ রয়েছে এবং তাদেরকে নানাভাবে শ্রেণিবিন্যাস করা হয়েছে। এর একটি শ্রেণিবিন্যাস হলো পদার্থের অবস্থার উপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিন্যাস। একটি উদাহরণ দেওয়া যাক। এক টুকরো বরফ নিয়ে একটি পাত্রে রেখে দিলে কি ঘটে? এটি পানিতে পরিণত হয়। আবার ঐ পানিকে তাপ দিলে তা বাষ্পে পরিণত হয়। তাহলে দেখা যাচ্ছে, পানি তিনটি অবস্থায় থাকতে পারে। আর তাহলো বরফ, পানি আর বাষ্প। যখন বরফ আকারে থাকে তখন এটিকে বলা হয় কঠিন অবস্থা। পানির আকারে থাকলে তখন এটিকে বলা হয় তরল অবস্থা আর বাষ্প আকারে থাকলে এটি হলো গ্যাসীয় অবস্থা। তাই অবস্থাভেদে পদার্থকে তিন ভাগে ভাগ করা যায়।

Figure

লেবেল: পদার্থ, কঠিন, তরল, গ্যাসীয় বা বায়বীয় বর্ণনা: পদার্থের অবস্থাগত শ্রেণিবিন্যাস নির্দেশক একটি ছক। 'পদার্থ' থেকে তিনটি তীরচিহ্ন নিচে নেমে যথাক্রমে 'কঠিন', 'তরল' এবং 'গ্যাসীয় বা বায়বীয়' নির্দেশ করছে।

এখানে প্রশ্ন হলো কী কী বৈশিষ্ট্য থাকলে একটি পদার্থ কঠিন, তরল অথবা বায়বীয় হবে?

কঠিন পদার্থের নির্দিষ্ট আকৃতি আছে। কোনো বস্তু যতটুকু জায়গা দখল করে সেটিই ঐ বস্তুর আয়তন। সকল কঠিন বস্তুই জায়গা দখল করে, তাই সকল কঠিন বস্তুরই আয়তন আছে। কঠিন পদার্থের আয়তন ও আকার সহজে পরিবর্তন করা যায় না। এরা যথেষ্ট দৃঢ় অর্থাৎ এদের দৃঢ়তা আছে। তবে কিছু কিছু কঠিন পদার্থের দৃঢ়তা কম যেমন : সরিষার দানা, ভাত, কলা ইত্যাদি।

তরল পদার্থের নির্দিষ্ট কোনো আকৃতি নেই। এটি যে পাত্রে রাখা হয় ঐ পাত্রের আকৃতি ধারণ করে। তরল পদার্থের নির্দিষ্ট আয়তন আছে। কারণ কঠিন পদার্থের মতো এরাও জায়গা দখল করে। এদের আয়তন পরিমাপ করা যায়। এই আয়তন কি পরিবর্তন হয়? না, পাত্রভেদে আকৃতি পরিবর্তন হলেও আয়তন কিন্তু একই থাকে। যেহেতু তরল পদার্থের নির্দিষ্ট কোনো আকৃতি নেই, আকৃতি পরিবর্তনশীল, সেহেতু বলা যায় যে এরা কঠিন পদার্থের মতো দৃঢ় নয়। অর্থাৎ তরল পদার্থের দৃঢ়তা নেই।

গ্যাসের বৈশিষ্ট্য বোঝার জন্য আমরা বাতাসের কথাই ধরি। বাতাসের কোন নির্দিষ্ট আকৃতি নেই। গ্যাসীয় পদার্থের নির্দিষ্ট আয়তন আছে কি? তোমরা দুটি সিলিন্ডারের কথা চিন্তা কর, যার একটি ছোটো আর একটি বড়ো। এখন যদি সমপরিমাণ গ্যাস দুই সিলিন্ডারে রাখ,

Printed page 52

তাহলে তা ছোটো সিলিন্ডারের ক্ষেত্রে যেমন সম্পূর্ণ সিলিন্ডার জুড়ে থাকবে, তেমনি একই পরিমাণ গ্যাস বড়ো সিলিন্ডারে রাখলেও তা সম্পূর্ণ সিলিন্ডার জুড়ে থাকবে। তাহলে বলা যায় যে, একই পরিমাণ গ্যাস ছোটো পাত্রে রাখলে এর আয়তন কম হয় অথচ বড়ো পাত্রে রাখলে এর আয়তন বেশি হয়। অর্থাৎ গ্যাসীয় পদার্থ যে পাত্রে রাখা হয় ঐ পাত্রের আয়তনই গ্যাসের আয়তন। গ্যাসীয় পদার্থের নির্দিষ্ট আকৃতি ও আয়তন নেই। দৃঢ়তা তো নেই বটেই।

এ ছাড়া পদার্থকে যেসব বৈশিষ্ট্যের ভিত্তিতে শ্রেণিকরণ করা যায় তা হলো ঘনত্ব, কাঠিন্য, নমনীয়তা, তাপ পরিবাহিতা ও বিদ্যুৎ পরিবাহিতা।

কাজ : তোমার বাড়ি ও স্কুল থেকে নিচের জিনিসগুলো সংগ্রহ করো। চক, পেন্সিল, নোটবুক, রবার, ডাস্টার, হাতুড়ি, তারকাঁটা, সাবান, সাইকেলের চাকার স্পোক, ক্রিকেট ব্যাট, দিয়াশলাইয়ের বাক্স, লবণ, অ্যালুমিনিয়ামের থালাবাসন ও স্কুলের ঘণ্টা। এদের কোনো কোনোটা কাগজ, কাঠের ও ধাতুর তৈরি এবং কোন কোনোটা এসবের কোনোটা দিয়ে তৈরি নয়। কোনটি চক্চক্ করে এবং কোনটি করে না সে অনুযায়ী এদের ভাগ করো।

কাঠিন্য ও নমনীয়তা

কোনো পদার্থ নরম, কোনোটা শক্ত, কোনোটা নমনীয়, কোনোটা অনমনীয়। নিজেরা নিচের কাজটি করো। এদের সম্পর্কে জানো।

কাজ : একটি অ্যালুমিনিয়ামের পাত্র, একখণ্ড রবার, একখণ্ড কাঠ, মোমবাতি, এক টুকরা পাথর ও একটি প্যারেক নাও। এগুলোতে একটি ধাতব চাবি দিয়ে দাগ কেটে দেখ। কোনটিতে খুব সহজে দাগ কাটা যায়। কোনটাতে দাগ কাটা কঠিন। দুই আঙুলের মাঝে নিয়ে এদের প্রত্যেককে চাপ দিয়ে দেখ। দেখো কোনটা নমনীয়, কোনটা শক্ত ও অনমনীয়। এদের মধ্যে কোনটা খসখসে, কোনটা মসৃণ ও কোনটা ভঙ্গুর?

এবার নিচের মতো সারণি কর।

ঘনত্বের ভিত্তিতে পদার্থকে বিভিন্ন ভাগে ভাগ করা যায়। তবে দেখা গেছে ধাতুর ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি। পরবর্তী পাঠগুলোতে আমরা পদার্থের আরও কিছু বৈশিষ্ট্য নিয়ে আলোচনা করব।

Printed page 53

পাঠ ৪- ৬ : ধাতু ও অধাতুর বৈশিষ্ট্য

বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে মৌলিক পদার্থকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়েছে। একটি হলো ধাতু ও অন্যটি অধাতু। এখন আমরা ধাতু ও অধাতুর কিছু বৈশিষ্ট্য জেনে নিই।

ধাতু : অ্যালুমিনিয়ামের নানা রকম পাত্র, সোনার গহনা, তামার বৈদ্যুতিক তার -এগুলোকে আমরা নানা কাজে ব্যবহার করি। এ পদার্থগুলো দেখতে কেমন? চকচকে। এটি হলো বেশিরভাগ ধাতুর একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য।

অন্যদিকে রান্নার কাজে আমরা অ্যালুমিনিয়ামের পাত্র বা লোহার কড়াই ব্যবহার করি। কেন? কারণ এগুলো চুলার আগুন থেকে তাপ পরিবহন করে রান্নার মূল উপাদানে (যেমন-চাল বা মাছ) পৌঁছে দেয় ও উপাদানগুলো ঐ তাপে সিদ্ধ হয়ে যায়। অর্থাৎ ধাতুসমূহের আরেকটি বৈশিষ্ট্য হচ্ছে এরা ভালোভাবে তাপ পরিবহন করে। তাই এদের তাপ সুপরিবাহী বলে।

আবার বিদ্যুৎ পরিবহণে তামার তার ব্যবহার করার কারণ কী? বিদ্যুৎ পরিবহন করা। অর্থাৎ, ধাতব পদার্থসমূহ বিদ্যুৎ সুপরিবাহী। এককথায় বলা যায়, ধাতু বা ধাতব পদার্থসমূহ সাধারণত দেখতে চকচকে, এবং এরা তাপ ও বিদ্যুৎ সুপরিবাহী হয়।

অধাতু : তোমরা কি বলতে পারবে নাইট্রোজেন, অক্সিজেন বা হাইড্রোজেন গ্যাস দেখতে কেমন? বলতে পারবে না, কারণ ধাতুর মতো চকচকে বা এ জাতীয় চোখে পড়ার মতো বৈশিষ্ট্য এদের নেই। আবার এগুলো ধাতুর ন্যায় তাপ ও বিদ্যুৎ পরিবহনও করে না। তাই এদেরকে তাপ ও বিদ্যুৎ কুপরিবাহী বা অপরিবাহী পদার্থ বলা হয়।

কাজ : তোমরা ম্যাগনেসিয়াম রিবন, দস্তার পাত, প্লাস্টিক, কাঠের ও স্টিলের স্কেল রোদে রাখ ও ভালোভাবে লক্ষ কর কোনটি চক চক করে ও কোনটি করে না, এবং এই তথ্য ছকে লিপিবদ্ধ করো।

ছক

কাজ : ধাতব পদার্থের (তামা) তাপ পরিবাহিতা পর্যবেক্ষণ।

প্রয়োজনীয় উপকরণ : তামার মোটা তার (২০ সেন্টিমিটার), দুটি কর্ক বা শোলার টুকরা, দিয়াশলাই, মোমবাতি বা স্পিরিট ল্যাম্প।

পদ্ধতি : কর্কের মধ্য দিয়ে তামার তার সতর্কতার সাথে এমনভাবে প্রবেশ করাও যাতে একটি তারের মাঝ বরাবর থাকে। মোমবাতিটি জ্বালাও। তামার তারের এক প্রান্ত ধরে অপর প্রান্ত মোমবাতিটির শিখার উপর ধরো। এভাবে যতক্ষণ পর্যন্ত হাতে গরম অনুভব না কর ততক্ষণ পর্যন্ত ধরে রাখো।

Figure: চিত্র ৭.১ : ধাতব পদার্থের তাপ পরিবাহিতা

বর্ণনা: একটি জ্বলন্ত মোমবাতির শিখার ওপর একটি ধাতব তার (তামার তার) ধরা হয়েছে। তারটির দুই প্রান্তে দুটি কর্ক বা শোলার টুকরা আটকানো। মোমবাতিটি একটি স্বচ্ছ পাত্র বা কাচের বাক্সের ভেতরে বসানো রয়েছে।

Printed page 54

এখানে কর্ক ব্যবহারের কারণ কী? মোমবাতির শিখা থেকে সরাসরি তাপ যেন হাতে না লাগতে পারে সে জন্য এটি ব্যবহার করা হয়েছে। এখন তোমরা বল তাহলে তামার তারের যে প্রান্ত হাতে ধরে রেখেছ সেখানে গরম অনুভব করছ কেন? মোমবাতির শিখা থেকে তারের এক প্রান্ত তাপ গ্রহণ করছে এবং তামা তাপ সুপরিবাহী হওয়ায় তা তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়ে অপর প্রান্তে পৌঁছেছে। যদি তা না হতো তাহলে তুমি হাতে গরম অনুভব করতে না। তাহলে এই পরীক্ষার মাধ্যমে প্রমাণিত হলো যে তামা তাপ সুপরিবাহী। তামার মতো সকল ধাতুই তাপ পরিবহণ করে।

যে সমস্ত যন্ত্রে তাপ পরিবহন প্রয়োজন হয় (যেমন- রেফ্রিজারেটর, শীতাতপ নিয়ন্ত্রিত যন্ত্র, সৌরপ্যানেল ইত্যাদি) সে সমস্ত ক্ষেত্রে ধাতব পদার্থ ব্যবহৃত হয়। তাই এদের সদ্ব্যবহার করা বা অপচয় রোধ করা আমাদের নৈতিক দায়িত্ব।

কাজ : বিভিন্ন পদার্থের তাপ পরিবাহিতা পর্যবেক্ষণ।

প্রয়োজনীয় উপকরণ : ১টি কাচের চামচ, ১টি প্লাস্টিকের চামচ, ১টি অ্যালুমিনিয়ামের চামচ, ৩টি ১ টাকার মুদ্রা, ১টি ৬০০ মিলিলিটারের বিকার, ৩০০ মিলিলিটার পানি ও স্পিরিট ল্যাম্প, মোম, দিয়াশলাই, থামা ঘড়ি।

পদ্ধতি : দিয়াশলাই জ্বালিয়ে মোমে অল্প তাপ দিয়ে কিছুটা নরম হলে কিছু মোম প্রতিটি চামচের হাতলের উপর চাপ দিয়ে বসাও। এবার মুদ্রাগুলি মোমের উপর রেখে এমনভাবে চাপ দাও যাতে মুদ্রাগুলো চামচের সাথে লেগে থাকে। বিকারে ৩০০ মিলিলিটারের মতো পানি নাও। স্পিরিট ল্যাম্পের উপর বিকারটি বসাও। এখন চামচ তিনটিকে পৃথক পৃথক সুতা দিয়ে বেঁধে বিকারে এমনভাবে ডুবাও যাতে মুদ্রাগুলো বিকারের উপরিভাগের বাইরে থাকে। এবার স্পিরিট ল্যাম্প জ্বালিয়ে বিকারে তাপ দিতে থাক। মুদ্রাগুলোর দিকে চোখ রাখ। থামা ঘড়ির সাহায্যে কোন মুদ্রাটি চামচ থেকে আলাদা হতে কত সময় লাগে তা নির্ণয় কর।

Figure: চিত্র ৭.২ : বিভিন্ন পদার্থের তাপ পরিবাহিতা

বর্ণনা: ত্রিপদী স্ট্যান্ডে তারজালির ওপর রাখা বিকারে তরলে তিনটি চামচ ডুবানো রয়েছে। নিচ থেকে স্পিরিট ল্যাম্পের শিখা দিয়ে বিকারটিকে তাপ দেওয়া হচ্ছে।

কোন চামচ থেকে সবার আগে, কোনটি থেকে সবার পরে মুদ্রা আলাদা হলো? আলাদাই বা হলো কেন? নিঃসন্দেহে অ্যালুমিনিয়ামের চামচ থেকে সবার আগে মুদ্রা আলাদা হলো, কারণ অ্যালুমিনিয়াম তাপ সুপরিবাহী বলে বিকারের গরম পানি থেকে তাপ তুলনামূলকভাবে দ্রুত পরিবাহিত করে মোমে পৌঁছায়। ফলে মোম গলে যায় এবং মুদ্রা মোম থেকে সবার আগে আলাদা হয়ে যায়। পক্ষান্তরে প্লাস্টিকের তাপ পরিবাহিতা সবচেয়ে কম বলে প্লাস্টিকের চামচের গরম প্রান্ত থেকে তুলনামূলকভাবে ধীর গতিতে তাপ পরিবাহিত হয়ে ঠান্ডা প্রান্তে অর্থাৎ মোমের দিকে যায়। ফলে মোম গলতে সময় বেশি লাগে। আর সেকারণেই সবার পরে মোম থেকে মুদ্রা আলাদা হয়। আবার কাচের তাপ পরিবাহিতা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে কম কিন্তু প্লাস্টিকের চেয়ে বেশি বলে প্লাস্টিকের চেয়ে দ্রুত কিন্তু অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে ধীর গতিতে মোমে পৌঁছায়। ফলে কাচের চামচ থেকে মুদ্রা আলাদা হতে এলুমিনিয়ামের চেয়ে বেশি কিন্তু প্লাস্টিকের চেয়ে কম সময় লাগে।