পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Jashore Board • যশোর বোর্ড ২০১৯
পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন
A প্রক্রিয়ায় 2 kg 2 \mathrm{~kg} পানিকে 0∘C 0^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রা থেকে বাষ্পে রূপান্তরিত করা হলো। অন্যদিকে B প্রক্রিয়ায় 10∘C 10^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রার 5 kg 5 \mathrm{~kg} পানিকে 100∘C 100^{\circ} \mathrm{C} তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করা হলো। [পানির আপেক্ষিক তাপ 4200Jkg−1 K−1 4200 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1} এবং পানির বাষ্পীভবনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 2.26×106Jkg−1 2.26 \times 10^{6} \mathrm{Jkg}^{-1} ]
- ক)(1)
আপেক্ষিক তাপ কাকে বলে?
- খ)(2)
তড়িৎ প্রবাহের ফলে পরিবাহীতে তাপ উৎপন্ন হয় কেন? ব্যাখ্যা কর।
- গ)(3)
উদ্দীপকে A প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ নির্ণয় কর।
- ঘ)(4)
উদ্দীপকে কোন প্রক্রিয়ায় বিশৃঙ্খলার মাত্রা বেশি? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
একক ভরের কোনো বস্তুর তাপমাত্রা এক কেলভিন বৃদ্ধি করতে যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয়, তাকে ঐ বস্তুর উপাদানের আপেক্ষিক তাপ বলে।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে যখন তড়িৎ প্রবাহিত হয়, তখন পরিবাহীর মুক্ত ইলেকট্রনগুলো উচ্চ বিভব থেকে নিম্ন বিভবের দিকে (বা বিপরীত দিকে) গতিশীল হয়। এই চলাচলের সময় ইলেকট্রনগুলো পরিবাহীর মধ্যকার স্থির পরমাণু বা আয়নগুলির সাথে বারবার সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এই সংঘর্ষের ফলে ইলেকট্রনের গতিশক্তি বিঘ্নিত হয় এবং পরিবাহীর পরমাণুগুলোর কম্পন বৃদ্ধি পায়। পরমাণুর এই বর্ধিত কম্পনশক্তি তাপশক্তি হিসেবে পরিবাহীতে আবির্ভূত হয়, ফলে পরিবাহী উত্তপ্ত হয়ে ওঠে।
- গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
A প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ নির্ণয়:
এখানে,
পানির ভর, m = 2 kg
পানির আপেক্ষিক তাপ, s = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹
পানির বাষ্পীভবনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ, L_v = 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹
প্রাথমিক তাপমাত্রা, T₁ = 0°C = 273 K
চূড়ান্ত তাপমাত্রা, T₂ = 100°C = 373 Kপ্রক্রিয়াটি দুটি ধাপে সম্পন্ন হয়:
১. 0°C তাপমাত্রার পানিকে 100°C তাপমাত্রার পানিতে রূপান্তর করতে প্রয়োজনীয় তাপ:
Q₁ = ms(T₂ - T₁)
Q₁ = 2 × 4200 × (100 - 0) = 8,40,000 J = 8.4 × 10⁵ J২. 100°C তাপমাত্রার পানিকে 100°C তাপমাত্রার বাষ্পে রূপান্তর করতে প্রয়োজনীয় তাপ:
Q₂ = mL_v
Q₂ = 2 × 2.26 × 10⁶ = 4.52 × 10⁶ J = 45,20,000 Jসুতরাং, A প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ,
Q = Q₁ + Q₂
Q = 8,40,000 + 45,20,000 = 53,60,000 J = 5.36 × 10⁶ Jউত্তর: 5.36 × 10⁶ J।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
কোনো সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ হলো এনট্রপি। সুতরাং যে প্রক্রিয়ায় এনট্রপির পরিবর্তন বেশি হবে, সেই প্রক্রিয়ায় বিশৃঙ্খলার মাত্রা বেশি হবে।
A প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে:
পানির ভর, m_A = 2 kg
(i) 0°C (273 K) থেকে 100°C (373 K) পানিতে পরিণত হতে এনট্রপির পরিবর্তন:
ΔS₁ = m_A · s · ln(T₂ / T₁)
ΔS₁ = 2 × 4200 × ln(373 / 273) = 8400 × 0.312 = 2620.59 J/K(ii) 100°C পানিতে 100°C বাষ্পে পরিণত হতে এনট্রপির পরিবর্তন:
ΔS₂ = (m_A · L_v) / T₂ = (2 × 2.26 × 10⁶) / 373 = 4520000 / 373 ≈ 12117.96 J/Kঅতএব, A প্রক্রিয়ায় মোট এনট্রপির পরিবর্তন:
ΔS_A = ΔS₁ + ΔS₂ = 2620.59 + 12117.96 = 14738.55 J/KB প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে:
পানির ভর, m_B = 5 kg
প্রাথমিক তাপমাত্রা, T₁' = 10°C = (10 + 273) K = 283 K
চূড়ান্ত তাপমাত্রা, T₂' = 100°C = (100 + 273) K = 373 K10°C হতে 100°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত হতে এনট্রপির পরিবর্তন:
ΔS_B = m_B · s · ln(T₂' / T₁')
ΔS_B = 5 × 4200 × ln(373 / 283) = 21000 × ln(1.31802) ≈ 21000 × 0.27613 ≈ 5798.78 J/Kতুলনা করে দেখা যায় যে, ΔS_A > ΔS_B।
অতএব, A প্রক্রিয়ায় এনট্রপির পরিবর্তন বেশি হওয়ায় A প্রক্রিয়ায় বিশৃঙ্খলার মাত্রা বেশি।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও