পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Mymensingh Board • ময়মনসিংহ বোর্ড ২০২১

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

A ও B দুটি ইঞ্জিন। A ইঞ্জিনটি - 60°C তাপমাত্রার নিম্ন তাপাধার থেকে 2400 J তাপ গ্রহণ করে এবং উচ্চ তাপাধারে 3600 J তাপ বর্জন করে। অপরদিকে B-ইঞ্জিন ১ম ধাপে 0°C তাপমাত্রার 5 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করে এবং ২য় ধাপে 0°C তাপমাত্রার 5 kg পানিকে 100 °C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করে। বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 336000 kg এবং পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 J kg-1 K-1।

  1. ক)

    তাপ ইঞ্জিন কী?

    (1)
  2. খ)

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় পাত্রের দেওয়াল অপরিবাহী রাখা হয় কেন?

    (2)
  3. গ)

    A- ইঞ্জিনের উচ্চ তাপাধারের তাপমাত্রা নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    উদ্দীপকের B-ইঞ্জিনের ১ম ও ২য় ধাপে এন্ট্রপির পরিবর্তন সমান হবে কি? গাণিতিক মতামত উপস্থাপন কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যে যন্ত্র তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে, তাকে তাপ ইঞ্জিন বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় ব্যবস্থার সাথে পরিবেশের কোনো তাপ আদান-প্রদান ঘটে না, অর্থাৎ dQ=0dQ = 0 থাকে।

    যদি পাত্রের দেওয়াল পরিবাহী হয়, তবে ব্যবস্থার তাপমাত্রা পরিবর্তনের সাথে সাথে পাত্রের দেওয়াল দিয়ে দ্রুত তাপ বাইরে বা ভেতরে পরিবাহিত হয়ে যাবে। ফলে প্রক্রিয়াটি রুদ্ধতাপীয় থাকবে না। তাই তাপ আদান-প্রদান সম্পূর্ণরূপে রোধ করে প্রক্রিয়াটিকে রুদ্ধতাপীয় রাখার জন্য পাত্রের দেওয়াল তাপ অপরিবাহী রাখা হয়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুযায়ী A ইঞ্জিনটি একটি রেফ্রিজারেটর/হিট পাম্প হিসেবে নিম্ন তাপাধার হতে তাপ গ্রহণ করে উচ্চ তাপাধারে তাপ বর্জন করছে।

    এখানে,
    নিম্ন তাপাধারের তাপমাত্রা, T2=−60∘C=(−60+273.15) K=213.15 KT_2 = -60^\circ\text{C} = (-60 + 273.15) \text{ K} = 213.15 \text{ K} (বা 213 K213 \text{ K})
    নিম্ন তাপাধার থেকে শোষিত তাপ, Q2=2400 JQ_2 = 2400 \text{ J}
    উচ্চ তাপাধারে বর্জিত তাপ, Q1=3600 JQ_1 = 3600 \text{ J}
    উচ্চ তাপাধারের তাপমাত্রা = T1T_1

    প্রত্যাবর্তী চক্রের ক্ষেত্রে আমরা জানি,
    Q1T1=Q2T2\frac{Q_1}{T_1} = \frac{Q_2}{T_2}
    ⇒T1=Q1Q2×T2\Rightarrow T_1 = \frac{Q_1}{Q_2} \times T_2
    ⇒T1=36002400×213.15 K\Rightarrow T_1 = \frac{3600}{2400} \times 213.15 \text{ K}
    ⇒T1=1.5×213.15=319.725 K\Rightarrow T_1 = 1.5 \times 213.15 = 319.725 \text{ K}

    সেলসিয়াস এককে,
    T1=319.725−273.15=46.575∘C≈46.58∘CT_1 = 319.725 - 273.15 = 46.575^\circ\text{C} \approx 46.58^\circ\text{C} (বা 273 K273 \text{ K} ধরলে 319.5 K=46.5∘C319.5 \text{ K} = 46.5^\circ\text{C})

    অতএব, A ইঞ্জিনের উচ্চ তাপাধারের তাপমাত্রা 319.73 K319.73 \text{ K} বা 46.58∘C46.58^\circ\text{C}।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে B-ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে:

    ১ম ধাপে:
    0∘C0^\circ\text{C} তাপমাত্রার 5 kg5 \text{ kg} বরফকে 0∘C0^\circ\text{C} তাপমাত্রার পানিতে রূপান্তর করতে এন্ট্রপির পরিবর্তন,
    এখানে,
    বরফের ভর, m=5 kgm = 5 \text{ kg}
    তাপমাত্রা, T=0∘C=273 KT = 0^\circ\text{C} = 273 \text{ K}
    গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ, Lf=336000 J kg−1L_f = 336000 \text{ J kg}^{-1}

    ১ম ধাপে এন্ট্রপির পরিবর্তন,
    ΔS1=mLfT=5×336000273=1680000273≈6153.85 J K−1\Delta S_1 = \frac{m L_f}{T} = \frac{5 \times 336000}{273} = \frac{1680000}{273} \approx 6153.85 \text{ J K}^{-1}

    ২য় ধাপে:
    0∘C0^\circ\text{C} (T1=273 KT_1 = 273 \text{ K}) তাপমাত্রার 5 kg5 \text{ kg} পানিকে 100∘C100^\circ\text{C} (T2=373 KT_2 = 373 \text{ K}) তাপমাত্রার পানিতে রূপান্তর করতে এন্ট্রপির পরিবর্তন,
    এখানে পানির আপেক্ষিক তাপ, s=4200 J kg−1K−1s = 4200 \text{ J kg}^{-1}\text{K}^{-1}

    ২য় ধাপে এন্ট্রপির পরিবর্তন,
    ΔS2=msln⁡(T2T1)\Delta S_2 = m s \ln\left(\frac{T_2}{T_1}\right)
    =5×4200×ln⁡(373273)= 5 \times 4200 \times \ln\left(\frac{373}{273}\right)
    =21000×ln⁡(1.3663)= 21000 \times \ln(1.3663)
    =21000×0.31215≈6555.08 J K−1= 21000 \times 0.31215 \approx 6555.08 \text{ J K}^{-1}

    যেহেতু ΔS1≈6153.85 J K−1\Delta S_1 \approx 6153.85 \text{ J K}^{-1} এবং ΔS2≈6555.08 J K−1\Delta S_2 \approx 6555.08 \text{ J K}^{-1}, সুতরাং ΔS1≠ΔS2\Delta S_1 \neq \Delta S_2।

    অতএব, ১ম ও ২য় ধাপে এন্ট্রপির পরিবর্তন সমান হবে না; ২য় ধাপে এন্ট্রপির পরিবর্তন বেশি হবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন