পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Barishal Board • বরিশাল বোর্ড ২০২৪

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

দুজন ছাত্রের এক গবেষণায় কোনো স্থানের তেজস্ক্রিয়তা পাওয়া গেল 10 milliCurie। কিন্তু মানুষের জন্য সহনীয় মাত্রা 5 μ \mu curie। ঐ স্থানের তেজস্ক্রিয় পদার্থের অর্ধায়ু 20 বৎসর। একজন ছাত্র মন্তব্য করলো "আমাদের জীবদ্দশায় এই স্থান মানব বসতির উপযোগী হবে না।" (মানুষের গড় আয়ু ৭৫ বৎসর)

  1. ক)

    ভরত্রুটি কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    তেজস্ক্রিয় বিকিরণে γ \gamma -রশ্মি সবসময় α \alpha ক্ষয় বা  β\ \beta ক্ষয় এর সাথে নিঃসৃত হয় কিন্তু এককভাবে হয় না ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    ঐ স্থানের তেজস্ক্রিয় পদার্থের অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    ছাত্রের মন্তব্য সঠিক কি-না-গাণিতিক যুক্তির মাধ্যমে যাচাই কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো নিউক্লিয়াসের উপাদান প্রোটন ও নিউট্রনসমূহের মোট ভর এবং নিউক্লিয়াসটির প্রকৃত ভরের পার্থক্যকে ভরত্রুটি বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তেজস্ক্রিয় নিউক্লিয়াস থেকে α\alpha বা β\beta কণা ক্ষয়ের পর সৃষ্ট কন্যা নিউক্লিয়াসটি সাধারণত উত্তেজিত অবস্থায় থাকে। এই উত্তেজিত নিউক্লিয়াস স্থিতি অবস্থায় আসার সময় অতিরিক্ত শক্তি তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ আকারে নিঃসরণ করে, যা γ\gamma-রশ্মি। যেহেতু α\alpha বা β\beta নিঃসরণ ব্যতীত নিউক্লিয়াস উত্তেজিত শক্তিস্তরে পৌঁছায় না, তাই γ\gamma-রশ্মি সর্বদা α\alpha বা β\beta ক্ষয়ের পর বা সাথে নিঃসৃত হয়, এককভাবে নয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তেজস্ক্রিয় সক্রিয়তা, A=10 mCi=10×10−3×3.7×1010 Bq=3.7×108 BqA = 10\text{ mCi} = 10 \times 10^{-3} \times 3.7 \times 10^{10}\text{ Bq} = 3.7 \times 10^8\text{ Bq}
    অর্ধায়ু, T1/2=20 বছর=20×365×24×3600=6.3072×108 sT_{1/2} = 20\text{ বছর} = 20 \times 365 \times 24 \times 3600 = 6.3072 \times 10^8\text{ s}
    ক্ষয় ধ্রুবক, λ=0.693T1/2=0.6936.3072×108≈1.0987×10−9 s−1\lambda = \frac{0.693}{T_{1/2}} = \frac{0.693}{6.3072 \times 10^8} \approx 1.0987 \times 10^{-9}\text{ s}^{-1}
    অক্ষত পরমাণুর সংখ্যা, N=Aλ=3.7×1081.0987×10−9≈3.37×1017N = \frac{A}{\lambda} = \frac{3.7 \times 10^8}{1.0987 \times 10^{-9}} \approx 3.37 \times 10^{17} টি।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    সহনীয় মাত্রায় পৌঁছাতে সময় tt হলে,
    A=A0e−λtA = A_0 e^{-\lambda t}
    ⇒5×10−6 Ci=10−2 Ci×e−ln⁡220t\Rightarrow 5 \times 10^{-6}\text{ Ci} = 10^{-2}\text{ Ci} \times e^{-\frac{\ln 2}{20} t}
    ⇒e−ln⁡220t=5×10−4\Rightarrow e^{-\frac{\ln 2}{20} t} = 5 \times 10^{-4}
    ⇒−0.69320t=ln⁡(5×10−4)=−7.6009\Rightarrow -\frac{0.693}{20} t = \ln(5 \times 10^{-4}) = -7.6009
    ⇒t≈219.32 বছর\Rightarrow t \approx 219.32\text{ বছর}
    যেহেতু প্রয়োজনীয় সময় (প্রায় ২১৯ বছর) মানুষের গড় আয়ু ৭৫ বছরের চেয়ে অনেক বেশি, তাই ছাত্রদের জীবদ্দশায় স্থানটি মানব বসতির উপযোগী হবে না। অর্থাৎ ছাত্রের মন্তব্য সঠিক।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন