পানি বরফে পরিণত হলে আয়তন বাড়ে কেন? - ScienceBee প্রশ্নোত্তর

বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির প্রশ্নোত্তর দুনিয়ায় আপনাকে স্বাগতম! প্রশ্ন-উত্তর দিয়ে জিতে নিন পুরস্কার, বিস্তারিত এখানে দেখুন।

+4 টি ভোট
1,623 বার দেখা হয়েছে
"রসায়ন" বিভাগে করেছেন (15,280 পয়েন্ট)

4 উত্তর

0 টি ভোট
করেছেন (12,550 পয়েন্ট)
যখন পানির অণুগুলি তরল অবস্থায় থাকে, তখন স্বাভাবিকভাবেই পরমাণুগুলো ক্রমাগত জোরে জোরে কাঁপতে থাকে। ফলে হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি স্থির থাকতে পারে না। এরা নির-বিচ্ছিন্নভাবে গঠিত হতে থাকে এবং ভাংতে থাকে। এই প্রক্রিয়াটি ক্রমাগত চলে। হিসাব করে দেখা গেছে  25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় একটি পানির অণুতে গড় হাইড্রোজেন বন্ডের পরিমাণ 3.4।

এবার তরল পানিকে বরফে রূপান্তরের সময় তাপ অপসারণ করা হয়। ফলে পানির অণুগুলো শক্তি হারাতে থাকে এবং এর স্পন্দনের হার কমে যায়। শক্তি কমে যাওয়ার দরুন এই হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে যাওয়ার হার কমে যায় এবং অণুগুলির মধ্যে আরও স্থিতিশীল হাইড্রোজেন-বন্ধন তৈরি হতে থাকে

ফলে, তাপমাত্রা হিমাঙ্কের কাছে পৌঁছে যাওয়ার পরে পানির অণুগুলোর স্ফটিক জাল কাঠামোর কারণে গড় হাইড্রোজেন বন্ডের সংখ্যা সর্বোচ্চ বন্ড সংখ্যা 4 এর কাছাকাছি পৌছায়। এমন স্ফটিক বা ক্রিস্টাল জাল কাঠামোর জন্য তরলে একটি পানির অণু তার পার্শ্ববর্তী সকল পানির অণুর সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। ফলে পানির অণুটি তার পার্শ্ববর্তী সকল পানির অণু থেকে হাইড্রোজেন বন্ডের সমান দূরত্বে অবস্থান করে। ফলে অধিক স্থান উন্মুক্ত বা ফাকা রয়ে যায়। ফলে আয়তন বেড়ে যায়।

এভাবেই যখন অন্যান্য পদার্থের ক্ষেত্রে কঠিনে রুপান্তর হলে আয়তন কমে যায় সেখানে তরল পানিকে বরফে পরিণত করা হলে এর আয়তন না কমে উল্টো বেড়ে যায়।
0 টি ভোট
করেছেন (28,740 পয়েন্ট)
পানির অণুতে অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন পরমাণু ষড়ভুজাকৃতির হয়ে বন্ধন গঠন করে। ঠিক যেন একটা ত্রিমাত্রিক ষড়ভুজ। এখন পানি তরল অবস্থায় এই কল্পিত ষড়ভুজ কাঠামোটিতে বাহুগুলোর মধ্যে যে কোন থাকে, বরফ হয়ে গেলে সেই কোণগুলো বৃদ্ধি পায়। ফলে প্রতিটি ষড়ভুজ আণবিক কাঠামোর আয়তন বৃদ্ধি পায়।
0 টি ভোট
করেছেন (33,350 পয়েন্ট)
সাধারণভাবে পদার্থ প্রকৃতিতে তিনটি অবস্থায় থাকতে পারে। এগুলো হল কঠিন, তরল ও গ্যাসীয়। এদের মধ্যে কঠিন পদার্থের ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি, তরলের তুলনামূলক কম এবং গ্যাসীয় পদার্থের ঘনত্ব অত্যন্ত কম। কঠিন পদার্থকে তাপ দিলে তা তরলে এবং তরলকে তাপ দিলে তা গ্যাসীয় বা বায়বীয় পদার্থে পরিণত হয় (কিছু ক্ষেত্রে ভিন্নতা রয়েছে)। আবার তাপ অপসারণ করতে থাকলে ঠিক উল্টো ঘটনা ঘটে।

এবার একটি কঠিন পদার্থের কথা ভাবুন যাকে তাপ দিলে তরলে পরিণত করা যাবে। এবার ওই কঠিন পদার্থকে যদি তাপ দিতে থাকেন তাহলে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তরলে পরিণত হতে শুরু করবে। আর এই অবস্থায় পদার্থের আয়তন বাড়তে থাকে।

 
তাপ প্রয়োগ করলে পদার্থের পরমাণু গুলো শক্তি গ্রহণ করে পূর্বের তুলনায় অধিকতর দ্রুত কাপতে থাকে। এই অধিক কম্পনের জন্য পরমাণুগুলোর পূর্বের তুলনায় অধিক স্থানের প্রয়োজন হয়। এতে করে পরমাণু সমূহের মধ্যে দূরত্ব বাড়তে থাকে। ফলে পদার্থের আয়তন বেড়ে যায়।
এই পদার্থটিকে যদি আরও তাপ দিতে থাকেন তাহলে পরমাণুর সমূহের মধ্যে দূরত্ব আরও বাড়তে থাকবে এবং এটি গ্যাসীয় পদার্থে পরিণত হবে। এ অবস্থায় পদার্থের আয়তন হবে সর্বোচ্চ।

এবার উল্টো প্রক্রিয়াটি চিন্তা করুন। গ্যাসীয় পদার্থের তাপ অপসারণ করলে এটি শীতল হয়ে আয়তন কমে তরলে পরিণত হবে। এই তরলের তাপমাত্রা আরও কমালে আয়তন কমে সেটি কঠিন পদার্থে পরিণত হবে।

 
হ্যাঁ, এ পর্যন্ত সবই ঠিক ছিল। মূল সমস্যাটি তৈরি হয় পানি যখন বরফে পরিণত হয়। পূর্বের আলোচনা অনুযায়ী আমরা জানলাম যে তরল কঠিনে পরিণত হলে পদার্থের আয়তন কমে। কিন্তু পানির ক্ষেত্রে এই ঘটনাটি সম্পূর্ণ বিপরীত। পানি বরফে পরিণত হলে আয়তন না কমে উল্টো বেড়ে যায়।

তাহলে কেন এমনটি ঘটে?
মূলত পানির অণুর অদ্ভুত গঠন এই ঘটনাটির জন্য দায়ী।

পানিতে প্রতিটি অণুসমূহের মধ্যে একটি অক্সিজেন পরমাণু দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে সমযোজী বন্ধন দ্বারা গঠিত। পানিতে অক্সিজেন পরমাণু ঈষৎ ঋণাত্মক আধানযুক্ত এবং হাইড্রোজেন পরমাণু ঈষৎ ধনাত্মক আধানযুক্ত হয়ে অবস্থান করে। ফলে সমযোজী বন্ধনের পাশাপাশি দুটি পানির অণুর মধ্যে হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে অক্সিজেন পরমাণুর  আকর্ষণ বলের মাধ্যমে একটি বন্ধন গড়ে ওঠে, যাকে  আমরা হাইড্রোজেন বন্ধন বলে থাকি।

 
যখন পানির অণুগুলি তরল অবস্থায় থাকে, তখন স্বাভাবিকভাবেই পরমাণুগুলো ক্রমাগত জোড়ে জোড়ে কাঁপতে থাকে। ফলে হাইড্রোজেন বন্ধনগুলি স্থির থাকতে পারে না। এরা নির-বিচ্ছিন্নভাবে গঠিত হতে থাকে এবং ভাংতে থাকে। এই প্রক্রিয়াটি ক্রমাগত চলে। হিসাব করে দেখা গেছে  25 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় একটি পানির অণুতে গড় হাইড্রোজেন বন্ডের পরিমাণ 3.4।

এবার তরল পানিকে বরফে রূপান্তরের সময় তাপ অপসারণ করা হয়। ফলে পানির অণুগুলো শক্তি হারাতে থাকে এবং এর স্পন্দনের হার কমে যায়। শক্তি কমে যাওয়ার দরুন এই হাইড্রোজেন বন্ধন ভেঙে যাওয়ার হার কমে যায় এবং অণুগুলির মধ্যে আরও স্থিতিশীল হাইড্রোজেন-বন্ধন তৈরি হতে থাকে।

 
ফলে, তাপমাত্রা হিমাঙ্কের কাছে পৌঁছে যাওয়ার পরে পানির অণুগুলোর স্ফটিক জাল কাঠামোর কারণে গড় হাইড্রোজেন বন্ডের সংখ্যা সর্বোচ্চ বন্ড সংখ্যা 4 এর কাছাকাছি পৌছায়। এমন স্ফটিক বা ক্রিস্টাল জাল কাঠামোর জন্য তরলে একটি পানির অণু তার পার্শ্ববর্তী সকল পানির অণুর সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন গঠন করে। ফলে পানির অণুটি তার পার্শ্ববর্তী সকল পানির অণু থেকে হাইড্রোজেন বন্ডের সমান দূরত্বে অবস্থান করে। ফলে অধিক স্থান উন্মুক্ত বা ফাকা রয়ে যায়। ফলে আয়তন বেড়ে যায়।

এভাবেই যখন অন্যান্য পদার্থের ক্ষেত্রে কঠিনে রুপান্তর হলে আয়তন কমে যায় সেখানে তরল পানিকে বরফে পরিণত করা হলে এর আয়তন না কমে উল্টো বেড়ে যায়।
0 টি ভোট
করেছেন (43,930 পয়েন্ট)
পানি জমে বরফ হলে এর আয়তন কেন বাড়ে?
আপনার প্রশ্নের জন্য অনেক অনেক ধন্যবাদ।

এ প্রশ্নের উত্তর আমি আমার সীমাবদ্ধ জ্ঞানের ভিতরেই দেয়ার চেষ্টা করব যেহেতু আমার এই সম্পর্কে পড়াশোনা আরো অনেক বাকি।

পানি যখন জমে বরফ হয়ে যায় তখন এর ঘনত্ব কমে যায়। এখন রূপান্তরিত পানির ভরতো আর পরিবর্তিত হয়নি! তাই একই পরিমাণ বরফ অধিক স্থান গ্রহণ করে। ফলে আয়তন বৃদ্ধি পায়। এর গাণিতিক প্রমাণ নিম্নরূপ --

পানির আয়তন =  w1

পানির ঘনত্ব =  p1

পানির ভর = m1

বরফের ভর = m2

বরফের ঘনত্ব = p2

বরফের আয়তন = w2

এখন, পানির ঘনত্ব > বরফের ঘনত্ব

বা,  p1 >  p2

বা,  m1v1>m2v2

বা ,1v1>1v2 ( যেহেতু  m1=m2 )

বা,  v1<v2

সুতরাং, পানির আয়তন < বরফের আয়তন।

অর্থাৎ বরফের আয়তন সমপরিমাণ পানি হতে বেশি।

সম্পর্কিত প্রশ্নগুচ্ছ

0 টি ভোট
1 উত্তর 147 বার দেখা হয়েছে
27 ডিসেম্বর 2021 "রসায়ন" বিভাগে জিজ্ঞাসা করেছেন Rishad Ud Doula (5,760 পয়েন্ট)
0 টি ভোট
1 উত্তর 144 বার দেখা হয়েছে
27 ডিসেম্বর 2021 "রসায়ন" বিভাগে জিজ্ঞাসা করেছেন Rishad Ud Doula (5,760 পয়েন্ট)
+1 টি ভোট
2 টি উত্তর 312 বার দেখা হয়েছে
27 অক্টোবর 2021 "রসায়ন" বিভাগে জিজ্ঞাসা করেছেন Anupom (15,280 পয়েন্ট)
0 টি ভোট
1 উত্তর 436 বার দেখা হয়েছে

10,758 টি প্রশ্ন

18,423 টি উত্তর

4,737 টি মন্তব্য

249,190 জন সদস্য

14 জন অনলাইনে রয়েছে
0 জন সদস্য এবং 14 জন গেস্ট অনলাইনে
  1. Sheikh Sakib

    110 পয়েন্ট

  2. Shubrnatalukdar

    110 পয়েন্ট

  3. Elma Hasan Jahnbee

    110 পয়েন্ট

  4. Taspia Tahsin

    110 পয়েন্ট

  5. Junayed Hasan Mridul

    110 পয়েন্ট

বাংলাদেশের সবচেয়ে বড় উন্মুক্ত বিজ্ঞান প্রশ্নোত্তর সাইট সায়েন্স বী QnA তে আপনাকে স্বাগতম। এখানে যে কেউ প্রশ্ন, উত্তর দিতে পারে। উত্তর গ্রহণের ক্ষেত্রে অবশ্যই একাধিক সোর্স যাচাই করে নিবেন। অনেকগুলো, প্রায় ২০০+ এর উপর অনুত্তরিত প্রশ্ন থাকায় নতুন প্রশ্ন না করার এবং অনুত্তরিত প্রশ্ন গুলোর উত্তর দেওয়ার আহ্বান জানাচ্ছি। প্রতিটি উত্তরের জন্য ৪০ পয়েন্ট, যে সবচেয়ে বেশি উত্তর দিবে সে ২০০ পয়েন্ট বোনাস পাবে।


Science-bee-qna

সর্বাপেক্ষা জনপ্রিয় ট্যাগসমূহ

মানুষ পানি ঘুম পদার্থ - জীববিজ্ঞান এইচএসসি-উদ্ভিদবিজ্ঞান এইচএসসি-প্রাণীবিজ্ঞান পৃথিবী চোখ রোগ রাসায়নিক শরীর রক্ত আলো #ask মোবাইল ক্ষতি চুল কী চিকিৎসা পদার্থবিজ্ঞান সূর্য #science প্রযুক্তি স্বাস্থ্য মাথা প্রাণী গণিত বৈজ্ঞানিক মহাকাশ পার্থক্য এইচএসসি-আইসিটি #biology বিজ্ঞান খাওয়া গরম শীতকাল #জানতে কেন ডিম চাঁদ বৃষ্টি কারণ কাজ বিদ্যুৎ রাত রং উপকারিতা শক্তি লাল আগুন সাপ মনোবিজ্ঞান গাছ খাবার সাদা আবিষ্কার দুধ উপায় হাত মশা মাছ ঠাণ্ডা মস্তিষ্ক শব্দ ব্যাথা ভয় বাতাস স্বপ্ন তাপমাত্রা গ্রহ রসায়ন উদ্ভিদ কালো পা কি বিস্তারিত রঙ মন পাখি গ্যাস সমস্যা মেয়ে বৈশিষ্ট্য হলুদ বাচ্চা সময় ব্যথা মৃত্যু চার্জ অক্সিজেন ভাইরাস আকাশ গতি দাঁত আম হরমোন বাংলাদেশ বিড়াল
...