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, তাকে প্রত্যাগামী প্রক্রিয়া বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্রানুসারে: দুটি বস্তু যদি তৃতীয় কোনো বস্তুর সাথে আলাদাভাবে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে, তবে তারা পরস্পরের সাথেও তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকবে।

   ব্যাখ্যা: ধরা যাক A ও B দুটি ভিন্ন বস্তু এবং C একটি তৃতীয় বস্তু। A ও B কে C এর সংস্পর্শে এনে তাপীয় সাম্যাবস্থায় আনা হলো। এর অর্থ A এর তাপমাত্রা C এর তাপমাত্রার সমান এবং B এর তাপমাত্রা C এর তাপমাত্রার সমান। ফলস্বরূপ, A ও B বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে আনলে তাদের মধ্যে কোনো তাপের আদান-প্রদান ঘটবে না, অর্থাৎ তারা নিজেরাও পরস্পরের সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকবে। এই সূত্রের ওপর ভিত্তি করেই থার্মোমিটার বা তাপমাত্রা পরিমাপের মূলনীতি প্রতিষ্ঠিত হয়েছে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   উৎস থেকে গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1200\text{ J}$
   গ্রাহকে বর্জিত তাপ, $Q_2 = 600\text{ J}$

   আমরা জানি, তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা,
   $\eta = \left(1 - \frac{Q_2}{Q_1}\right) \times 100\%$
   $\Rightarrow \eta = \left(1 - \frac{600}{1200}\right) \times 100\%$
   $\Rightarrow \eta = (1 - 0.5) \times 100\% = 50\%$

   অতএব, তাপ ইঞ্জিনটির দক্ষতা ৫০%।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো তাপ ইঞ্জিন প্রত্যাগামী হতে হলে ক্লসিয়াসের উপপাদ্য অনুসারে একটি পূর্ণ চক্রে এনট্রপির মোট পরিবর্তন শূন্য হতে হয়, অর্থাৎ $\sum \frac{Q}{T} = \frac{Q_1}{T_1} - \frac{Q_2}{T_2} = 0$ বা $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{Q_2}{T_2}$ হতে হয়।

   উদ্দীপক অনুসারে,
   উৎসের তাপমাত্রা, $T_1 = 600\text{ K}$
   গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1200\text{ J}$
   গ্রাহকের তাপমাত্রা, $T_2 = 300\text{ K}$
   বর্জিত তাপ, $Q_2 = 600\text{ J}$

   এখন,
   $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{1200\text{ J}}{600\text{ K}} = 2\text{ J/K}$
   এবং
   $\frac{Q_2}{T_2} = \frac{600\text{ J}}{300\text{ K}} = 2\text{ J/K}$

   দেখা যাচ্ছে যে, $\frac{Q_1}{T_1} = \frac{Q_2}{T_2} = 2\text{ J/K}$
   অর্থাৎ, চক্রটিতে মোট এনট্রপির পরিবর্তন, $\Delta S = \frac{Q_1}{T_1} - \frac{Q_2}{T_2} = 2 - 2 = 0$

   যেহেতু এনট্রপির মোট পরিবর্তন শূন্য (বা ইঞ্জিনটির বাস্তব দক্ষতা $\eta = 1 - \frac{Q_2}{Q_1} = 50\%$ এবং কার্নো বা সর্বোচ্চ তাত্ত্বিক দক্ষতা $\eta_{\max} = 1 - \frac{T_2}{T_1} = 1 - \frac{300}{600} = 50\%$, যা পরস্পর সমান), তাই তাপ ইঞ্জিনটি একটি প্রত্যাগামী ইঞ্জিন।