পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি কাঁচা লোহার মজ্জার ওপর পরিবাহী তার পেঁচিয়ে তাতে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে সাময়িকভাবে যে চুম্বক তৈরি করা হয়, তাকে তড়িৎ চুম্বক বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি ডায়োডকে যখন বিপরীত বায়াসে (Reverse Bias) রাখা হয় এবং বিপরীত ভোল্টেজের মান ক্রমশ বৃদ্ধি করা হয়, তখন একটি নির্দিষ্ট মানে পৌঁছালে ডায়োডের সংযোগস্থলের সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে বিপুল সংখ্যক ইলেকট্রন-হোল জোড় তৈরি হয়। এর ফলে ডায়োডের মধ্য দিয়ে হঠাৎ করে অতিমাত্রায় বিপরীত তড়িৎ প্রবাহ শুরু হয়। এই ঘটনাকে ডায়োডের ব্রেকডাউন (Breakdown) বলে। এটি মূলত জেনার ব্রেকডাউন বা অ্যাভালাঞ্চ ব্রেকডাউনের কারণে ঘটে থাকে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্র-১ হতে দেখা যায়, A থেকে B হলো একটি সমোষ্ণ প্রসারণ প্রক্রিয়া।

   এখানে,
   মোল সংখ্যা, n = 1 mole
   প্রাথমিক আয়তন, V₁ = 2 × 10⁻³ m³
   চূড়ান্ত আয়তন, V₂ = 4 × 10⁻³ m³
   তাপমাত্রা, T₁ = 50°C = (50 + 273) K = 323 K
   সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক, R = 8.314 J/(mol·K)

   সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় কৃতকাজ = শোষিত তাপ (Q),
   Q = nRT₁ ln(V₂ / V₁)

   অতএব, এনট্রপির পরিবর্তন,
   ΔS = Q / T₁ = nR ln(V₂ / V₁)
   ΔS = 1 × 8.314 × ln((4 × 10⁻³) / (2 × 10⁻³))
   ΔS = 8.314 × ln(2)
   ΔS ≈ 8.314 × 0.69315 ≈ 5.763 J/K

   সুতরাং, গ্যাসকে A থেকে B অবস্থানে নিলে এনট্রপির পরিবর্তন হবে 5.763 J/K।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ইঞ্জিনদ্বয়ের মধ্যে কোনটি বেশি কার্যকর তা নির্ণয়ে উভয়ের কর্মদক্ষতা তুলনা করতে হবে।

   চিত্র-১ এর ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে:
   উৎস তাপমাত্রা, T₁ = 50°C = 323 K
   B থেকে C প্রক্রিয়াটি একটি রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ।
   এখানে, B বিন্দুর আয়তন, V_B = 4 × 10⁻³ m³
   C বিন্দুর আয়তন, V_C = 13.258 × 10⁻³ m³
   গ্যাসটি H₂ (দ্বি-পরমাণুক), তাই রুদ্ধতাপীয় ধ্রুবক γ = 1.4।
   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায়,
   T₁ × (V_B)^(γ - 1) = T₂ × (V_C)^(γ - 1)
   বা, T₂ = T₁ × (V_B / V_C)^(γ - 1)
   বা, T₂ = 323 × (4 / 13.258)^(1.4 - 1)
   বা, T₂ = 323 × (0.3017)^0.4 ≈ 323 × 0.6192 ≈ 200 K

   চিত্র-১ এর ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা,
   η₁ = (1 - T₂ / T₁) × 100%
   = (1 - 200 / 323) × 100%
   ≈ 38.08%

   চিত্র-২ এর ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে:
   উৎস তাপমাত্রা, T₁ = 80°C = (80 + 273) K = 353 K
   গ্রাহক তাপমাত্রা, T₂ = 200 K

   চিত্র-২ এর ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা,
   η₂ = (1 - T₂ / T₁) × 100%
   = (1 - 200 / 353) × 100%
   = (153 / 353) × 100%
   ≈ 43.34%

   গাণিতিক বিশ্লেষণ থেকে দেখা যাচ্ছে যে, η₂ > η₁, অর্থাৎ চিত্র-২ এর ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা চিত্র-১ এর ইঞ্জিনের চেয়ে বেশি।
   অতএব, চিত্র-২ এর ইঞ্জিনটি বেশি কার্যকর।