পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যালভানোমিটারের মতো সূক্ষ্ম ও সংবেদনশীল বৈদ্যুতিক যন্ত্রকে অতিরিক্ত তড়িৎ প্রবাহের ক্ষয়ক্ষতি থেকে রক্ষা করার জন্য এর সাথে সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত স্বল্প মানের রোধকে শান্ট বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীর অভ্যন্তরীণ পরমাণু বা অণুগুলোর কম্পন বৃদ্ধি পায়। এর ফলে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে মুক্ত ইলেকট্রন চলাচলের সময় পরমাণুগুলোর সাথে ইলেকট্রনের সংঘর্ষের হার বেড়ে যায়, যা ইলেকট্রনের প্রবাহে বাধার সৃষ্টি করে। ফলে পরিবাহীর রোধ বৃদ্ধি পায়। বিশুদ্ধ ধাতব পরিবাহীর রোধ তাপমাত্রার সাথে সাধারণত সমানুপাতিক হারে বৃদ্ধি পায়, যা $R_\theta = R_0(1 + \alpha \theta)$ সমীকরণ দ্বারা বর্ণিত হয়। তাই পরিবাহীর রোধ তাপমাত্রার ওপর নির্ভরশীল।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   এখানে,
   নিমজ্জক উত্তাপকের বিভব পার্থক্য, $V = 220\text{ V}$
   ক্ষমতা, $P = 1000\text{ W}$
   উত্তাপকটির রোধ, $R = ?$

   আমরা জানি,
   $P = \frac{V^2}{R}$
   বা, $R = \frac{V^2}{P}$
   বা, $R = \frac{(220)^2}{1000} = \frac{48400}{1000} = 48.4\ \Omega$

   অতএব, নিমজ্জক উত্তাপকটির রোধ $48.4\ \Omega$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   এখানে,
   পানির ভর, $m = 2.5\text{ kg}$
   আদি তাপমাত্রা, $\theta_1 = 20^\circ\text{C}$
   কাঙ্ক্ষিত চূড়ান্ত তাপমাত্রা, $\theta_2 = 95^\circ\text{C}$
   তাপমাত্রার পরিবর্তন, $\Delta\theta = 95^\circ\text{C} - 20^\circ\text{C} = 75^\circ\text{C} = 75\text{ K}$
   পানির আপেক্ষিক তাপ, $s = 4200\text{ J kg}^{-1}\text{K}^{-1}$

   পানির তাপমাত্রা কাঙ্ক্ষিত মানে পৌঁছাতে প্রয়োজনীয় তাপশক্তি:
   $H = ms\Delta\theta = 2.5 \times 4200 \times 75 = 787500\text{ J}$

   আবার,
   উত্তাপকের ক্ষমতা, $P = 1000\text{ W}$
   বিকল হওয়ার পূর্ব পর্যন্ত উত্তাপকের কার্যকাল, $t = 12\text{ মিনিট} = 12 \times 60\text{ s} = 720\text{ s}$

   ১২ মিনিটে উত্তাপক দ্বারা সরবরাহকৃত শক্তি:
   $W = P \times t = 1000 \times 720 = 720000\text{ J}$

   দেখা যাচ্ছে যে, $W < H$ (সরবরাহকৃত শক্তি প্রয়োজনীয় তাপের চেয়ে কম)।
   ১২ মিনিটে পানির তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাবে:
   $\Delta\theta' = \frac{W}{ms} = \frac{720000}{2.5 \times 4200} \approx 68.57^\circ\text{C}$
   ফলে চূড়ান্ত তাপমাত্রা হবে $20 + 68.57 = 88.57^\circ\text{C}$, যা কাঙ্ক্ষিত তাপমাত্রা $95^\circ\text{C}$ এর চেয়ে কম।

   অতএব, উত্তাপকটি ১২ মিনিটে বিকল হয়ে যাওয়ায় পানির কাঙ্ক্ষিত তাপমাত্রায় পৌঁছানো সম্ভব হবে না।