পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Jashore Board • যশোর বোর্ড ২০২২

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

সিয়াম 1 kg 1 \mathrm{~kg} বরফকে −10∘C -10^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রা হতে 30∘C 30^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করে।সামির 30∘C 30^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রার 1 kg 1 \mathrm{~kg} পানিকে 100∘C 100^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রার বাম্পে পরিণত করে। সিয়াম দাবি করল তার প্রক্রিয়াটি বেশি শৃঙ্খল।(Sw=4200Jkg−1 K−1, Lf=3.36×105Jkg−1,Sice =2100Jkg−1 K−1 \left(S_{w}=4200 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}, \mathrm{~L}{\mathrm{f}}=3.36 \times 10^{5} \mathrm{Jkg}^{-1}, S{\text {ice }}=2100 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}\right. এবং Lv=2.26×106Jkg−1) \mathrm{L}_{\mathrm{v}}=2.26 \times 10^{6} \mathrm{Jkg}^{-1})

  1. ক)

    তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র বিবৃত করো।

    (1)
  2. খ)

    রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচন অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন ব্যাখ্যা করো।

    (2)
  3. গ)

    সামিরের প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ নির্ণয় করো।

    (3)
  4. ঘ)

    সিয়ামের দাবি সঠিক কিনা-গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে যাচাই কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র: যখনই কাজ সম্পূর্ণরূপে তাপে বা তাপ সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত হয়, তখন কাজ ও তাপ পরস্পর সমানুপাতিক হয় (জুলের সূত্র); অথবা কোনো ব্যবস্থায় প্রদত্ত তাপশক্তি ব্যবস্থার অন্তঃস্থ শক্তি বৃদ্ধি এবং বাহ্যিক কাজ সম্পাদনের সমষ্টির সমান (dQ=dU+dWdQ = dU + dW)।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে তাপের আদান-প্রদান ঘটে না, অর্থাৎ dQ=0dQ = 0। তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রানুযায়ী, dQ=dU+dW⇒dU=−dWdQ = dU + dW \Rightarrow dU = -dW।
    ১. রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে সিস্টেম কর্তৃক বাহ্যিক কাজ সম্পাদিত হয় (dW>0dW > 0), ফলে dUdU ঋণাত্মক হয় অর্থাৎ অন্তঃস্থ শক্তি হ্রাস পায় এবং তাপমাত্রা কমে যায়।
    ২. রুদ্ধতাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের ওপর কাজ সম্পাদিত হয় (dW<0dW < 0), ফলে dUdU ধনাত্মক হয় অর্থাৎ অন্তঃস্থ শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    সামিরের প্রক্রিয়ায় প্রয়োজনীয় তাপের হিসাব:
    ১. 30∘C30^\circ\text{C} এর 1 kg1\text{ kg} পানিকে 100∘C100^\circ\text{C} এর পানিতে পরিণত করতে প্রয়োজনীয় তাপ:
    Q1=mSwΔT1=1×4200×(100−30)=1×4200×70=294000 JQ_1 = m S_w \Delta T_1 = 1 \times 4200 \times (100 - 30) = 1 \times 4200 \times 70 = 294000\text{ J}

    ২. 100∘C100^\circ\text{C} এর 1 kg1\text{ kg} পানিকে 100∘C100^\circ\text{C} এর বাষ্পে পরিণত করতে প্রয়োজনীয় তাপ:
    Q2=mLv=1×2.26×106=2260000 JQ_2 = m L_v = 1 \times 2.26 \times 10^6 = 2260000\text{ J}

    অতএব, সামিরের প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ:
    Q=Q1+Q2=294000+2260000=2554000 J=2.554×106 JQ = Q_1 + Q_2 = 294000 + 2260000 = 2554000\text{ J} = 2.554 \times 10^6\text{ J}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো ব্যবস্থার এনট্রপির পরিবর্তন যত কম, বিশৃঙ্খলা তত কম অর্থাৎ শৃঙ্খলা তত বেশি।

    সিয়ামের ক্ষেত্রে এনট্রপির পরিবর্তন:
    ১. −10∘C-10^\circ\text{C} (263 K263\text{ K}) এর বরফকে 0∘C0^\circ\text{C} (273 K273\text{ K}) এর বরফে পরিণত করতে:
    ΔS1=mSiceln⁡(273263)=1×2100×ln⁡(273263)≈2100×0.03732=78.37 J/K\Delta S_1 = m S_{\text{ice}} \ln\left(\frac{273}{263}\right) = 1 \times 2100 \times \ln\left(\frac{273}{263}\right) \approx 2100 \times 0.03732 = 78.37\text{ J/K}

    ২. 0∘C0^\circ\text{C} (273 K273\text{ K}) এর বরফকে 0∘C0^\circ\text{C} এর পানিতে পরিণত করতে:
    ΔS2=mLfT2=1×3.36×105273≈1230.77 J/K\Delta S_2 = \frac{m L_f}{T_2} = \frac{1 \times 3.36 \times 10^5}{273} \approx 1230.77\text{ J/K}

    ৩. 0∘C0^\circ\text{C} (273 K273\text{ K}) এর পানিকে 30∘C30^\circ\text{C} (303 K303\text{ K}) এর পানিতে পরিণত করতে:
    ΔS3=mSwln⁡(303273)=1×4200×ln⁡(303273)≈4200×0.10423=437.76 J/K\Delta S_3 = m S_w \ln\left(\frac{303}{273}\right) = 1 \times 4200 \times \ln\left(\frac{303}{273}\right) \approx 4200 \times 0.10423 = 437.76\text{ J/K}

    সিয়ামের প্রক্রিয়ায় মোট এনট্রপির পরিবর্তন:
    ΔSSiam=ΔS1+ΔS2+ΔS3=78.37+1230.77+437.76=1746.90 J/K\Delta S_{\text{Siam}} = \Delta S_1 + \Delta S_2 + \Delta S_3 = 78.37 + 1230.77 + 437.76 = 1746.90\text{ J/K}

    সামিরের ক্ষেত্রে এনট্রপির পরিবর্তন:
    ১. 30∘C30^\circ\text{C} (303 K303\text{ K}) এর পানিকে 100∘C100^\circ\text{C} (373 K373\text{ K}) এর পানিতে পরিণত করতে:
    ΔS4=mSwln⁡(373303)=1×4200×ln⁡(373303)≈4200×0.20785=872.97 J/K\Delta S_4 = m S_w \ln\left(\frac{373}{303}\right) = 1 \times 4200 \times \ln\left(\frac{373}{303}\right) \approx 4200 \times 0.20785 = 872.97\text{ J/K}

    ২. 100∘C100^\circ\text{C} (373 K373\text{ K}) এর পানিকে 100∘C100^\circ\text{C} এর বাষ্পে পরিণত করতে:
    ΔS5=mLvT3=1×2.26×106373≈6058.98 J/K\Delta S_5 = \frac{m L_v}{T_3} = \frac{1 \times 2.26 \times 10^6}{373} \approx 6058.98\text{ J/K}

    সামিরের প্রক্রিয়ায় মোট এনট্রপির পরিবর্তন:
    ΔSSamir=ΔS4+ΔS5=872.97+6058.98=6931.95 J/K\Delta S_{\text{Samir}} = \Delta S_4 + \Delta S_5 = 872.97 + 6058.98 = 6931.95\text{ J/K}

    এখানে, ΔSSiam<ΔSSamir\Delta S_{\text{Siam}} < \Delta S_{\text{Samir}}।
    যেহেতু সিয়ামের প্রক্রিয়ায় এনট্রপির বৃদ্ধি সামিরের প্রক্রিয়ার তুলনায় কম, তাই সিয়ামের প্রক্রিয়ায় বিশৃঙ্খলা কম অর্থাৎ শৃঙ্খলা বেশি।
    অতএব, সিয়ামের দাবি সঠিক।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন