পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Sylhet Board • সিলেট বোর্ড ২০২২

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

দু’টি তাপ ইঞ্জিন 400 K 400 \mathrm{~K} এবং 800 K 800 \mathrm{~K} তাপমাত্রার ব্যবধানে কার্যকর।ইঞ্জিন দু’টিতে ব্যবহৃত জালানির আপেক্ষিক তাপ যথাক্রমে 2000Jkg−1 K−1 2000 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1} এবং 1500Jkg−1 K−1 1500 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1} । ইঞ্জিন দু’টিতে 10gm 10 \mathrm{gm} ভরের ভিম্ন কার্যকর পদার্থ ব্যবহার করা হয়েছে।

  1. ক)

    ত্রৈধ বিন্দু কাকে বলে ?

    (1)
  2. খ)

    ”এন্ট্রপির পরিবর্তন সর্বদ ধনাত্মক” - ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    প্রথম ইঞ্জিনটির দক্ষতা 10% বাড়াতে হলে উৎসের তাপমাত্রা কত বাড়াতে হবে ?

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের আলোকে কোন ইঞ্জিনটি বেশি পরিবেশ বান্ধব হবে? তোমার মতামত গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যে নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও চাপে কোনো পদার্থের কঠিন, তরল ও বায়বীয়—এই তিন অবস্থাই তাপীয় সাম্যাবস্থায় সহাবস্থান করে, তাকে সেই পদার্থের ত্রৈধ বিন্দু বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    প্রাকৃতিক সকল স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া অপ্রত্যাবর্তী। মহাবিশ্বের যেকোনো প্রাকৃতিক বা অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় শক্তির অপচয় ঘটে এবং সিস্টেম বিশৃঙ্খলার দিকে ধাবিত হয়। ক্লসিয়াসের সূত্রানুযায়ী, অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় মহাবিশ্বের এন্ট্রপি সর্বদা বৃদ্ধি পায় (ΔS>0\Delta S > 0) এবং প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় তা স্থির থাকে (ΔS=0\Delta S = 0)। যেহেতু বাস্তব জগতের সকল প্রক্রিয়াই অপ্রত্যাবর্তী, তাই এন্ট্রপি কখনো হ্রাস পায় না, সর্বদা বৃদ্ধি পায় বা এন্ট্রপির পরিবর্তন ধনাত্মক হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে,
    ইঞ্জিনটির উৎসের তাপমাত্রা, T1=800 KT_1 = 800\text{ K}
    গ্রাহকের তাপমাত্রা, T2=400 KT_2 = 400\text{ K}

    ইঞ্জিনটির আদি দক্ষতা,
    η=(1−T2T1)×100%=(1−400800)×100%=50%\eta = \left(1 - \frac{T_2}{T_1}\right) \times 100\% = \left(1 - \frac{400}{800}\right) \times 100\% = 50\%

    দক্ষতা 10%10\% বৃদ্ধি করলে পরিবর্তিত দক্ষতা হবে,
    η′=50%+10%=60%=0.6\eta' = 50\% + 10\% = 60\% = 0.6
    (অথবা শতকরা হিসেবে 10%10\% বৃদ্ধিতে η′=50%+5%=55%=0.55\eta' = 50\% + 5\% = 55\% = 0.55)

    যদি গ্রাহকের তাপমাত্রা T2=400 KT_2 = 400\text{ K} অপরিবর্তিত থাকে এবং নতুন উৎসের তাপমাত্রা T1′T_1' হয়, তবে:
    η′=1−T2T1′\eta' = 1 - \frac{T_2}{T_1'}
    ⇒0.6=1−400T1′\Rightarrow 0.6 = 1 - \frac{400}{T_1'}
    ⇒400T1′=0.4\Rightarrow \frac{400}{T_1'} = 0.4
    ⇒T1′=4000.4=1000 K\Rightarrow T_1' = \frac{400}{0.4} = 1000\text{ K}

    অতএব, উৎসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে হবে:
    ΔT1=T1′−T1=1000 K−800 K=200 K\Delta T_1 = T_1' - T_1 = 1000\text{ K} - 800\text{ K} = 200\text{ K}

    [নোট: আদি দক্ষতার 10%10\% বৃদ্ধি বিবেচনা করলে, η′=55%\eta' = 55\% হলে T1′=4001−0.55=888.89 KT_1' = \frac{400}{1-0.55} = 888.89\text{ K}; তখন তাপমাত্রা বাড়াতে হবে 88.89 K88.89\text{ K}]

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যে ইঞ্জিন পরিবেশে কম তাপ বর্জন করে পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি ও তাপীয় দূষণ কম ঘটাবে, সেটি অপেক্ষাকৃত বেশি পরিবেশবান্ধব হবে।

    উদ্দীপক অনুসারে,
    উভয় ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে তাপমাত্রার পরিবর্তন, ΔT=800 K−400 K=400 K\Delta T = 800\text{ K} - 400\text{ K} = 400\text{ K}
    কার্যকর পদার্থের ভর, m=10 g=0.01 kgm = 10\text{ g} = 0.01\text{ kg}

    প্রথম ইঞ্জিনের জ্বালানির আপেক্ষিক তাপ, s1=2000 J kg−1 K−1s_1 = 2000\text{ J kg}^{-1}\text{ K}^{-1}
    দ্বিতীয় ইঞ্জিনের জ্বালানির আপেক্ষিক তাপ, s2=1500 J kg−1 K−1s_2 = 1500\text{ J kg}^{-1}\text{ K}^{-1}

    প্রতি চক্রে কার্যকর পদার্থের তাপমাত্রার পরিবর্তনের ফলে তাপ বর্জনের পরিমাণ:
    প্রথম ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে বর্জিত তাপ,
    Q1=ms1ΔT=0.01×2000×400=8000 JQ_1 = m s_1 \Delta T = 0.01 \times 2000 \times 400 = 8000\text{ J}

    দ্বিতীয় ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে বর্জিত তাপ,
    Q2=ms2ΔT=0.01×1500×400=6000 JQ_2 = m s_2 \Delta T = 0.01 \times 1500 \times 400 = 6000\text{ J}

    যেহেতু Q2<Q1Q_2 < Q_1, তাই দ্বিতীয় ইঞ্জিনটি চালনার ফলে পরিবেশে বর্জিত তাপের পরিমাণ প্রথম ইঞ্জিনের চেয়ে কম। পরিবেশে কম তাপ বর্জন করায় এটি পরিবেশের উষ্ণতা কম বৃদ্ধি করবে এবং তাপীয় দূষণ কম ঘটাবে।

    অতএব, দ্বিতীয় ইঞ্জিনটি প্রথম ইঞ্জিনের তুলনায় বেশি পরিবেশবান্ধব।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন