Questions in this chapter

একজন ফুটবলার অনুশীলন করার সময় হঠাৎ লক্ষ করলো যে, ফুটবলটি ফেটে বাতাস বের হচ্ছে। সে আরও লক্ষ করলো যে, ফুটবল থেকে যে বাতাস বের হচ্ছে তা পারিপার্শ্বিকের তুলনায় উষ্ণ। ফুটবলের অভ্যন্তরস্থ বায়ুর তাপমাত্রা 27°C, বায়ুর চাপ 2 atm, বায়ুর আয়তন $1 \ \mathrm{m}^{3}$ এবং $\gamma=1.4$ ছিল।

ক. এন্ট্রপি কী?

খ. রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় গ্যাসকে সংনমিত করলে গ্যাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় কেন? ব্যাখ্যা করো।

গ. ফুটবল থেকে নির্গত বায়ুর চূড়ান্ত আয়তন নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের ফুটবলের ভিতর থেকে নির্গত বাতাস পারিপার্শ্বিকের তুলনায় গরম হওয়ার কারণ কী? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণপূর্বক ব্যাখ্যা করো।

দু'টি তাপ ইঞ্জিন 400 K এবং 800 K তাপমাত্রার ব্যবধানে কার্যকর। ইঞ্জিন দু'টিতে ব্যবহৃত জ্বালানীর আঃ তাপ যথাক্রমে $2000 \mathrm{Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$ এবং $1500 \mathrm{\ Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$। ইঞ্জিন দু'টিতে 10 gm ভরের ভিন্ন কার্যকর পদার্থ ব্যবহার করা হয়েছে।

ক. ত্রৈধ বিন্দু কাকে বলে?

খ. “এন্ট্রপির পরিবর্তন সর্বদা ধনাত্মক”— ব্যাখ্যা করো।

গ. প্রথম ইঞ্জিনটির দক্ষতা 10% বাড়াতে হলে উৎসের তাপমাত্রা কত বাড়াতে হবে?

ঘ. উদ্দীপকের আলোকে কোন ইঞ্জিনটি বেশি পরিবেশবান্ধব হবে? তোমার মতামত গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

একটি ইঞ্জিন 321°C তাপমাত্রার তাপ উৎস থেকে 521 J তাপ গ্রহণ করে 21°C তাপমাত্রার তাপ গ্রাহকে কিছু তাপ বর্জন করে।

ক. ভরের আপেক্ষিকতা কী?

খ. $C_p$, $C_v$ এর চেয়ে বড় কি? ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকে উল্লিখিত ইঞ্জিন দ্বারা কৃতকাজ নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকে উল্লিখিত ইঞ্জিনটির দক্ষতা 4 গুণ করা সম্ভব কিনা— গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

সিয়াম 1 kg বরফকে -10°C তাপমাত্রা হতে 30°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করে। সামির 30°C তাপমাত্রার 1 kg পানিকে 100°C তাপমাত্রার বাষ্পে পরিণত করে। সিয়াম দাবি করলো তার প্রক্রিয়াটি বেশি শৃঙ্খল।

$S_{\mathrm{w}}=4200 \mathrm{\ Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}, L_{\mathrm{f}}=3.36 \times 10^{5} \mathrm{Jkg}^{-1}$

$S_{\mathrm{ice}}=2100 \mathrm{\ Jkg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$ এবং $\mathrm{L}_{\mathrm{v}}=2.26 \times 10^{6} \mathrm{Jkg}^{-1}$

ক. তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র বিবৃত করো।

খ. রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনে অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন ব্যাখ্যা করো।

গ. সামিরের প্রক্রিয়ায় মোট প্রয়োজনীয় তাপ নির্ণয় করো।

ঘ. সিয়ামের দাবি সঠিক কিনা— গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে যাচাই করো।

ক. প্রবাহ ঘনত্ব কী?

খ. উদ্দীপকটি যে ইঞ্জিনের লেখচিত্র প্রকাশ করে তা ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনের সম্পাদিত কাজের পরিমাণ নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনের সাথে সাধারণ ইঞ্জিনের ভিন্নতা আছে কি? বিশ্লেষণসহ মতামত দাও।

A ও B দুটি ইঞ্জিন। A ইঞ্জিনটি - 60°C তাপমাত্রার নিম্ন তাপাধার থেকে 2400 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 O°C তাপমাত্রার 5 kg পানিকে 100°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করে। বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্তভাগ 336000 $Jkg^{-1}$ এবং পানির আঃ তাপ 4200 $Jkg^{-1}K^{-1}$

ক. তাপ ইঞ্জিন কী?

খ. রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার পাত্রের দেওয়াল অপরিবাহী রাখা হয় কেন?

গ. A-ইঞ্জিনের উচ্চ তাপাধারের তাপমাত্রা নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনের ১ম ও ২য় ধাপে এনট্রপির পরিবর্তন সমান হবে কি? গাণিতিক মতামত উপস্থাপন করো।

জাহেদ ও শাহেদ সহপাঠী। জাহেদ পদার্থবিজ্ঞান ল্যাবে একটি রোধ থার্মোমিটার নিলো। যার বরফ বিন্দু ও বাষ্প বিন্দুতে রোধ 12 $\Omega$ এবং 24 $\Omega$। অপরদিকে, শাহেদ 5 atm চাপবিশিষ্ট একটি পাত্রে আবদ্ধ প্যাসে 2400 J তাপশক্তি সরবরাহ করে। এতে গ্যাসের আয়তন 1600 $cm^3$ থেকে 3200 cm$^3$ হয় এবং অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন হয় 1589.4 J।

ক. প্রত্যাগামী প্রক্রিয়া কী?

খ. কীভাবে ইঞ্জিনের দক্ষতা বৃদ্ধি করা যায়? ব্যাখ্যা করো।

গ. 250°C তাপমাত্রায় জাহেদের থার্মোমিটারের রোধ নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকে শাহেদের পরীক্ষণটি তাপগতিবিদ্যার ১ম সুত্রকে সমর্থন করে কি? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

সুজানা প্রমাণ চাপে 50°C তাপমাত্রায় একটি সিলিন্ডারে 64 gm অক্সিজেন গ্যাস নিয়ে পরীক্ষা করছিল। সে গ্যাসটিকে রুদ্ধতাপীয় পদ্ধতিতে সংকুচিত করে তাপমাত্রা 150°C এ উন্নীত করল।

ক. তাপগতিদ্যার শূন্যতম সূত্রটি বিবৃত করো।

খ. ‘‘মআয়তন প্রক্রিয়ার সিস্টেমের কৃতকাজ শূন্য।’’- ব্যাখ্যা করো।

গ. সুজানার ব্যবহৃত গ্যাসটির চূড়ান্ত চাপ কত?

ঘ. গ্যাসের আয়তনের কীরূপ পরিবর্তন ঘটে? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

0°C তাপমাত্রার 1 g পানিকে বরফে পরিণত করতে রেফ্রিজারেটরটি ন্যূনতম কাজ সম্পাদন করে $Q_2$ তাপ অপসারণ করে এবং $Q_1$ তাপ পরিবেশে বর্জন করে। পরবর্তীতে রেফ্রিজারেটরের পরিবর্তে এমন একটি তাপ ইঞ্জিন প্রতিস্থাপন করা হলো যেনো এটি রেফ্রিজারেটরের ঠিক বিপরীত আচরণ করে। (পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 $Jkg^{-1}K^{-1}$ এবং বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 336000 $Jkg^{-1}$)।

ক. অন্তঃস্থ শক্তি কী?

খ. সমোষ্ণ পরিবর্তনের ক্ষেত্রে গ্যাসের আপেক্ষিক তাপ ব্যাখ্যা করো।

গ. রেফ্রিজারেটরটির কার্যসম্পাদনের সহগ নির্ণয় করো।

ঘ. তাপ ইঞ্জিনটি প্রত্যাগামী হবে কিনা? এন্ট্রপির সাহায্যে গাণিতিক বিশ্লেষণপূর্বক মন্তব্য করো।

চিত্রে কোনো তাপগতীয় ব্যবস্থাকে ABC, AC ও ADC পথে A থেকে C বিন্দুতে নেয়া হলো। A ও C বিন্দুতে ব্যবস্থাটির অন্তঃস্থশক্তি যথাক্রমে 100 J ও 600 J।

ক. অন্তঃস্থশক্তি কাকে বলে?

খ. তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র হতে কীভাবে তাপমাত্রার ধারণা পাওয়া যায়- ব্যাখ্যা করো।

গ. AC পথে সম্পাদিত কাজের পরিমাণ নির্ণয় করো।

ঘ. কোন পথে সিস্টেম কর্তৃক গৃহীত তাপের পরিমাণ বেশি- গাণিতিক বিশ্লেষণপূর্বক মতামত দাও।

একটি কার্নোর ইঞ্জিন 200°C তাপমাত্রায় তাপ উৎস থেকে 600 J তাপ গ্রহণ করে এবং গ্রাহকে 400 J তাপ বর্জন করে। ইঞ্জিনটির উৎসের তাপমাত্রা পরিবর্তন না করেও যন্ত্রের দক্ষতা 70% করা সম্ভব।

ক. মোলার তাপ ধারণ ক্ষমতা কাকে বলে?

খ. ‘‘জগতের তাপীয় মৃত্যুর কারণ তাপীয় সাম্যাবস্থা।”- ব্যাখ্যা করো।

গ. তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের দক্ষতা সম্পর্কে উক্তিটি যথার্থ কি-না? গাণিতিকভাবে যাচাই করো।

একটি কার্নো ইঞ্জিনের তাপ উৎস ও তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা যথাক্রমে 1025°C ও 475°C এর চারটি ধাপে কৃতকাজের পরিমাণ যথাক্রমে 1015 J, 1070 J, 480 J ও 230 J.

ক. এনট্রপি কাকে বলে?

খ. প্রকৃতিতে স্বাভাবিক নিয়মে সংঘটিত সকল তাপগতীয় প্রক্রিয়াই অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া- ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনটি তাপগ্রাহকে কী পরিমাণ তাপ বর্জন করবে নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকে কার্নো ইঞ্জিনটির উৎসের তাপমাত্রা 48°C বৃদ্ধি করলে দক্ষতার পরিবর্তন এবং তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 48°C হ্রাস করলে দক্ষতার পরিবর্তন একই হবে কি-না- গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে মতামত দাও।

চিত্রে একটি কার্নো ইঞ্জিনের P $\sim$ V লেখচিত্র দেখানো হলো :

ক. আপেক্ষিক রোধ কাকে বলে?

খ. তাপগতিবিদ্যায় P-V লেখচিত্রের ক্ষেত্রফল কী প্রকাশ করে? ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনের দক্ষতা নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনটি প্রত্যাগামী না অপ্রত্যাগামী— গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে মতামত দাও৷

একটি প্রত্যাবর্তী তাপ ইঞ্জিনের তাপ উৎস এবং তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা যথাক্রমে 550°C এবং 138°C। সমোষ্ণ প্রসারণে গৃহীত তাপের পরিমাণ 850 J।

ক. রোধের উষ্ণতা সহগ কাকে বলে?

খ. $C_p$ এবং $C_v$ এর মধ্যে কোনটি বড়- ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের AB অংশের এনট্রপি নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের তাপ ইঞ্জিনটির দক্ষতা দ্বিগুণ বৃদ্ধি করতে কী ব্যবস্থা গ্রহণ করা যেতে পারে? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

পরীক্ষাগারে 750 num পারদ চাপে এবং 30°C তাপমাত্রায় পিস্টনযুক্ত দুটি গ্যাস সিলিন্ডারের প্রতিটিতে 2 mol ত্রিপরমাণুক গ্যাস রাখা আছে। উভয় সিলিন্ডারে চাপ অপসারণ করে প্রথম সিলিন্ডারের গ্যাসের আয়তন দ্রুত দ্বিগুণ করা হয়। অপরদিকে দ্বিতীয় সিলিন্ডারে গ্যাসের আয়তন ধীরে ধীরে দ্বিগুণ হয়।

ক. এনট্রপি কাকে বলে?

খ. জগতের তাপীয় মৃত্যুর জন্য দায়ী এনট্রপি ব্যাখ্যা করো।

গ. প্রথম সিলিন্ডারে গ্যাসের চূড়ান্ত তাপমাত্রা নির্ণয় করো।

ঘ. উভয় সিলিন্ডারে চাপ অপসারণে কৃতকাজ সমান হবে কি? গাণিতিক বিশ্লেষণ করো।

একটি মটর গাড়ি তৈরির কোম্পানি তাদের গাড়ির জন্য 40% দক্ষতাসম্পন্ন একটি ইঞ্জিন তৈরি করল। ইঞ্জিনটি 600 K তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে।

ক. তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটি বিবৃত করো।

খ. পারদ একটি উত্তম উষ্ণতামিতিক পদার্থ- ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনটির তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা কত?

ঘ. কোম্পানিটি তাদের ইঞ্জিনের দক্ষতা 10% বাড়ানোর ক্ষেত্রে উৎসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি অথবা গ্রাহকের তাপমাত্রা হ্রাস কোনটি সুবিধাজনক? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করো।

একটি তাপ ইঞ্জিন গৃহীত তাপের এক-তৃতীয়াংশ বর্জন করে। উৎসের তাপমাত্রা 200 K বৃদ্ধি করলে দক্ষতা 80% হয়। ইঞ্জিনটি তাপ উৎস থেকে 1500 J তাপ গ্রহণ করে।

ক. তাপীয় সমতা বলতে কী বুঝ?

খ. দুটি বরফখন্ড একটির উপর অপরটি চেপে ধরলে তা একটি খণ্ডে পরিণত হয় কেন?

গ. উদ্দীপকের ডাটা ব্যবহার করে প্রথম পর্যায়ে ইঞ্জিনের দক্ষতা নির্ণয় করো।

ঘ. উৎসের তাপমাত্রা স্থির রেখে উদ্দীপকে উল্লিখিত যন্ত্রটিকে কীভাবে প্রত্যাবর্তী ইঞ্জিনে রূপান্তর করা যায়- গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করো।

ক. তাপীয় সমতা কী?

খ. সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা সম্পাদিত কাজ সরবরাহকৃত তাপশক্তির সমান হয়, ব্যাখ্যা করো।

গ. B ইঞ্জিনের দক্ষতা নির্ণয় করো।

ঘ. উদ্দীপকের আলোকে কোন ইঞ্জিনটি বেশি পরিবেশবান্ধব হবে গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করে মতামত দাও।

STP তে 64 gm হিলিয়াম গ্যাসকে সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় এবং রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় আলাদা আলাদাভাবে প্রতি ধাপে আয়তন তিনগুণ প্রসারিত করা হলো। ফলে চাপ ও আয়তনের পরিবর্তন হয় এবং কাজ সম্পন্ন হয়। [R = 8.31 JK$^{-1}$ mol$^{-1}$, $\gamma$ = 1.40]

বি.দ্র.: হিলিয়াম গ্যাস এক পরমাণুক হওয়ায় $\gamma$ = 1.67

ক. সিস্টেম কী?

খ. তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রটি শক্তির নিত্যতার একটি বিশেষ রূপ মাত্র- ব্যাখ্যা করো।

গ. রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় আয়তন পরিবর্তনে চূড়ান্ত চাপ নির্ণয় করো।

ঘ. উভয়ক্ষেত্রে কৃতকাজ অভিন্ন হবে কি? গাণিতিক বিশ্লেষণ দাও।

একটি কার্নো ইঞ্জিন যখন 310 K তাপমাত্রায় তাপ গ্রাহকে থাকে তখন এর কর্মদক্ষতা 40%। ইঞ্জিনের তাপ উৎসের তাপমাত্রা পরিবর্তন করে কর্মদক্ষতা বৃদ্ধি করা যায়।

ক. এনট্রপি কী?

খ. রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় এনট্রপি স্থির থাকে— ব্যাখ্যা করো।

গ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনের উৎসের তাপমাত্রা নির্ণয় করো।

ঘ. কর্মদক্ষতা 80% করতে হলে উৎসের তাপমাত্রা দ্বিগুণ করতে হবে কি-না? গাণিতিক যুক্তি দাও।