পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   যে প্রক্রিয়া বিপরীতমুখী হয়ে প্রত্যাবর্তন করে এবং সম্মুখবর্তী ও বিপরীতমুখী প্রতি স্তরে তাপ ও কাজের ফলাফল সমান ও বিপরীত হয়, অর্থাৎ কোনো স্তরেই সিস্টেম ও পরিবেশের কোনো স্থায়ী পরিবর্তন ঘটে না, তাকে প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপ ইঞ্জিন ও রেফ্রিজারেটরের মূল পার্থক্য তাদের তাপ প্রবাহের দিক ও কাজের ধরনে:
   ১. তাপ ইঞ্জিন উচ্চ তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে তার কিছু অংশ কাজে রূপান্তরিত করে এবং অবশিষ্ট তাপ নিম্ন তাপমাত্রার গ্রাহকে বর্জন করে। অর্থাৎ এটি তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।
   ২. অন্যদিকে, রেফ্রিজারেটর তাপ ইঞ্জিনের বিপরীত নীতিতে কাজ করে। এতে বাহ্যিক কাজের সাহায্যে নিম্ন তাপমাত্রার বস্তু বা প্রকোষ্ঠ থেকে তাপ শোষণ করে তা অপেক্ষাকৃত উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে বর্জন করা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   এখানে,
   উৎস থেকে গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1260\text{ J}$
   গ্রাহকে বর্জিত তাপ, $Q_2 = 930\text{ J}$

   আমরা জানি, ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা,
   $\eta = \left(1 - \frac{Q_2}{Q_1}\right) \times 100\%$

   $\eta = \left(1 - \frac{930}{1260}\right) \times 100\%$
   $= \left(\frac{1260 - 930}{1260}\right) \times 100\%$
   $= \left(\frac{330}{1260}\right) \times 100\%$
   $\approx 26.19\%$

   অতএব, ইঞ্জিনটির কর্মদক্ষতা প্রায় ২৬.১৯%।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো তাপ ইঞ্জিন প্রত্যাগামী হতে হলে তার ক্ষেত্রে মোট এন্ট্রপির পরিবর্তন শূন্য হতে হয়, অর্থাৎ $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{Q_2}{T_2}$ বা $\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{T_2}{T_1}$ শর্তটি পূরণ হতে হয়।

   উদ্দীপক হতে পাই,
   উৎসের তাপমাত্রা, $T_1 = 147^\circ\text{C} = (147 + 273)\text{ K} = 420\text{ K}$
   গ্রাহকের তাপমাত্রা, $T_2 = 37^\circ\text{C} = (37 + 273)\text{ K} = 310\text{ K}$
   গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1260\text{ J}$
   বর্জিত তাপ, $Q_2 = 930\text{ J}$

   এখন,
   $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{1260\text{ J}}{420\text{ K}} = 3\text{ J/K}$
   এবং,
   $\frac{Q_2}{T_2} = \frac{930\text{ J}}{310\text{ K}} = 3\text{ J/K}$

   যেহেতু $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{Q_2}{T_2}$, অর্থাৎ একটি পূর্ণ চক্রে এন্ট্রপির মোট পরিবর্তন $\Delta S = \frac{Q_1}{T_1} - \frac{Q_2}{T_2} = 0$,
   সুতরাং ইঞ্জিনটির চক্রটি প্রত্যাবর্তী।

   অতএব, ইঞ্জিনটি প্রত্যাগামী ইঞ্জিন।