-273°C তাপমাত্রায় $O_2$ গ্যাসের মোলার আয়তন কত?

বিস্তারিত সমাধান:

প্রদত্ত তাপমাত্রা হলো \( -273^\circ C \)।

আমরা জানি, কেলভিন স্কেলে তাপমাত্রা \( T(K) = T(^\circ C) + 273 \)।

অতএব, \( -273^\circ C \) তাপমাত্রার কেলভিন স্কেল মান হবে: \( -273 + 273 = 0 \, K \)।

এই \( 0 \, K \) তাপমাত্রাকে পরম শূন্য তাপমাত্রা (Absolute Zero) বলা হয়।

চার্লসের সূত্র (Charles's Law) অনুযায়ী, স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের আদর্শ গ্যাসের আয়তন তার পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক। অর্থাৎ, \( V \propto T \)।

এই সূত্রানুযায়ী, যদি তাপমাত্রা পরম শূন্য অর্থাৎ \( 0 \, K \) হয়, তাহলে আদর্শ গ্যাসের আয়তনও তাত্ত্বিকভাবে শূন্য (0) হবে।

তবে, বাস্তবে কোনো গ্যাসই পরম শূন্য তাপমাত্রায় গ্যাসীয় অবস্থায় থাকতে পারে না। সকল বাস্তব গ্যাসই পরম শূন্য তাপমাত্রায় পৌঁছানোর অনেক আগেই তরল বা কঠিন অবস্থায় রূপান্তরিত হয়। অক্সিজেন গ্যাস \( -183^\circ C \) তাপমাত্রায় তরলে পরিণত হয় এবং \( -218.79^\circ C \) তাপমাত্রায় কঠিনে পরিণত হয়। তাই, \( -273^\circ C \) তাপমাত্রায় \( O_2 \) গ্যাস তরল বা কঠিন অবস্থায় থাকবে, গ্যাসীয় অবস্থায় নয়।

প্রশ্নটি যদি আদর্শ গ্যাসের মোলার আয়তন সম্পর্কে জিজ্ঞাসা করে, তবে \( 0 \, K \) তাপমাত্রায় এর আয়তন হবে শূন্য। কিন্তু প্রশ্নটিতে নির্দিষ্টভাবে \( O_2 \) গ্যাসের কথা বলা হয়েছে, যা একটি বাস্তব গ্যাস।

অপশনগুলোতে 22.4 (STP-তে মোলার আয়তন) এবং 24.8 (SATP-তে মোলার আয়তন) লিটার মান দেওয়া হয়েছে, যা নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে গ্যাসীয় অবস্থার জন্য প্রযোজ্য। যেহেতু \( -273^\circ C \) তাপমাত্রায় \( O_2 \) গ্যাসীয় অবস্থায় থাকে না এবং তাত্ত্বিকভাবে আদর্শ গ্যাসের আয়তন শূন্য হয়, তাই প্রদত্ত অপশনগুলোর কোনোটিই এই তাপমাত্রায় \( O_2 \) গ্যাসের মোলার আয়তন নির্দেশ করে না।

অতএব, সঠিক উত্তর হবে "অন্য কোনোটি নয়"।