পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দুটি বস্তু যদি তৃতীয় কোনো বস্তুর সাথে পৃথক পৃথকভাবে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে, তবে প্রথমোক্ত বস্তু দুটিও পরস্পরের সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকবে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   শক্তির নিত্যতা সূত্র অনুসারে, শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস করা যায় না, কেবল এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তরিত করা যায়। তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র অনুযায়ী, যখন কোনো ব্যবস্থায় তাপশক্তি সরবরাহ করা হয়, তখন সেই তাপশক্তির একটি অংশ ব্যবস্থার অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় হয় এবং অবশিষ্ট অংশ দ্বারা বাহ্যিক কাজ সম্পাদিত হয় ($dQ = dU + dW$)। অর্থাৎ, সরবরাহকৃত তাপশক্তি যান্ত্রিক কাজ ও অভ্যন্তরীণ শক্তিতে রূপান্তরিত হয় কিন্তু মোট শক্তি সংরক্ষিত থাকে। কোনো শক্তির নতুন সৃষ্টি বা বিনাশ ঘটে না। এজন্য তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটি প্রকৃতপক্ষে শক্তির নিত্যতা সূত্রের একটি বিশেষ রূপ।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   এখানে,
   উৎস থেকে গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1000 \text{ J}$
   গ্রাহকে বর্জিত তাপ, $Q_2 = 600 \text{ J}$

   আমরা জানি, তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা,
   $\eta = \left(1 - \frac{Q_2}{Q_1}\right) \times 100\%$

   বা, $\eta = \left(1 - \frac{600}{1000}\right) \times 100\%$
   বা, $\eta = (1 - 0.6) \times 100\%$
   বা, $\eta = 0.4 \times 100\% = 40\%$

   অতএব, তাপ ইঞ্জিনটির দক্ষতা $40\%$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের তাপ ইঞ্জিনটি পরিবেশবান্ধব কি-না তা ইঞ্জিনটির কারণে পরিবেশের এন্ট্রপির পরিবর্তন হিসেব করে মূল্যায়ন করা যায়।

   উদ্দীপক অনুসারে,
   উৎস তাপমাত্রা, $T_1 = 500 \text{ K}$
   গৃহীত তাপ, $Q_1 = 1000 \text{ J}$
   গ্রাহক তাপমাত্রা, $T_2 = 300 \text{ K}$
   বর্জিত তাপ, $Q_2 = 600 \text{ J}$

   উৎস থেকে তাপ গ্রহণের কারণে উৎসের এন্ট্রপির পরিবর্তন,
   $dS_1 = -\frac{Q_1}{T_1} = -\frac{1000}{500} \text{ J/K} = -2 \text{ J/K}$

   গ্রাহকে তাপ বর্জনের কারণে গ্রাহকের এন্ট্রপির পরিবর্তন,
   $dS_2 = \frac{Q_2}{T_2} = \frac{600}{300} \text{ J/K} = +2 \text{ J/K}$

   সুতরাং, এক চক্রে সামগ্রিক এন্ট্রপির পরিবর্তন,
   $\Delta S = dS_1 + dS_2 = -2 + 2 = 0 \text{ J/K}$

   এখানে, মোট এন্ট্রপির কোনো বৃদ্ধি ঘটেনি ($\Delta S = 0$)। এর থেকে বোঝা যায় যে ইঞ্জিনটি একটি আদর্শ প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় পরিচালিত হচ্ছে। প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় পরিচালিত ইঞ্জিনে কোনো অতিরিক্ত তাপীয় বিশৃঙ্খলা বা অপ্রত্যাবর্তী অপচয় পরিবেশে ঘটে না। এন্ট্রপি বৃদ্ধি না পাওয়ায় পরিবেশের তাপীয় দূষণ ন্যূনতম থাকে। সুতরাং গাণিতিক বিশ্লেষণের ভিত্তিতে বলা যায়, উদ্দীপকের তাপ ইঞ্জিনটি পরিবেশবান্ধব।