ন্যানো প্রযুক্তির দিকে পা বাড়ান
হাজার হাজার বছর আগে, মানুষ ভাবত আশেপাশের দেহগুলি কী দিয়ে তৈরি। উত্তর বিভিন্ন. প্রাচীন গ্রীসে, বিজ্ঞানীরা মতামত প্রকাশ করেছিলেন যে সমস্ত দেহ ক্ষুদ্র অবিভাজ্য উপাদান দিয়ে গঠিত, যাকে তারা পরমাণু বলে। কত কম, তারা নির্দিষ্ট করে বলতে পারেনি। কয়েক শতাব্দী ধরে, গ্রীকদের দৃষ্টিভঙ্গি শুধুমাত্র অনুমান হিসাবে রয়ে গেছে। তারা XNUMX শতকে তাদের কাছে ফেরত দেওয়া হয়েছিল, যখন অণু এবং পরমাণুর আকার অনুমান করার জন্য পরীক্ষা চালানো হয়েছিল।
ঐতিহাসিকভাবে উল্লেখযোগ্য পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি, যা কণার আকার গণনা করা সম্ভব করে তুলেছিল ইংরেজ বিজ্ঞানী লর্ড রেইলি. যেহেতু এটি সম্পাদন করা সহজ এবং একই সাথে খুব বিশ্বাসযোগ্য, তাই আসুন বাড়িতে এটি পুনরাবৃত্তি করার চেষ্টা করি। তারপরে আমরা আরও দুটি পরীক্ষার দিকে ফিরে যাই যা আমাদের অণুর কিছু বৈশিষ্ট্য শিখতে দেয়।
কণার আকার কি?
ভাত। 1. নিষ্কাশিত পেট্রোলে তেলের দ্রবণ রাখার জন্য একটি সিরিঞ্জ প্রস্তুত করার একটি পদ্ধতি; p - পক্সিলিন,
c - সিরিঞ্জ
আসুন নিম্নলিখিত পরীক্ষাটি পরিচালনা করে এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করি। একটি 2 সেমি সিরিঞ্জ থেকে3 প্লাঞ্জারটি অপসারণ করুন এবং এর আউটলেটটি পক্সিলাইন দিয়ে সিল করুন যাতে এটি সুই প্রবেশের উদ্দেশ্যে আউটলেট টিউবটিকে সম্পূর্ণরূপে পূরণ করে (চিত্র 1)। পক্সিলিনা শক্ত না হওয়া পর্যন্ত আমরা কয়েক মিনিট অপেক্ষা করি। যখন এটি ঘটবে, প্রায় 0,2 সেমি সিরিঞ্জে ঢেলে দিন3 ভোজ্য তেল এবং এই মান রেকর্ড. এটি ব্যবহৃত তেলের পরিমাণ।o. গ্যাসোলিন দিয়ে সিরিঞ্জের অবশিষ্ট ভলিউম পূরণ করুন। একটি সমজাতীয় দ্রবণ না পাওয়া পর্যন্ত একটি তারের সাথে উভয় তরল মিশ্রিত করুন এবং যে কোনো হোল্ডারে উল্লম্বভাবে সিরিঞ্জটি ঠিক করুন।
তারপর বেসিনে উষ্ণ জল ঢালুন যাতে এর গভীরতা 0,5-1 সেমি হয়। উষ্ণ জল ব্যবহার করুন, কিন্তু গরম নয়, যাতে ক্রমবর্ধমান বাষ্প দেখা না যায়। এলোমেলো পরাগের পৃষ্ঠকে পরিষ্কার করার জন্য আমরা জলের পৃষ্ঠ বরাবর একটি কাগজের স্ট্রিপকে স্পর্শকভাবে কয়েকবার টেনে নিয়ে যাই।
আমরা ড্রপারে তেল এবং পেট্রলের সামান্য মিশ্রণ সংগ্রহ করি এবং জল দিয়ে জাহাজের মাঝখানে ড্রপারটি চালাই। ইরেজারে আলতো করে টিপে, আমরা যতটা সম্ভব ছোট একটি ফোঁটা জলের পৃষ্ঠে ফেলে দিই। তেল এবং পেট্রলের মিশ্রণের এক ফোঁটা জলের পৃষ্ঠের সমস্ত দিকে ব্যাপকভাবে ছড়িয়ে পড়বে এবং সবচেয়ে অনুকূল পরিস্থিতিতে এক কণা ব্যাসের সমান বেধ সহ একটি খুব পাতলা স্তর তৈরি করবে - তথাকথিত মনোমোলিকুলার স্তর. কিছু সময়ের পরে, সাধারণত কয়েক মিনিট, পেট্রল বাষ্পীভূত হবে (যা জলের তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে ত্বরান্বিত হয়), পৃষ্ঠে একটি মনোমোলিকুলার তেলের স্তর রেখে যায় (চিত্র 2)। ফলস্বরূপ স্তরটি প্রায়শই কয়েক সেন্টিমিটার বা তার বেশি ব্যাস সহ একটি বৃত্তের আকার ধারণ করে।
ভাত। 2. জলের পৃষ্ঠে তেলের মনোমোলিকুলার স্তর
m – শ্রোণী, c – জল, o – তেল, D – গঠন ব্যাস, d – গঠন পুরুত্ব
(তেল কণার আকার)
আমরা একটি টর্চলাইট থেকে তির্যকভাবে আলোর রশ্মি নির্দেশ করে জলের পৃষ্ঠকে আলোকিত করি। এই কারণে, স্তরের সীমানা আরও দৃশ্যমান হয়। আমরা সহজেই জলের পৃষ্ঠের উপরে রাখা একটি শাসক থেকে এর আনুমানিক ব্যাস D নির্ধারণ করতে পারি। এই ব্যাসটি জেনে, আমরা একটি বৃত্তের ক্ষেত্রফলের সূত্র ব্যবহার করে স্তর S এর ক্ষেত্রফল গণনা করতে পারি:
যদি আমরা জানতাম তেল V এর আয়তন কত?1 ড্রপ ড্রপের মধ্যে থাকে, তারপর তেলের অণু d এর ব্যাস সহজেই গণনা করা যেতে পারে, ধরে নেওয়া যায় যে তেল গলে গেছে এবং একটি পৃষ্ঠ S সহ একটি স্তর তৈরি করেছে, যেমন:
সূত্র (1) এবং (2) এবং একটি সাধারণ রূপান্তর তুলনা করার পরে, আমরা একটি সূত্র পাই যা আমাদের একটি তেল কণার আকার গণনা করতে দেয়:
ভলিউম V নির্ধারণের সবচেয়ে সহজ, কিন্তু সবচেয়ে সঠিক উপায় নয়1 সিরিঞ্জে থাকা মিশ্রণের মোট আয়তন থেকে কত ড্রপ পাওয়া যাবে তা পরীক্ষা করা এবং এই সংখ্যা দ্বারা ব্যবহৃত তেল Vo-এর আয়তনকে ভাগ করা। এটি করার জন্য, আমরা একটি পাইপেটে মিশ্রণটি সংগ্রহ করি এবং ফোঁটা তৈরি করি, সেগুলিকে জলের পৃষ্ঠে ফেলে দেওয়ার মতো একই আকারের করার চেষ্টা করি। পুরো মিশ্রণটি শেষ না হওয়া পর্যন্ত আমরা এটি করি।
একটি আরও সঠিক, কিন্তু আরও সময়সাপেক্ষ পদ্ধতি হল বারবার জলের পৃষ্ঠে এক ফোঁটা তেল ফেলে দেওয়া, তেলের একটি মনোমোলিকুলার স্তর পাওয়া এবং এর ব্যাস পরিমাপ করা। অবশ্যই, প্রতিটি স্তর তৈরি করার আগে, পূর্বে ব্যবহৃত জল এবং তেল বেসিন থেকে বের করে পরিষ্কার ঢেলে দিতে হবে। প্রাপ্ত পরিমাপ থেকে, পাটিগণিত গড় গণনা করা হয়।
প্রাপ্ত মানগুলিকে সূত্র (3) তে প্রতিস্থাপন করে, এককগুলিকে রূপান্তর করতে এবং মিটার (m) এবং V তে অভিব্যক্তি প্রকাশ করতে ভুলবেন না1 কিউবিক মিটারে (মি3) মিটারে কণার আকার পান। এই আকারটি ব্যবহৃত তেলের ধরণের উপর নির্ভর করবে। তৈরি করা সরলীকরণ অনুমানের কারণে ফলাফলটি ভুল হতে পারে, বিশেষত কারণ স্তরটি মনোমোলিকুলার ছিল না এবং ফোঁটার আকার সবসময় একই ছিল না। এটি সহজেই দেখা যায় যে একটি মনোমোলিকুলার স্তরের অনুপস্থিতি d-এর মানকে অত্যধিক মূল্যায়নের দিকে নিয়ে যায়। তেলের কণার সাধারণ আকার 10 এর মধ্যে থাকে-8-10-9 মি. ব্লক 10-9 m বলা হয় ন্যানোমিটার এবং প্রায়ই হিসাবে পরিচিত বুমিং ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় ন্যানো প্রযুক্তি.
তরলের "অদৃশ্য" ভলিউম
ভাত। 3. তরল সংকোচন পরীক্ষা জাহাজের নকশা;
g - স্বচ্ছ, প্লাস্টিক টিউব, p - পক্সিলিন, l - শাসক,
t - স্বচ্ছ টেপ
নিম্নলিখিত দুটি পরীক্ষা আমাদের এই উপসংহারে পৌঁছানোর অনুমতি দেবে যে বিভিন্ন দেহের অণুগুলির বিভিন্ন আকার এবং আকার রয়েছে। প্রথমটি করার জন্য, 1-2 সেমি অভ্যন্তরীণ ব্যাস এবং 30 সেমি লম্বা দুটি স্বচ্ছ প্লাস্টিকের টিউব কেটে নিন। প্রতিটি টিউবের টুকরোটি স্কেলের বিপরীতে একটি পৃথক শাসকের প্রান্তে আঠালো টেপের কয়েকটি টুকরো দিয়ে আঠালো করা হয় (চিত্র 3)। পক্সিলিন প্লাগ দিয়ে পায়ের পাতার মোজাবিশেষ নীচের প্রান্ত বন্ধ করুন. একটি উল্লম্ব অবস্থানে আঠালো পায়ের পাতার মোজাবিশেষ সঙ্গে উভয় শাসক ঠিক করুন। পায়ের পাতার মোজাবিশেষের অর্ধেক দৈর্ঘ্যের একটি কলাম তৈরি করার জন্য একটি পায়ের পাতার মোজাবিশেষে পর্যাপ্ত জল ঢালুন, বলুন 14 সেমি। দ্বিতীয় টেস্ট টিউবে একই পরিমাণ ইথাইল অ্যালকোহল ঢালাও।
এখন আমরা জিজ্ঞাসা করি, উভয় তরলের মিশ্রণের কলামের উচ্চতা কত হবে? আসুন পরীক্ষামূলকভাবে তাদের উত্তর পেতে চেষ্টা করি। জলের পায়ের পাতার মোজাবিশেষ মধ্যে অ্যালকোহল ঢালা এবং অবিলম্বে তরল উপরের স্তর পরিমাপ। আমরা পায়ের পাতার মোজাবিশেষ একটি জলরোধী মার্কার সঙ্গে এই স্তর চিহ্নিত। তারপর একটি তারের সাথে উভয় তরল মিশ্রিত করুন এবং আবার স্তর পরীক্ষা করুন। আমরা কি লক্ষ্য করি? দেখা যাচ্ছে যে এই স্তরটি হ্রাস পেয়েছে, অর্থাৎ মিশ্রণের আয়তন এটি তৈরি করতে ব্যবহৃত উপাদানগুলির আয়তনের যোগফলের চেয়ে কম। এই ঘটনাকে তরল আয়তনের সংকোচন বলা হয়। আয়তনের হ্রাস সাধারণত কয়েক শতাংশ হয়।
মডেল ব্যাখ্যা
কম্প্রেশন প্রভাব ব্যাখ্যা করার জন্য, আমরা একটি মডেল পরীক্ষা পরিচালনা করব। এই পরীক্ষায় অ্যালকোহলের অণুগুলি মটর দানা দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হবে, এবং জলের অণুগুলি হবে পপি বীজ। প্রথম, সরু, স্বচ্ছ থালায় প্রায় 0,4 মিটার উঁচু বড় দানাদার মটর ঢেলে দিন, উদাহরণস্বরূপ, একটি লম্বা বয়াম। একই উচ্চতার দ্বিতীয় অনুরূপ পাত্রে পোস্তের বীজ ঢালুন (ফটো 1a)। তারপরে আমরা মটর দিয়ে একটি পাত্রে পপি বীজ ঢেলে দিই এবং শস্যের শীর্ষ স্তরের উচ্চতা পরিমাপ করতে একটি শাসক ব্যবহার করি। আমরা জাহাজে একটি মার্কার বা ফার্মাসিউটিক্যাল রাবার ব্যান্ড দিয়ে এই স্তরটিকে চিহ্নিত করি (ফটো 1b)। পাত্রটি বন্ধ করুন এবং এটি কয়েকবার ঝাঁকান। আমরা এগুলিকে উল্লম্বভাবে রাখি এবং শস্যের মিশ্রণের উপরের স্তরটি এখন কত উচ্চতায় পৌঁছেছে তা পরীক্ষা করি। দেখা যাচ্ছে যে এটি মেশানোর আগে থেকে কম (ফটো 1 সি)।
পরীক্ষায় দেখা গেছে যে মিশ্রণের পরে, ছোট পোস্ত বীজ মটরগুলির মধ্যে ফাঁকা জায়গাগুলি পূরণ করে, যার ফলস্বরূপ মিশ্রণ দ্বারা দখলকৃত মোট আয়তন হ্রাস পায়। অ্যালকোহল এবং অন্যান্য কিছু তরলের সাথে জল মেশানোর সময় একই রকম পরিস্থিতি ঘটে। তাদের অণুগুলি সমস্ত আকার এবং আকারে আসে। ফলস্বরূপ, ছোট কণাগুলি বড় কণাগুলির মধ্যে ফাঁক পূরণ করে এবং তরলের আয়তন হ্রাস পায়।
ছবি 1. কম্প্রেশন মডেলের অধ্যয়নের নিম্নলিখিত ধাপগুলি:
ক) পৃথক পাত্রে মটরশুটি এবং পোস্ত বীজ,
খ) শস্য ঝরার পরে, গ) মিশ্রণের পরে শস্যের পরিমাণ হ্রাস
আধুনিক প্রভাব
আজ এটা সুপরিচিত যে আমাদের চারপাশের সমস্ত দেহ অণু দ্বারা গঠিত, এবং সেগুলি, ঘুরে, পরমাণু দ্বারা গঠিত। উভয় অণু এবং পরমাণু ধ্রুবক এলোমেলো গতিতে থাকে, যার গতি তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে। আধুনিক মাইক্রোস্কোপের জন্য ধন্যবাদ, বিশেষ করে স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ (STM), পৃথক পরমাণুগুলি লক্ষ্য করা যায়। এছাড়াও পরিচিত পদ্ধতি রয়েছে যেগুলি একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ (AFM-) ব্যবহার করে, যা আপনাকে পৃথক পরমাণুগুলিকে সঠিকভাবে স্থানান্তর করতে এবং সেগুলিকে সিস্টেমে একত্রিত করতে দেয় ন্যানো কাঠামো. কম্প্রেশন প্রভাব ব্যবহারিক প্রভাব আছে. প্রয়োজনীয় ভলিউমের মিশ্রণ পাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় নির্দিষ্ট তরলের পরিমাণ নির্বাচন করার সময় আমাদের অবশ্যই এটি বিবেচনায় নিতে হবে। আপনি একাউন্টে নিতে হবে, সহ. ভদকা উৎপাদনে, যা আপনি জানেন, প্রধানত ইথাইল অ্যালকোহল (অ্যালকোহল) এবং জলের মিশ্রণ, যেহেতু ফলস্বরূপ পানীয়ের পরিমাণ উপাদানগুলির পরিমাণের যোগফলের চেয়ে কম হবে।
