পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো ব্যবস্থার বা সিস্টেমের মধ্যে বিদ্যমান অণুগুলোর গতিশক্তি, কম্পন শক্তি, ঘূর্ণন শক্তি এবং তাদের মধ্যকার আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলের দরুন যে মোট শক্তি সঞ্চিত থাকে, তাকে অভ্যন্তরীণ শক্তি (বা অন্তঃস্থ শক্তি) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে কোনো তাপের আদান-প্রদান ঘটে না, অর্থাৎ dQ = 0।

   তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রানুসারে,
   dQ = dU + dW
   => 0 = dU + dW
   => dW = - dU

   রুদ্ধতাপীয় প্রসারণের ক্ষেত্রে সিস্টেম কর্তৃক পরিবেশের উপর কাজ সম্পাদিত হয় (dW ধনাত্মক)। ফলে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পায় (dU ঋণাত্মক)। যেহেতু অভ্যন্তরীণ শক্তি তাপমাত্রার সমানুপাতিক, অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পাওয়ার কারণে সিস্টেমের তাপমাত্রা কমে যায় এবং সিস্টেমটি শীতল হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী, Q থেকে R অবস্থানে যাওয়ার ক্ষেত্রে:
   সরবরাহকৃত তাপশক্তি, dQ = 80 J

   চিত্রানুসারে, Q -> R ধাপে আয়তনের কোনো পরিবর্তন হয় না (স্থির আয়তন প্রক্রিয়া বা সম-আয়তন প্রক্রিয়া)।
   অর্থাৎ, আয়তনের পরিবর্তন dV = 8 - 8 = 0 m³

   সুতরাং কৃতকাজ, dW = P × dV = 0 J

   তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রানুসারে,
   dQ = dU + dW
   => dU = dQ - dW
   => dU = 80 J - 0 J
   => dU = 80 J

   অতএব, Q থেকে R অবস্থানে আসতে তাপগতীয় ব্যবস্থাটির অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন 80 J।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   PQRP চক্রের প্রতিটি ধাপে কাজের মান নিচে নির্ণয় ও তুলনা করা হলো:

   ১. P -> Q ধাপে:
   এটি একটি সমচাপ প্রক্রিয়া, যেখানে স্থির চাপ, P = 20 N/m²
   আয়তনের পরিবর্তন, ΔV = V_Q - V_P = (8 - 4) m³ = 4 m³
   সুতরাং, P -> Q ধাপে কৃতকাজ, W_PQ = P × ΔV = 20 × 4 = 80 J (যেহেতু আয়তন বৃদ্ধি পেয়েছে, তাই এটি ধনাত্মক কাজ বা গ্যাস কর্তৃক সম্পাদিত কাজ)।

   ২. Q -> R ধাপে:
   এটি একটি সম-আয়তন প্রক্রিয়া, যেখানে আয়তন V = 8 m³ স্থির থাকে।
   ফলে আয়তনের পরিবর্তন, ΔV = 0
   সুতরাং, কৃতকাজ, W_QR = P × ΔV = 0 J।

   ৩. R -> P ধাপে:
   এই ধাপে গ্যাসটির সংকোচন ঘটে এবং আয়তন 8 m³ থেকে কমে 4 m³ হয়। P-V লেখচিত্রে R -> P রেখা দ্বারা আবদ্ধ ক্ষেত্রফল (ট্রাপিজিয়ামের ক্ষেত্রফল) কৃতকাজের মান নির্দেশ করে।
   সুতরাং, W_RP = - [1/2 × (P_R + P_P) × (V_Q - V_P)]
   = - [1/2 × (40 + 20) × (8 - 4)]
   = - [1/2 × 60 × 4] = - 120 J
   (এখানে ঋণাত্মক চিহ্ন দ্বারা বুঝায় যে সিস্টেমের উপর কাজ সম্পাদিত হয়েছে)।

   তুলনা:

   • P -> Q ধাপে সিস্টেম কর্তৃক 80 J ধনাত্মক কাজ হয়।
   • Q -> R ধাপে আয়তন অপরিবর্তিত থাকায় কাজের মান শূন্য (0 J)।
   • R -> P ধাপে সিস্টেমের উপর 120 J কাজ সম্পন্ন হয় (ঋণাত্মক কাজ)।
   • কাজের মানের দিক থেকে তুলনা করলে: |W_RP| (120 J) > W_PQ (80 J) > W_QR (0 J)।
   • সমগ্র চক্রে নিট কাজ W_net = W_PQ + W_QR + W_RP = 80 + 0 - 120 = - 40 J (চক্রটি ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে চলায় নিট কাজ ঋণাত্মক)।