পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো প্রতিবন্ধকের ধার ঘেঁষে বা সরু চিরের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় আলোর জ্যামিতিক ছায়া অঞ্চলের দিকে বেঁকে যাওয়ার ঘটনাকে আলোর অপবর্তন (Diffraction) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   p-n জংশন ডায়োডকে বিমুখী ঝোঁক (reverse bias) প্রদান করলে p-প্রান্ত ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে এবং n-প্রান্ত ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সাথে সংযুক্ত থাকে। ফলে p-অঞ্চলের মেজরিটি চার্জ ক্যারিয়ার হোলগুলো ব্যাটারির ঋণাত্মক প্রান্ত দ্বারা এবং n-অঞ্চলের ইলেকট্রনগুলো ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্ত দ্বারা সংযোগস্থলের (জংশনের) বিপরীত দিকে আকৃষ্ট হয়। এর ফলে জংশনের দুই পাশে অনাবৃত স্থির আয়নের পরিমাণ বৃদ্ধি পায়, যার কারণে ডিপ্লেশন লেয়ার বা নিঃশেষিত স্তরের বেধ বৃদ্ধি পায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   গ্যাসের আদি চাপ, $P_1 = 4\text{ atm}$
   আদি আয়তন, $V_1 = 10\text{ L}$
   চাপ দ্বিগুণ করা হলে পরিবর্তিত চাপ, $P_2 = 2 \times 4\text{ atm} = 8\text{ atm}$

   সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা স্থির থাকে। বয়েলের সূত্রানুসারে,
   $P_1 V_1 = P_2 V_2$
   বা, $V_2 = \frac{P_1 V_1}{P_2}$
   বা, $V_2 = \frac{4\text{ atm} \times 10\text{ L}}{8\text{ atm}} = 5\text{ L}$

   অতএব, সিলিন্ডারে গ্যাসের পরিবর্তিত আয়তন হবে $5\text{ L}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   গ্যাসের চাপ 'হঠাৎ দ্বিগুণ' করায় গ্যাসটি দ্রুত সংকুচিত হয়। এই দ্রুত প্রক্রিয়ায় সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে তাপ আদান-প্রদানের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না, ফলে এটি একটি রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) সংকোচন প্রক্রিয়া হিসেবে ঘটে।

   তাপগতিবিদ্যার ১ম সূত্রানুসারে,
   $dQ = dU + dW$

   যেহেতু প্রক্রিয়াটি রুদ্ধতাপীয়, তাই তাপের কোনো আদান-প্রদান হয় না, অর্থাৎ $dQ = 0$।
   সুতরাং,
   $0 = dU + dW$
   বা, $dU = -dW$

   এখানে গ্যাস সংকুচিত হওয়ায় সিস্টেমের ওপর বহিঃস্থ বল দ্বারা কাজ সম্পন্ন হয়, অর্থাৎ গ্যাস দ্বারা কৃতকাজ ঋণাত্মক ($dW < 0$)।
   ফলে, $dU = -(-|dW|) = +|dW| > 0$।

   অর্থাৎ সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় ($dU > 0$)। আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে অভ্যন্তরীণ শক্তি তাপমাত্রার সমানুপাতিক ($U \propto T$)। সুতরাং অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পাওয়ায় গ্যাসের তাপমাত্রাও বৃদ্ধি পাবে।

   অতএব, তাপগতিবিদ্যার ১ম সূত্রের আলোকে সিলিন্ডারে গ্যাসের চাপ হঠাৎ দ্বিগুণ করলে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাওয়ার বিষয়টি সম্পূর্ণ যৌক্তিক।