মেঘমুক্ত দিন আরামদায়ক কেন? ব্যাখ্যা কর। (অনুধাবন)

বাষ্পায়ন হলো যে প্রক্রিয়ার মাধ্যমে কোনো তরল তার স্ফুটনাঙ্কের নিচে যেকোনো তাপমাত্রায় ধীরে ধীরে গ্যাসে রূপান্তরিত হয়।

আপেক্ষিক আর্দ্রতা (Relative Humidity) হলো কোনো নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বায়ুতে বিদ্যমান জলীয় বাষ্পের চাপ এবং ওই একই তাপমাত্রায় বায়ু সম্পৃক্ত হতে যে পরিমাণ জলীয় বাষ্পের চাপের প্রয়োজন, তার অনুপাত। শতকরা হিসাবে আপেক্ষিক আর্দ্রতা প্রকাশ করা হয়। গাণিতিকভাবে, আপেক্ষিক আর্দ্রতা, \(RH = \frac{p}{P} \times 100\%\), যেখানে \(p\) হলো বায়ুতে উপস্থিত জলীয় বাষ্পচাপ এবং \(P\) হলো ওই তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ। শিশিরাঙ্ক তাপমাত্রায় বায়ু জলীয় বাষ্প দ্বারা সম্পৃক্ত থাকে, তাই শিশিরাঙ্ক তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপই হলো বায়ুতে উপস্থিত প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ।

উদ্দীপকে দেওয়া তথ্য অনুযায়ী, বরিশালের শিশিরাঙ্ক \(T_d = 15.5^\circ C\) এবং বায়ুর তাপমাত্রা \(T_a = 25^\circ C\)।
\(15^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ (\(P_{s15}\)) = \(12.5 \times 10^{-3} mHg\)
\(16^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ (\(P_{s16}\)) = \(13.63 \times 10^{-3} mHg\)
\(25^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ (\(P_{s25}\)) = \(24 \times 10^{-3} mHg\)

প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ (\(p\)) হলো শিশিরাঙ্ক \(15.5^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ। \(15^\circ C\) ও \(16^\circ C\) তাপমাত্রার মধ্যবর্তী হওয়ায় রৈখিক অন্তর্বর্তীকরণের (Linear interpolation) মাধ্যমে এটি নির্ণয় করা যায়:
\(p = P_{s15} + \frac{P_{s16} - P_{s15}}{16^\circ C - 15^\circ C} \times (15.5^\circ C - 15^\circ C)\)
\(p = 12.5 \times 10^{-3} + \frac{(13.63 - 12.5) \times 10^{-3}}{1} \times 0.5\)
\(p = 12.5 \times 10^{-3} + 1.13 \times 10^{-3} \times 0.5\)
\(p = 12.5 \times 10^{-3} + 0.565 \times 10^{-3}\)
\(p = (12.5 + 0.565) \times 10^{-3}\)
\(p = 13.065 \times 10^{-3} mHg\)

বায়ুর তাপমাত্রা \(25^\circ C\) এ সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ (\(P\)) = \(P_{s25} = 24 \times 10^{-3} mHg\)।

সুতরাং, বরিশালের আপেক্ষিক আর্দ্রতা হলো:
\(RH = \frac{p}{P} \times 100\%\)
\(RH = \frac{13.065 \times 10^{-3} mHg}{24 \times 10^{-3} mHg} \times 100\%\)
\(RH = \frac{13.065}{24} \times 100\%\)
\(RH \approx 0.544375 \times 100\%\)
\(RH \approx\) \(54.44\%\)

অতএব, উক্ত দিনে বরিশালের আপেক্ষিক আর্দ্রতা ছিল প্রায় \(54.44\%\)। এটি নির্দেশ করে যে, ওই দিনে বরিশালের বাতাসে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ সম্পৃক্ত অবস্থার প্রায় অর্ধেক ছিল।

শিশির ও কুয়াশা হলো বায়ুমণ্ডলের জলীয় বাষ্পের ঘনীভবনের ফল। যখন বায়ু শীতল হয়ে শিশিরাংকে (Dew point) পৌঁছায়, তখন এর অতিরিক্ত জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হয়ে ভূপৃষ্ঠের কাছাকাছি বাষ্পকণা হিসেবে বা ঘাস, পাতা, কাঁচ ইত্যাদির উপর জলের ফোঁটা হিসেবে জমা হয়। যে স্থানের বায়ুতে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ বেশি থাকে বা আপেক্ষিক আর্দ্রতা (Relative humidity) বেশি থাকে, সেই স্থানের শিশিরাংক ambient তাপমাত্রার কাছাকাছি থাকে। ফলে সামান্য তাপমাত্রা হ্রাস পেলেই ঘনীভবন শুরু হয় এবং শিশির বা কুয়াশা সৃষ্টির সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায়।

উদ্দীপক অনুসারে, বরিশালের বায়ুর তাপমাত্রা \(25^\circ C\) এবং শিশিরাংক \(15.5^\circ C\)। \(15^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ \(12.5 \times 10^{-3} mmHg\) এবং \(16^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ \(13.63 \times 10^{-3} mmHg\)। রৈখিক অন্তর্বর্তীকরণের (Linear interpolation) মাধ্যমে \(15.5^\circ C\) তাপমাত্রায় প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ (actual vapor pressure) হিসাব করা যায়:

প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ, \(e = P_{s15} + \frac{P_{s16} - P_{s15}}{16 - 15} \times (15.5 - 15)\)

\(e = 12.5 \times 10^{-3} + \frac{(13.63 - 12.5) \times 10^{-3}}{1} \times 0.5\)

\(e = 12.5 \times 10^{-3} + 1.13 \times 10^{-3} \times 0.5\)

\(e = 12.5 \times 10^{-3} + 0.565 \times 10^{-3}\)

\(e = 13.065 \times 10^{-3} mmHg\)

\(25^\circ C\) তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত জলীয় বাষ্পচাপ \(P_{s25} = 24 \times 10^{-3} mmHg\)।

সুতরাং, বরিশালের আপেক্ষিক আর্দ্রতা (RH) \( = \frac{e}{P_{s25}} \times 100\%\)

\(RH = \frac{13.065 \times 10^{-3}}{24 \times 10^{-3}} \times 100\%\)

\(RH \approx 54.44\%\)

বরিশালে বায়ুর তাপমাত্রা ও শিশিরাংকের পার্থক্য হলো \(25^\circ C - 15.5^\circ C = 9.5^\circ C\)। অর্থাৎ, শিশির বা কুয়াশা সৃষ্টির জন্য বায়ু থেকে \(9.5^\circ C\) তাপমাত্রা হ্রাস পেতে হবে।

অন্যদিকে, উদ্দীপকে উল্লেখ করা হয়েছে যে কুয়াকাটার তাপমাত্রা বরিশালের মতোই \(25^\circ C\) থাকা সত্ত্বেও অস্বস্তিকর ছিল। একই তাপমাত্রায় অস্বস্তিকর অনুভূত হওয়ার কারণ হলো উচ্চ আপেক্ষিক আর্দ্রতা। উচ্চ আপেক্ষিক আর্দ্রতা নির্দেশ করে যে কুয়াকাটার বায়ুতে জলীয় বাষ্পের পরিমাণ বেশি এবং এর শিশিরাংক ambient তাপমাত্রার (\(25^\circ C\)) অনেক কাছাকাছি। যদি কুয়াকাটার শিশিরাংক বরিশালের \(15.5^\circ C\) থেকে বেশি হয় (যা উচ্চ আর্দ্রতা নির্দেশ করে), তাহলে কুয়াকাটার বায়ুকে ঘনীভবন শুরু করার জন্য কম তাপমাত্রা হারাতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, যদি কুয়াকাটার আপেক্ষিক আর্দ্রতা 80% হয়, তবে এর প্রকৃত জলীয় বাষ্পচাপ হবে \(0.80 \times 24 \times 10^{-3} = 19.2 \times 10^{-3} mmHg\)। এই জলীয় বাষ্পচাপের শিশিরাংক \(16^\circ C\) থেকে \(25^\circ C\) এর মধ্যে হবে, যা বরিশালের শিশিরাংক \(15.5^\circ C\) এর চেয়ে বেশি।

উপরে উল্লিখিত বিশ্লেষণ থেকে প্রতীয়মান হয় যে, কুয়াকাটার আপেক্ষিক আর্দ্রতা বেশি হওয়ায় এর শিশিরাংক বায়ুর তাপমাত্রার (\(25^\circ C\)) অনেক বেশি কাছাকাছি। ফলে কুয়াকাটার বায়ুকে শিশিরাংকে পৌঁছানোর জন্য তুলনামূলকভাবে কম শীতল হতে হয়। তাই, কুয়াকাটায় শিশির ও কুয়াশা সৃষ্টির সম্ভাবনা বরিশালের তুলনায় বেশি।