পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Sylhet Board • সিলেট বোর্ড ২০১৭

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

নিচে একটি ইউরেনিয়াম ফিশন বিক্রিয়া দেওয়া হলো :92U235+01n→56Ba141+36Kr92+301n+ { }{92} \mathrm{U}^{235}+{ }{0}^{1} \mathrm{n} \rightarrow{ }{56} \mathrm{Ba}^{141}+{ }{36} \mathrm{Kr}^{92}+3{ }{0}^{1} \mathrm{n}+ শক্তিএতে উৎপন্ন γ \gamma রশিম একটি α \alpha কণাকে আঘাত করে। বিক্রিয়াতে উৎপন্ন শক্তির এক-দশমাংশ শক্তি γ \gamma রশ্মি বহন করে।U235        এর      ভর    =   235.0439  amu\mathrm{U^{235}~~~~~~~~এর ~~~~~~ভর~~~~= ~~~235.0439~~amu}01n           ”       ”      =1.0087  amu\mathrm{{ }{0}^{1} \mathrm{n}~~~~~~~~~~~”~~~~~~~”~~~~~~= 1.0087amu}Ba141     ”     ”   =140.9139  amu\mathrm{Ba^{141}~~~~~”~~~~~” ~~~= 140.9139amu}Kr92        ”            ”   =91.8973  amu\mathrm{Kr^{92}~~~~~~~~”~~~~~~~~~~~~”~~~= 91.8973 amu}αকণার                    ”   =4.0012  amu\mathrm{ \alpha কণার ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~”~~~= 4.0012amu}প্রোটনের              ”   =1.007276  amu \text{প্রোটনের } \mathrm{~~~~~~~~~~~~~” ~~~= 1.007276 ~~amu}1   amu           ”    =1.6605×10−27 kg\mathrm{ 1 ~~~amu ~~~~~~~~~~~”~~~~= 1.6605\times 10^{-27}~kg}

  1. ক)

    শৃঙ্খলা বিক্রিয়া কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    পরমাণুর নিউক্লিয়াসে ইলেকট্রন নেই অথচ β\beta -ক্ষয়ে ইলেকট্রন নির্গত হয় কেন? ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    প্রতি ফিশনে উৎপন্ন শক্তি নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    γ\gamma রশ্মি α\alpha কণাকে ভাঙ্গতে পারবে কি-না গাণিতিকভাবে যাচাই কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যে স্বনিয়ন্ত্রিত বা স্বতঃস্ফূর্ত নিউক্লীয় বিক্রিয়ায় প্রতিটি ধাপের বিক্রিয়ায় উৎপন্ন এক বা একাধিক নিউট্রন পরবর্তী বিক্রিয়া সংঘটিত করার কাজে ব্যবহৃত হয় এবং বিক্রিয়াটিকে অবিচ্ছিন্নভাবে চলতে সাহায্য করে, তাকে শৃঙ্খলা বিক্রিয়া (বা চেইন রিঅ্যাকশন) বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    স্বাভাবিক অবস্থায় পরমাণুর নিউক্লিয়াসে কোনো ইলেকট্রন থাকে না, শুধুমাত্র প্রোটন ও নিউট্রন থাকে। তবে তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের সময় দুর্বল নিউক্লীয় বলের প্রভাবে নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরে একটি নিউট্রন ভেঙে একটি প্রোটন, একটি ইলেকট্রন (β-কণা) এবং একটি অ্যান্টিনিউট্রিনোতে রূপান্তরিত হয়:

    01n→11p+−1−0e+νˉ_0^1\mathrm{n} \rightarrow {_1^1\mathrm{p}} + {_{-1}^{\phantom{-}0}\mathrm{e}} + \bar{\nu}

    যেহেতু নিউক্লিয়াসের তীব্র আকর্ষণ ও স্থানস্বল্পতার কারণে ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের মধ্যে অবস্থান করতে পারে না, তাই এটি সৃষ্টির সাথে সাথেই প্রচণ্ড গতিশক্তিসহকারে বিটা (β) রশ্মি হিসেবে নির্গত হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে প্রদত্ত ফিশন বিক্রিয়াটি হলো:
    92U235+01n→56Ba141+36Kr92+301n+শক্তি{}_{92}\mathrm{U}^{235} + {}_0^1\mathrm{n} \rightarrow {}_{56}\mathrm{Ba}^{141} + {}_{36}\mathrm{Kr}^{92} + 3{}_0^1\mathrm{n} + \text{শক্তি}

    বিক্রিয়কসমূহের মোট ভর,
    M1=m(U235)+m(n)=235.0439 amu+1.0087 amu=236.0526 amuM_1 = m(\mathrm{U}^{235}) + m(\mathrm{n}) = 235.0439\text{ amu} + 1.0087\text{ amu} = 236.0526\text{ amu}

    উৎপাদসমূহের মোট ভর,
    M2=m(Ba141)+m(Kr92)+3×m(n)M_2 = m(\mathrm{Ba}^{141}) + m(\mathrm{Kr}^{92}) + 3 \times m(\mathrm{n})
    M2=140.9139 amu+91.8973 amu+3×1.0087 amuM_2 = 140.9139\text{ amu} + 91.8973\text{ amu} + 3 \times 1.0087\text{ amu}
    M2=232.8112+3.0261=235.8373 amuM_2 = 232.8112 + 3.0261 = 235.8373\text{ amu}

    বিক্রিয়ায় ভরত্রুটি,
    Δm=M1−M2=236.0526 amu−235.8373 amu=0.2153 amu\Delta m = M_1 - M_2 = 236.0526\text{ amu} - 235.8373\text{ amu} = 0.2153\text{ amu}

    যেহেতু 1 amu=1.6605×10−27 kg1\text{ amu} = 1.6605 \times 10^{-27}\text{ kg},
    Δm=0.2153×1.6605×10−27 kg=3.57506×10−28 kg\Delta m = 0.2153 \times 1.6605 \times 10^{-27}\text{ kg} = 3.57506 \times 10^{-28}\text{ kg}

    আইনস্টাইনের ভর-শক্তি সমীকরণ অনুযায়ী উৎপন্ন শক্তি,
    E=Δm⋅c2E = \Delta m \cdot c^2
    E=3.57506×10−28 kg×(3×108 m/s)2E = 3.57506 \times 10^{-28}\text{ kg} \times (3 \times 10^8\text{ m/s})^2
    E=3.21755×10−11 JE = 3.21755 \times 10^{-11}\text{ J}

    ইলেকট্রন-ভোল্ট এককে:
    E=3.21755×10−111.6×10−13 MeV≈201.1 MeVE = \frac{3.21755 \times 10^{-11}}{1.6 \times 10^{-13}}\text{ MeV} \approx 201.1\text{ MeV}
    (অথবা 1 amu≈931.5 MeV1\text{ amu} \approx 931.5\text{ MeV} ধরলে E=0.2153×931.5 MeV≈200.55 MeVE = 0.2153 \times 931.5\text{ MeV} \approx 200.55\text{ MeV})।

    সুতরাং, প্রতি ফিশনে উৎপন্ন শক্তি প্রায় 3.22×10−11 J3.22 \times 10^{-11}\text{ J} বা 200.55 MeV200.55\text{ MeV}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে, ফিশন বিক্রিয়ায় উৎপন্ন শক্তির এক-দশমাংশ শক্তি γ\gamma-রশ্মি বহন করে।
    'গ' হতে পাই, বিক্রিয়ায় উৎপন্ন মোট শক্তি E≈200.55 MeVE \approx 200.55\text{ MeV} (বা 3.21755×10−11 J3.21755 \times 10^{-11}\text{ J})।

    অতএব, γ\gamma-রশ্মির শক্তি:
    Eγ=E10=200.55 MeV10=20.055 MeVE_\gamma = \frac{E}{10} = \frac{200.55\text{ MeV}}{10} = 20.055\text{ MeV}

    একটি α\alpha-কণা হলো হিলিয়াম নিউক্লিয়াস (24He{}_2^4\mathrm{He}), যাতে ২টি প্রোটন ও ২টি নিউট্রন থাকে।
    α\alpha-কণাকে ভাঙতে হলে এর উপাদান কণাগুলোর মোট বন্ধন শক্তির সমান বা তার চেয়ে বেশি শক্তি সরবরাহ করতে হবে।

    α\alpha-কণার উপাদানসমূহের মোট ভর,
    M′=2×mp+2×mnM' = 2 \times m_p + 2 \times m_n
    M′=2(1.007276 amu)+2(1.0087 amu)M' = 2(1.007276\text{ amu}) + 2(1.0087\text{ amu})
    M′=2.014552 amu+2.0174 amu=4.031952 amuM' = 2.014552\text{ amu} + 2.0174\text{ amu} = 4.031952\text{ amu}

    দেওয়া আছে, α\alpha-কণার ভর mα=4.0012 amum_\alpha = 4.0012\text{ amu}।

    অতএব, α\alpha-কণার ভরত্রুটি,
    Δmα=M′−mα=4.031952 amu−4.0012 amu=0.030752 amu\Delta m_\alpha = M' - m_\alpha = 4.031952\text{ amu} - 4.0012\text{ amu} = 0.030752\text{ amu}

    α\alpha-কণার বন্ধন শক্তি (B.E.B.E.):
    B.E.=Δmα×931.5 MeV=0.030752×931.5 MeV≈28.645 MeVB.E. = \Delta m_\alpha \times 931.5\text{ MeV} = 0.030752 \times 931.5\text{ MeV} \approx 28.645\text{ MeV}

    দেখা যাচ্ছে যে, Eγ(20.055 MeV)<B.E.(28.645 MeV)E_\gamma (20.055\text{ MeV}) < B.E. (28.645\text{ MeV})।

    যেহেতু γ\gamma-রশ্মির শক্তি α\alpha-কণার বন্ধন শক্তির চেয়ে কম, তাই এই γ\gamma-রশ্মি α\alpha-কণাকে ভাঙতে পারবে না।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন