গ্যাসের পেষণ গুণাংক বা সংকোচনশীলতা গুণাংক বা সংনম্যতা গুণাংক এবং এর উপর তাপ ও চাপের প্রভাব।
গ্যাসের আচরণ ও আদর্শ গ্যাস হতে বিচ্যুতি
সংজ্ঞা: কোনো গ্যাসের চাপ ও আয়তনের গুণফলকে ঐ গ্যাসের তাপমাত্রা ও মোলার গ্যাস ধ্রুবকের গুণফল দ্বারা ভাগ করলে যে গুণক পাওয়া যায় তাকে ঐ গ্যাসের পেষণ গুণাংক বা সংকোচনশীলতা গুণাংক বা সংনম্যতা গুণাংক (Compressibility factor of gas) বলে। একে সাধারণত Z দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
n মোল আদেশ গ্যাসের ক্ষেত্রে অবস্থার সমীকরণ হলো: PVi = nRT
যেহেতু বাস্তব গ্যাস আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ মেনে চলে না, সেহেতু বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে: PV ≠ nRT
ধরা যাক, বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে সমীকরণটি হলো: PV = ZnRT
এখানে, Z = বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে পেষণ গুণাংক বা সংনম্যতা গুণাংক।
যদি ১ মোল গ্যাস বিবেচনা করা হয় (n = 1), তবে: Z = PV / RT
আবার, আদর্শ গ্যাসের মোলার আয়তন Vi হলে, Z = V / Vi (বাস্তব আয়তন / আদর্শ আয়তন)
Z এর মানের ওপর ভিত্তি করে গ্যাসের আচরণ:
অতি নিম্ন চাপে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় বাস্তব গ্যাসটি আদর্শ গ্যাসের মতো আচরণ করে। বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে বয়েলের তাপমাত্রায় এরূপ ঘটে।
সমচাপ ও তাপমাত্রায় বাস্তব গ্যাসটি আদর্শ গ্যাসের তুলনায় কম সংকোচনশীল এবং গ্যাসটির আচরণ আদেশ গ্যাস হতে বিচ্যুত হয়েছে। এ ধরনের বিচ্যুতিকে বলা হয় ধনাত্মক বিচ্যুতি।
সমচাপ ও তাপমাত্রায় বাস্তব গ্যাসটি আদর্শ গ্যাসের তুলনায় বেশি সংকোচনশীল এবং গ্যাসটির আচরণ আদর্শ গ্যাস হতে বিচ্যুত হয়েছে। এ ধরনের বিচ্যুতিকে বলা হয় ঋণাত্মক বিচ্যুতি।
বাস্তব গ্যাসের ক্ষেত্রে সংকোচনশীলতা গুণাঙ্ক (Z) এর মান প্রধানত দুইটি বিষয়ের উপর নির্ভরশীল। যেমন— i) চাপ (P) এবং ii) তাপমাত্রা (T)।
i) চাপের প্রভাব (Effect of Pressure)
অতি নিম্নচাপে বাস্তব গ্যাস আদর্শ গ্যাসের মতো আচরণ করে (Z ≈ 1)। কারণ অতি নিম্নচাপে গ্যাসীয় কণাগুলোর মধ্যবর্তী দূরত্ব অনেক বেশি থাকে এবং আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল অত্যন্ত নগণ্য হয়।
H2 এবং He এর ক্ষেত্রে: এদের আণবিক ভর অত্যন্ত কম হওয়ায় এদের ক্ষেত্রে আকর্ষণ বল কাজ করে না। ফলে চাপের মান বাড়ার সাথে সাথে শুরু থেকেই Z এর মান ১ থেকে বাড়তে থাকে। এদের লেখচিত্রে কোনো অবতল অংশ (নিম্নগামী বক্ররেখা) দেখা যায় না।
O2, N2 এবং CO2 এর ক্ষেত্রে: উচ্চ চাপে এদের মধ্যে আকর্ষণ বল কার্যকর হয়। ফলে চাপ বাড়ানোর সাথে সাথে Z এর মান প্রথমে কমতে থাকে (ঋণাত্মক বিচ্যুতি), একটি সর্বনিম্ন বিন্দুতে পৌঁছানোর পর চাপ আরও বাড়ালে Z এর মান পুনরায় বাড়তে থাকে (ধনাত্মক বিচ্যুতি)।
ii) তাপমাত্রার প্রভাব (Effect of Temperature)
তাপমাত্রা পরিবর্তন করলে বাস্তব গ্যাসের বিচ্যুতি বা সংকোচনশীল ধর্ম নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়। উপরের চিত্র ২ থেকে স্পষ্ট দেখা যায় যে:
- নিম্ন তাপমাত্রায় (যেমন ২০০K): গ্যাসের গতিশক্তি কম থাকে বিধায় আকর্ষণ বল বেশি কার্যকর হয়, ফলে Z এর মান প্রথমে অনেক বেশি হ্রাস পায় (গভীর অবতল সৃষ্টি করে)।
- উচ্চ তাপমাত্রায় (যেমন ১০০০K): অণুগুলোর গতিশক্তি তীব্র হওয়ায় আকর্ষণ বল কাজ করতে পারে না। ফলে Z এর মান প্রথম থেকেই ১ এর বেশি হতে থাকে।
- বয়েল তাপমাত্রা (Boyle Temperature): যে বিশেষ তাপমাত্রায় বাস্তব গ্যাসসমূহ চাপের একটি বিস্তীর্ণ পরিসর পর্যন্ত আদর্শ গ্যাসের ন্যায় আচরণ করে এবং বয়েলের সূত্র মেনে চলে, তাকে ওই গ্যাসের বয়েল তাপমাত্রা বলে (যেমন চিত্রে ৫০০K)।
