জলের ফোঁটা কেন গঠন করে এবং কী আকার তৈরি করতে পারে?

বৃষ্টিপাত যেভাবে পড়েছে তাতে নিশ্চয়ই আপনি বৃষ্টির দিকে তাকাচ্ছেন, বিস্মিত ও বিস্মিত হয়েছেন। যে ড্রপগুলি সর্বদা বিজ্ঞপ্তি বা ডিম্বাকৃতি আকারের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ এবং ব্যক্তিগতভাবে আপনি এগুলি দেখতে দেখতে পান যেন তারা সূচ। ফোঁটা জলের গঠনের পেছনে কী রহস্য রয়েছে? ক্ষুদ্র জলের ফোঁটাগুলির পৃষ্ঠের নীচে কী লুকানো আছে এবং জলের ফোঁটাগুলি কেন গঠন করে?

আপনি যদি এই সমস্ত রহস্য এবং সন্দেহের পাঠোদ্ধার করতে চান তবে পড়তে থাকুন ৷

এক ফোঁটা জল

জল পৃথিবীর পৃষ্ঠে সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ উপাদান। জলের কারণেই আমাদের পরিচিত জীবন টিকে থাকতে পারে। এটি ছাড়া কোনো নদী, হ্রদ, সাগর বা মহাসাগর থাকত না। অধিকন্তু, আমরা নিজেরাও বাঁচতে পারতাম না, কারণ আমাদের শরীর প্রায় ৭০ শতাংশ জল দিয়ে গঠিত।

জল তিনটি অবস্থায় পাওয়া যায়: কঠিন (বরফ), তরল (জল) এবং গ্যাসীয় (জলীয় বাষ্প)। এর অবস্থার পরিবর্তন সম্পূর্ণরূপে তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে। যখন বরফের উপর তাপ প্রয়োগ করা হয়, তখন সেই শক্তি ভেতরের জলের অণুগুলোর কম্পন বাড়িয়ে দেয় এবং এটি গলতে শুরু করে। এই তাপ প্রয়োগ চলতে থাকলে, কণাগুলো এতটাই আলাদা হয়ে যায় যে তা গ্যাসে পরিণত হয়। জলীয় বাষ্প আর কিছুই নয়, এটি জলের ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র ফোঁটা। কিন্তু…

জলের ফোঁটা কেন গঠিত হয়?

যখন আমরা পানি গঠনকারী অণুগুলোর দিকে তাকাই, তখন আমাদের মনে হয় সেগুলো গোলাকার, যেন কম্পন ও ঘূর্ণনের মাধ্যমে একসাথে ধরে রাখা কিছু বল। যদি তাই হতো, তাহলে পানি ছিটকে পড়লে তা একটিমাত্র অণুর পুরুত্বে ছড়িয়ে পড়ে না কেন? এমনটা ঘটে পৃষ্ঠটান নামক একটি বিষয়ের কারণে। অণুগুলোর মধ্যকার পৃষ্ঠটানের ফলেই আমরা একটি গ্লাসের উপর একটি সুচ ভাসাতে পারি, অথবা জলচর পতঙ্গ পানির উপর হাঁটতে পারে।

এটি বুঝতে, আপনার তরলের ভিতরে কী চলছে তা জানতে হবে। জল অণু দ্বারা গঠিত এবং এগুলি পরিবর্তে পরমাণু হয়। প্রতিটি পরমাণুর ধনাত্মক চার্জ (প্রোটন) এবং নেতিবাচক চার্জ (ইলেক্ট্রন) থাকে এবং তারা যে অণু তৈরি করছে তার উপর নির্ভর করে তাদের এক বা অন্য রূপ রয়েছে। কখনও কখনও ইলেক্ট্রন শেল একে অপরকে আরও আকৃষ্ট করে এবং কখনও কখনও প্রোটন এবং ইলেকট্রনকে। অতএব, আমরা জানি যে আকর্ষণ এবং বিকর্ষণ শক্তি রয়েছে।

যখন আমরা কোনো তরলের ভেতরের একটি অণুকে পর্যবেক্ষণ করি, তখন আমরা দেখতে পাই যে এটি কীভাবে অন্যান্য অণু দ্বারা সম্পূর্ণরূপে পরিবেষ্টিত থাকে এবং কীভাবে সমস্ত আন্তঃআণবিক শক্তি একে অপরকে নিষ্ক্রিয় করে দেয়। যদি একটি অণু বাম দিকে টানে, তবে অন্যটি একই তীব্রতায় ডান দিকে টানবে, ফলে তারা একে অপরকে নিষ্ক্রিয় করে দেয়। এর ফলে অণুগুলোর শক্তি কমে যায় এবং তারা আরও স্থিতিশীল হয় । যে অবস্থা বজায় রাখতে সবচেয়ে কম শক্তির প্রয়োজন হয়, সেই অবস্থাই সর্বদা কাম্য; যা গরম তা ঠান্ডা হয়, যা উঁচু তা নিচে পড়ে, ইত্যাদি।

যখন আমরা জলের উপরিস্তরের অণুগুলোর দিকে তাকাই, তখন বিষয়টি জটিল হয়ে ওঠে। এই অণুগুলো অন্য অণু দ্বারা সম্পূর্ণরূপে পরিবেষ্টিত থাকে না। এরা কেবল একদিক থেকে বল অনুভব করে, কিন্তু অন্যদিক থেকে নয়। এই সমস্যাটি কাটিয়ে ওঠার জন্য, অণুগুলো নিজেদের পুনর্বিন্যাস করে এমন একটি আকৃতি খোঁজার চেষ্টা করে যা তাদের দখলকৃত পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলকে সর্বনিম্ন করে। একটি নির্দিষ্ট আয়তনের জন্য, সর্বনিম্ন পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফলযুক্ত জ্যামিতিক আকৃতিটি হলো গোলক।

এই সমস্ত কারণে, জল ঢাললে জলের ফোঁটা তৈরি হয় এবং তা বৃত্তাকার বা গোলাকার আকার ধারণ করে। এই কারণেই কম ভরের এবং জলের চেয়ে ঘন বস্তু (যেমন জলচর পতঙ্গ) ভাসতে পারে, কারণ জলের উপরিভাগ সহজে ভাঙে না, ফলে কোনো বহিরাগত বস্তু ভেতরে প্রবেশ করতে পারে না। জলের আচরণ সম্পর্কে আরও জানতে, আপনি জলীয় বাষ্প সম্পর্কিত অংশটি দেখতে পারেন অথবা বৃষ্টির ফোঁটার আকৃতি সম্পর্কে পড়া চালিয়ে যেতে পারেন ।

পানির পৃষ্ঠের উত্তেজনা অন্যান্য তরলের তুলনায় বেশি, কারণ এর অণুগুলির জ্যামিতিটি কৌণিক এবং আরও শক্তির অস্তিত্বের কারণ ঘটায়।

বৃষ্টিপাতগুলি কেন অশ্রুর মতো আকারযুক্ত?

ফোঁটা জলের সৃষ্টি হওয়ার কারণ ব্যাখ্যা করে, বৃষ্টির সময় আকাশ থেকে পড়ে যখন এই ফোঁটাগুলি টিয়ার আকার নেয় কেন তা ব্যাখ্যা করার সময় এসেছে।

বৃষ্টির ফোঁটাকে সাধারণত অশ্রুবিন্দুর মতো দেখতে হিসেবে চিত্রিত করা হয়। তবে, জানালার ওপর না পড়লে এগুলোর আকৃতি অশ্রুবিন্দুর মতো হয় না। ছোট বৃষ্টির ফোঁটার ব্যাসার্ধ এক মিলিমিটারের চেয়ে কম এবং এগুলো গোলাকার হয়। বড় বৃষ্টির ফোঁটার ব্যাসার্ধ ৪.৫ মিলিমিটার অতিক্রম করলে তা হ্যামবার্গার বানের মতো আকৃতি ধারণ করে। এমনটা ঘটলে, ফোঁটাগুলো বিকৃত হয়ে যায় এবং এর গোড়ায় জলের একটি নলসহ প্যারাসুটের মতো আকার ধারণ করে, এবং তারপর ছোট ছোট ফোঁটায় বিভক্ত হয়ে যায়।

জলের ফোঁটার আকৃতির এই পরিবর্তন একই সাথে ক্রিয়াশীল দুটি শক্তির মিথস্ক্রিয়ার কারণে ঘটে। প্রথমটি হলো পূর্বে উল্লিখিত পৃষ্ঠটান, এবং দ্বিতীয়টি হলো বায়ুচাপ , যা ফোঁটাটি পড়ার সময় এর তলদেশকে উপরের দিকে ঠেলে দেয়। যখন জলের ফোঁটাটি ছোট থাকে, তখন পৃষ্ঠটান বায়ুচাপের চেয়ে বেশি শক্তি প্রয়োগ করে, ফলে ফোঁটাটি গোলাকার আকৃতি ধারণ করে। জলের ফোঁটার আকার বাড়ার সাথে সাথে এর পড়ার গতিও বাড়ে, এবং এর উপর ক্রিয়াশীল বায়ুচাপের শক্তিও বৃদ্ধি পায়। এর ফলে ফোঁটাটি চ্যাপ্টা হয়ে যায় এবং এর ভেতরে একটি গর্ত তৈরি হয়।

যখন ফোঁটাটির ব্যাসার্ধ ৪ মিমি অতিক্রম করে, তখন ফোঁটাটির কেন্দ্রের অবনমন এমনভাবে বৃদ্ধি পায় যে এর উপরে জলের একটি বলয়সহ একটি পকেট তৈরি হয় এবং এই বড় ফোঁটাটি থেকে আরও কয়েকটি ছোট ফোঁটা গঠিত হয়।

এই তথ্যের সাহায্যে আপনি জলের ফোটাগুলি এবং বিভিন্ন স্থানে থাকাকালীন তাদের কেন এই আকার রয়েছে সে সম্পর্কে আরও কিছুটা শিখতে পারেন। এখন আপনি উইন্ডোটি অনুসন্ধান করতে পারেন যে উপাদানটি আমাদের জীবন দেয় সে সম্পর্কে একটি বৃহত্তর জ্ঞান সহ।