পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের একক ক্ষেত্রফলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহকে প্রবাহ ঘনত্ব বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরিবাহিতা হলো কোনো পরিবাহীর রোধের বিপরীত রাশি। কোনো পরিবাহীর পরিবাহিতা $0.2\text{ S}$ বলতে বোঝায় যে, পরিবাহীটির রোধ $R = \frac{1}{G} = \frac{1}{0.2} = 5\,\Omega$। অর্থাৎ, উক্ত পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য $1\text{ V}$ হলে এর মধ্য দিয়ে $0.2\text{ A}$ তড়িৎ প্রবাহ চলবে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বর্তনীতে ব্যাটারির বিভব পার্থক্য $V = 40\text{ V}$।
   কোষের ঋণাত্মক প্রান্তের বিভব $0\text{ V}$ বিবেচনা করলে ধনাত্মক প্রান্তের বিভব হবে $40\text{ V}$।
   বর্তনীয় উপরের শাখায় $10\,\Omega$ ও $5\,\Omega$ রোধ দুটি শ্রেণিতে যুক্ত।
   অতএব, উপরের শাখার মোট রোধ, $R_1 = 10\,\Omega + 5\,\Omega = 15\,\Omega$।

   উক্ত শাখা দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ,
   $I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{40}{15} = 2.67\text{ A}$

   $10\,\Omega$ রোধের দুই প্রান্তের বিভব পতন,
   $V_{10} = I_1 \times 10 = \frac{40}{15} \times 10 = 26.67\text{ V}$

   সুতরাং, A বিন্দুর বিভব,
   $V_A = 40 - V_{10} = 40 - 26.67 = 13.33\text{ V}$

   (অথবা ঋণাত্মক প্রান্ত $0\text{ V}$ সাপেক্ষে, $5\,\Omega$ রোধের দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যই A বিন্দুর বিভব: $V_A = I_1 \times 5 = \frac{40}{15} \times 5 = 13.33\text{ V}$)।

   উত্তর: A বিন্দুর বিভব $13.33\text{ V}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   উপরের শাখার রোধ, $R_1 = 10 + 5 = 15\,\Omega$
   নিচের শাখার রোধ, $R_2 = 8 + 12 = 20\,\Omega$

   বর্তনীটির তুল্য রোধ,
   $R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{15 \times 20}{15 + 20} = \frac{300}{35} \approx 8.571\,\Omega$

   বর্তনীতে বিভব, $V = 40\text{ V}$
   সময়, $t = 1\text{ hour} = 3600\text{ s}$

   $1$ ঘণ্টায় বর্তনীতে উৎপন্ন মোট তাপশক্তি,
   $H = \frac{V^2}{R} \times t = \frac{40^2}{8.571} \times 3600 = 6,72,000\text{ J} = 6.72 \times 10^5\text{ J}$

   এখন, $20^\circ\text{C}$ তাপমাত্রার $2\text{ kg}$ পানিকে স্ফুটনাঙ্ক $100^\circ\text{C}$-এ উন্নীত করতে প্রয়োজনীয় তাপ:
   $Q_1 = ms\Delta\theta = 2 \times 4200 \times (100 - 20) = 2 \times 4200 \times 80 = 6,72,000\text{ J} = 6.72 \times 10^5\text{ J}$

   যেহেতু উৎপন্ন তাপ $H = Q_1 = 6.72 \times 10^5\text{ J}$, তাই উৎপন্ন সম্পূর্ণ তাপশক্তি ব্যয় করে পানি কেবল $100^\circ\text{C}$ তাপমাত্রায় পৌঁছাবে।

   পানিকে বাষ্পীভূত করতে অতিরিক্ত বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ ($Q_2 = mL_v = 2 \times 2.26 \times 10^6\text{ J}$) প্রয়োজন, যা সরবরাহ করার মতো অবশিষ্ট তাপ বর্তনী থেকে পাওয়া যাবে না।

   অতএব, পানি বাষ্পীভূত হবে না।