পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র • Cumilla Board • কুমিল্লা বোর্ড ২০১৬

পদার্থ বিজ্ঞান ১ম পত্র প্রশ্ন

নিচের চিত্রে A ও B দুটি পাত্রে একটির মধ্যে নাইট্রোজেন গ্যাস ও অপরটিতে একটি অজানা গ্যাস রয়েছে।পাত্র-A পাত্র-B

চাপ, P=0.42kPa2Crms=1500 m s−1 V=10−3 m3n=2 mole \begin{array}{l}\text { চাপ, } \mathrm{P}=0.42 \mathrm{kPa}^{2} \ \mathrm{C}_{\mathrm{rms}}=1500 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1} \ \mathrm{~V}=10^{-3} \mathrm{~m}^{3} \ \mathrm{n}=2 \mathrm{~mole}\end{array}

P=0.52kPaCrms=1600 m s−1 V=10−3 m3n=2 mole \begin{array}{l}\mathrm{P}=0.52 \mathrm{kPa} \ C_{\mathrm{rms}}=1600 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1} \ \mathrm{~V}=10^{-3} \mathrm{~m}^{3} \ \mathrm{n}=2 \mathrm{~mole}\end{array}

  1. ক)

    আদর্শ গ্যাস কাকে বলে?

    (1)
  2. খ)

    গ্যাসের ক্ষেত্রে ঘনত্ব বনাম তাপমাত্রা লেখচিত্রের প্রকৃতি কেমন ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    S.T.P তে পাত্র-B তে রক্ষিত গ্যাসের গতিশক্তি নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    কোন পাত্রে জানা গ্যাসটি আছে বলে তুমি মনে কর? উদ্দীপকের তথ্য হতে তোমার গাণিতিকভাবে মতামত দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    যেসব গ্যাস সকল তাপমাত্রা ও চাপে বয়েল ও চার্লসের সূত্র তথা আদর্শ গ্যাস সমীকরণ (PV = nRT) পুরোপুরি মেনে চলে, তাদেরকে আদর্শ গ্যাস বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    নির্দিষ্ট চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের ক্ষেত্রে আদর্শ গ্যাস সমীকরণ থেকে আমরা জানি, P = (ρ/M)RT বা ρT = (PM)/R = ধ্রুবক। অর্থাৎ, নির্দিষ্ট চাপে গ্যাসের ঘনত্ব তার পরম তাপমাত্রার ব্যস্তানুপাতিক (ρ ∝ 1/T)। ফলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে গ্যাসের ঘনত্ব হ্রাস পায় এবং তাপমাত্রা হ্রাস পেলে ঘনত্ব বৃদ্ধি পায়। অতএব, ঘনত্ব বনাম পরম তাপমাত্রা (ρ বনাম T) লেখচিত্রটি একটি আয়তাকার অধিবৃত্ত (rectangular hyperbola) হবে।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    S.T.P.-তে তাপমাত্রা, T = 273 K
    পাত্র-B তে গ্যাসের মোল সংখ্যা, n = 2 mole
    আমরা জানি, গ্যাসীয় গতিবিদ্যা অনুসারে n মোল গ্যাসের মোট গতিশক্তি,
    E_k = (3/2) nRT
    এখানে,
    সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক, R = 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹
    অতএব,
    E_k = (3/2) × 2 × 8.314 × 273 J
    E_k = 3 × 8.314 × 273 J = 6809.166 J ≈ 6.81 × 10³ J।

    সুতরাং, S.T.P-তে পাত্র-B তে রক্ষিত গ্যাসের গতিশক্তি 6809.17 J।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    আমরা জানি, আদর্শ গ্যাস সমীকরণ অনুসারে:
    PV = nRT ⇒ T = (PV) / (nR)
    আবার, মূল গড় বর্গবেগ (rms বেগ), C_rms = √(3RT / M)
    বা, C_rms² = 3RT / M = (3R / M) × (PV / (nR)) = (3PV) / (nM)
    সুতরাং, আণবিক ভর M = (3PV) / (n × C_rms²)

    নাইট্রোজেন (N₂) এর প্রকৃত আণবিক ভর M = 28 g mol⁻¹ = 28 × 10⁻³ kg mol⁻¹ = 0.028 kg mol⁻¹।

    পাত্র-A এর ক্ষেত্রে:
    P_A = 0.42 kPa = 420 Pa (উদ্দীপকের ঘাত বা একক অসংগতি বিবেচনায় P = 0.42 kPa)
    V_A = 10⁻³ m³
    n_A = 2 mole
    C_rms_A = 1500 m s⁻¹

    অতএব, পাত্র-A এর গ্যাসের মোলার ভর:
    M_A = (3 × 420 × 10⁻³) / (2 × 1500²)
    = 1.26 / (2 × 2.25 × 10⁶)
    = 1.26 / (4.5 × 10⁶) = 2.8 × 10⁻⁷ kg mol⁻¹

    যদি উদ্দীপকে চাপ P_A = 0.42 × 10⁵ Pa বা অনুরূপ মান বোঝানো হয়, তবে ভিন্ন মান আসবে।

    বিকল্প প্রচলিত সমাধান (গতিবিদ্যার সূত্র P = (1/3) ρ C² ব্যবহার করে):
    আমরা জানি, P = (1/3) (m_total / V) C_rms²
    বা, m_total = (3PV) / C_rms²
    এবং মোলার ভর M = m_total / n = (3PV) / (n C_rms²)।

    পাত্র-A এর জন্য M_A এবং পাত্র-B এর জন্য:
    P_B = 0.52 kPa = 520 Pa
    V_B = 10⁻³ m³
    n_B = 2 mole
    C_rms_B = 1600 m s⁻¹

    M_B = (3 × 520 × 10⁻³) / (2 × 1600²)
    = 1.56 / (2 × 2.56 × 10⁶)
    = 1.56 / (5.12 × 10⁶) = 3.047 × 10⁻⁷ kg mol⁻¹

    উদ্দীপকের ছাপার ত্রুটি (P = 0.42 × 10⁵ Pa বা বায়ুমণ্ডলীয় চাপের গুণিতক ইত্যাদি) বিবেচনায় উভয় ক্ষেত্রে আপেক্ষিক অনুপাত থেকে অথবা উদ্দীপকের মানসমূহ বিশ্লেষণ করলে দেখা যায়, পাত্র-A এর আণবিক ভর 28 এর আনুপাতিক রূপ নির্দেশ করে (2.8 × 10⁻⁷ kg/mol যা 28 নির্দেশ করে)। অতএব, পাত্র-A তেই জানা গ্যাস নাইট্রোজেন (N₂) রয়েছে বলে প্রতীয়মান হয়।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন