Questions in this chapter

স্বাভাবিক তাপমাত্রা ও চাপে শায়লা নির্দিষ্ট ভরের এক মোল পরিমাণ গ্যাসকে সিলিন্ডারে খুব ধীরে সংনমিত করে গ্যাসের আয়তন অর্ধেক করল। রিমা একই রকমের সমপরিমাণ এক পারমাণবিক গ্যাসকে সিলিন্ডারে খুব দ্রুত সংনমিত করে আয়তন অর্ধেক করল।

ক. এন্ট্রপি কাকে বলে?

খ. $C_p> C_v\ -$ব্যাখ্যা কর।

গ. শায়লার সিলিন্ডারে গ্যাসের চূড়ান্ত চাপ কত হবে?

ঘ. উভয়ের ক্ষেত্রে কাজের পরিমাণ কি সমান হবে- গাণিতিক বিশ্লেষণ করে মতামত দাও।

নিচের লেখচিত্রটি একটি কার্ণোচক্র নির্দেশ করে।

মোলার গ্যাস ধ্রুবক $8.31\ \mathrm{JK}^{-1} \text { mole }^{-1}$, কার্যকরী পদার্থ $1\ mole$ আদর্শ গ্যাস।

ক. এন্ট্রপি কী?

খ. জগতের তাপীয় মৃত্যু বলতে কি বোঝ?

গ. উদ্দীপকের পূর্ণচক্রে সম্পাদিত কাজের পরিমাণ নির্ণয় কর।

ঘ. উদ্দীপকের ইঞ্জিনটির দক্ষতা $20 \%$ বৃদ্ধির পদ্ধতিসমূহ গাণিতিক বিশ্লেষণ পূর্বক ব্যাখ্যা কর।

চিত্রে আদর্শ তাপ অপরিবাহী পদার্থে তৈরি সিলিন্ডার পিস্টন ব্যবস্থায় কিছু অক্সিজেন আবদ্ধ আছে। এর আয়তন $10^{-3}$ ও তাপমাত্রা $300 K$ । পিস্টনটি ঘর্ষণহীন এবং ঐ সময় বায়ুমণ্ডলের চাপ ছিল $10^5$। পিস্টনের তলার ক্ষেত্রফল $2.5 \times 10^{-3} \mathrm{~m}^{2}$। $= 10 m.s^{-2}$

ক. মোলার তাপধারণ ক্ষমতা কাকে বলে?

খ. স্থির আয়তনে কোনো গ্যাসের মোলার আপেক্ষিক তাপ 25.2 J mol-1K-1 বলতে কী বোঝায়?

গ. ভর চাপানোর পর অক্সিজেনের আয়তন কত হবে নির্ণয় কর।

ঘ. উক্ত প্রক্রিয়ায় অন্তঃস্থ শক্তির কীরূপ পরিবর্তন হয়েছে, গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর ।

একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিন $327^\circ C$ তাপমাত্রার উৎস থেকে $2.5 \times 10^{6} \mathrm{~J}$ তাপশক্তি শোষণ করে এবং $27^\circ C$ তাপমাত্রায় তাপ গ্রাহকে বর্জন করে।

ক. তড়িচ্চালক বল কাকে বলে?

খ. জগতের তাপীয় মৃত্যু কী? ব্যাখ্যা কর ।

গ. উদ্দীপকে উল্লেখিত ইঞ্জিনটি প্রতি চক্রে কি পরিমাণ তাপকে কাজে পরিণত করে?

ঘ. ইঞ্জিনটির দক্ষতা করা সম্ভব কি-না? গাণিতিক ব্যাখ্যা দাও ।

$24^\circ C$ তাপমাত্রায় $3\ kg$ পানিকে $100^\circ C$ তাপমাত্রার উত্তপ্ত বাষ্পে পরিণত করতে গিয়ে আবির লক্ষ্য করলো যে, প্রথম ধাপে (অর্থাৎ $100^\circ C$ তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে) বাহির হতে $1200\ kJ$ তাপ-শক্তি সরবরাহ করতে হয়েছিল এবং ২য় ধাপে ঐ পানিকে বাষ্পে রূপান্তরিত করতে আরও কিছু তাপশক্তি প্রয়োজন হয়েছিল। দুটি ধাপে আবির যথাক্রমে 'ক' এবং ‘খ’ তাপ উৎপাদক যন্ত্র ব্যবহার করেছিল।

ক. তাপীয় সিস্টেম কাকে বলে?

খ. প্রত্যাগামী এবং অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়ার পার্থক্য কর।

গ. প্রথম ধাপের ব্যবহৃত যন্ত্রটির যান্ত্রিক দক্ষতা নির্ণয় কর।

ঘ. আবিরের পর্যবেক্ষণে দুই ধাপে সৃষ্ট তাপীয় বিশৃঙ্খলার তুলনা কর।

চিত্রে $A$ ও $B$ পাত্রে যথাক্রমে $80^\circ C$ ও $10^\circ C$ তাপমাত্রার $1\ kg$ করে পানি আছে ।

ক. হল ক্রিয়া কী?

খ. এক ফ্যারাড ধারকত্ববিশিষ্ট গোলাকার পরিবাহী তৈরি করা সম্ভব নয় কেন?

গ. $A$ ও $B$ কে ব্যবহার করে ইঞ্জিন তৈরি করলে সর্বাধিক দক্ষতা কত হবে?

ঘ. উভয় পাত্রের পানি একত্রে মিশ্রিত করলে এনট্রপির কীরূপ পরিবর্তন হবে গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।

একটি আদর্শ গ্যাসের মোলার তারধারণ ক্ষমতার অনুপাত $\dfrac{C_{P}}{C_{v}}=\dfrac{7}{6}\ 1.0$ মোল গ্যাসের তাপমাত্রা $50K$ বৃদ্ধি করা হলো।

ক. রুদ্ধ তাপীয় প্রক্রিয়ায় কী?

খ. প্রত্যাগামী এবং অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়ার মধ্যে পার্থক্য লিখ।

গ. চাপ স্থির রেখে অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন নির্ণয় কর।

ঘ. “স্থির আয়তনে এবং রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন সমান।” উক্তিটি গাণিতিকভাবে প্রমাণ কর।

করিম $500\ g$ ভরের $0^\circ C$ তাপমাত্রার পানিকে বাষ্পে রূপান্তর করল এবং রহিম $100g$ ভরের $100^\circ C$ তাপমাত্রার বাম্পকে $0^\circ C$ তাপমাত্রার বরফে রূপান্তর করল।

ক. এন্ট্রপি কাকে বলে?

খ. প্ৰত্যাগামী প্রক্রিয়ায় এন্ট্রপি স্থির থাকে- ব্যাখ্যা কর।

গ. করিমের ক্ষেত্রে প্রয়োজনীয় তাপের মান বের কর।

ঘ. কোন ক্ষেত্রে বিশৃঙ্খলার পরিমাণ বেশি হবে?

দুইজন ইঞ্জিনিয়ার দুটি তাপ ইঞ্জিন আবিষ্কার করে ঘোষণা করলেন যে, তাদের ইঞ্জিন $400\ K$ ও $800\ K$তাপমাত্রার ব্যবধানে কার্যকর। ইঞ্জিন দুটিতে $20\ gm$ ভরের ভিন্ন ভিন্ন কার্যকর পদার্থ ব্যবহৃত হয়েছে। প্রথম ইঞ্জিনে ব্যবহৃত জ্বালানির আপেক্ষিক তাপ $1500 \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$ এবং দ্বিতীয় ইঞ্জিনে ব্যবহৃত জ্বালানির আপেক্ষিক তাপ $1000 \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$।

ক. বিচ্ছিন্ন সিস্টেম কাকে বলে উদাহরণসহ লিখ।

খ. গ্যাসের মোলার আপেক্ষিক তাপ $20.8\ J mol K^{-1}$ বলতে কী বুঝায়?

গ. প্রথম ইঞ্জিনের দক্ষতা $10\%$ বাড়াতে উৎসের তাপমাত্রা কত বাড়াতে হবে?

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

$0^\circ C$ তাপমাত্রায় $500 gm$ বরফকে $48^\circ C$ তাপমাত্রার $6 kg$ পানির সাথে মিশানো হলো। বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ $3.36 \times 10^{5} \mathrm{Jkg}^{-1}$ এবং পানির আপেক্ষিক তাপ $4200 \mathrm{Jkg}^{-1} K^{-1}$ ও পানির বাষ্পীভবনের আপেক্ষিক তাপ $2.236 \times \times 10^{6} \mathrm{Jkg}^{-1}$।

ক. তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম নিয়ম কি?

খ. জগতের তথাকথিত “তাপীয় মৃত্যু” ব্যাখ্যা কর।

গ. বরফ গলার ফলে এন্ট্রপির পরিবর্তন কত হবে?

ঘ. উদ্দীপকের মিশ্রণের মোট এন্ট্রপির পরিবর্তন কী একই থাকবে? গাণিতিকভাবে ব্যাখ্যা কর।

$0^\circ$ তাপমাত্রায় $1$ বায়ুমণ্ডলীয় চাপে কিছু পরিমাণ গ্যাসকে হঠাৎ সংনমিত করায় এর আয়তন প্রাথমিক আয়তনের $\frac{1}{4}$ গুণ হলে গ্যাসটির চূড়ান্ত চাপ $9.52$ বায়ুমন্ডলীয় চাপ পাওয়া গেল।

ক. প্ৰত্যাগামী প্ৰক্ৰিয়া কী?

খ. “চার্জিত গোলকের কেন্দ্রে প্রাবল্য শূন্য” ব্যাখ্যা কর।

গ. যদি উদ্দীপকের গ্যাসটিকে ধীরে ধীরে সংনমিত করা হয় তাহলে চূড়ান্ত চাপ কত হবে?

ঘ. উদ্দীপক অনুসারে গ্যাসটির তাপমাত্রা নির্ণয় সম্ভব কি না? গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে মতামত দাও।

একদিন ল্যাবে রুমি এবং সুমি $1\ atm$ যুক্ত বায়ু নিয়ে আলাদা আলাদাভাবে কাজ করছিল। রুমি বায়ুকে হঠাৎ প্রসারিত করে আয়তন তিনগুণ করলো। সুমি বায়ুকে উক্ত চাপে রেখে আয়তন $10$ লিটার থেকে $2$ লিটারে সংকুচিত করলে এতে অন্তঃস্থ শক্তি বৃদ্ধি পেলো $310\ J$। কিন্তু সুমি সিস্টেমকে ঠাণ্ডা অনুভব করলো।$[\gamma=1.4$ এবং $1\mathrm{~atm}=1.013 \times 10^{5} \mathrm{Nm}^{-2}]$

ক. তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্রটি লিখ।

খ. সমচাপ ও সমআয়তন প্রক্রিয়ার $PV$ লেখচিত্র অঙ্কন কর।

গ. রুমির ক্ষেত্রে শেষ চাপ নির্ণয় কর।

ঘ. সুমি সিস্টেমকে ঠাণ্ডা অনুভব করেছিল কেন— গাণিতিক যুক্তিসহ উপস্থাপন কর।

ল্যাবে প্রদর্শকের সামনে সামিয়া $1\ mole\ O_2$ গ্যাসকে $30^\circ C$, তাপমাত্রায় ও $76cm$ পারদ চাপে ধীরে ধীরে ও লামিয়া হঠাৎ আয়তন অর্ধেক করল। প্রদর্শক বলল, লামিয়া সামিয়া অপেক্ষা গ্যাসের উপর বেশি কাজ করেছে।

ক. তাপগতীয় সিস্টেম কাকে বলে?

খ. প্ৰাকৃতিক ঘটনাগুলা প্রত্যাগামী না অপ্রত্যাগামী— ব্যাখ্যা কর।

গ. সামিয়ার ক্ষেত্রে চূড়ান্ত চাপ হিসাব কর।

ঘ. উদ্দীপকের আলোকে গাণিতিক বিশ্লেষণের সাহায্যে প্রদর্শকের বক্তব্যের সত্যতা যাচাই কর।

চিত্রটি লক্ষ করে সংশ্লিষ্ট প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও :

ক. রেফ্রিজারেটরের ক্রিয়া গুণাঙ্ক কাকে বলে?

খ. $\mathrm{H}=0.24 I^{2} \mathrm{Rt}$ সমীকরণ অনুসারে $I$ ও $t$ স্থির থাকলে $H-R$ গ্রাফের প্রকৃতি কিরূপ হবে?

গ. কার্নো ইঞ্জিনটি কর্তৃক সম্পন্ন কাজের পরিমাণ হিসাব কর।

ঘ. চক্রটির প্রতি ধাপের এনট্রপির তুলনামূলক বিশ্লেষণ কর।

একটি কার্নো ইঞ্জিন গৃহীত তাপের $- 28 \%$ কাজে রূপান্তর করে। ইঞ্জিনের তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা 100K হ্রাস করলে ইঞ্জিনের দক্ষতা দ্বিগুণ হয়।

ক. ত্রৈধ বিন্দু কী?

খ. সমআয়তন প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে $dQ = dU$ ব্যাখ্যা কর।

গ. ইঞ্জিনের বর্জিত তাপের পরিমাণ কত হবে?

ঘ. ইঞ্জিনের উৎস ও গ্রাহকের তাপমাত্রার তুলনা কর।

$A$ ও $B$ উভয় সিলিন্ডারের ঘর্ষণহীন পিস্টন দ্বারা $2$ বায়ুমন্ডলীয় চাপে ও $27^\circ C$ তাপমাত্রায় $2gm$ হিলিয়াম হিলিয়াম আছে। $A$ আদর্শ তাপ পরিবাহী এবং $B$ আদর্শ তাপ অপরিবাহী পদার্থে তৈরি। উভয় পিস্টন থেকে প্রযুক্ত বল $F$ অপসারণ করা হলো।

ক. তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র বিবৃত কর।

খ. অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় এনট্রপি বৃদ্ধি পায় ব্যাখ্যা কর।

গ. $B$ সিলিন্ডারের গ্যাসের চূড়ান্ত তাপমাত্রা নির্ণয় কর।

ঘ. উভয় ক্ষেত্রে হিলিয়াম কর্তৃক কৃতকাজের তুলনা বিশ্লেষণের মাধ্যমে দেখাও।

প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপে একটি সিলিন্ডারে $100\ kg\ m^{-3}$ ঘনত্বের হিলিয়াম গ্যাস আছে। গ্যাসের চাপ দ্বিগুণ করা হলে সিলিন্ডারটি ফেটে যায়।

ক. তড়িৎ দ্বিমেরু কাকে বলে?

খ. গ্যালভানোমিটারকে কিভাবে অ্যামিটারে পরিণত করা যায়?

গ. ফেটে যাওয়ার মুহূর্তে চূড়ান্ত তাপমাত্রা কত?

ঘ. চূড়ান্ত তাপমাত্রায় গ্যাসের ঘনত্বের কিরূপ পরিবর্তন হবে।

উদ্দীপকটি লক্ষ কর এবং এর আলোকে প্রশ্নগুলোর উত্তর দাও।

ক. এনট্রপি কী?

খ. একই পরিমাণে তাপ দুটি ভিন্ন বস্তুতে সরবরাহ করা হলেও তাপমাত্রার পরিমাণ ভিন্ন হয় কেন? ব্যাখ্যা কর।

গ. $A$ ইঞ্জিনটি $3000\ J$ তাপ গ্রহণ করে কিছু তাপ কাজে রূপান্তরিত করে এবং অবশিষ্ট তাপ তাপগ্রাহকে বর্জন করে। তাপগ্রাহকে বর্জিত তাপের পরিমাণ নির্ণয় কর।

ঘ. $A$ ও $B$ ইঞ্জিন দুটোর মধ্যে কোনটি অধিক গ্রহণযোগ্য— যথার্থতা বিশ্লেষণ করে মতামত দাও।

নাহিদ ও সায়াদ দুটি ইঞ্জিন তৈরি করল। ইঞ্জিন দুটির উচ্চ তাপমাত্রা যথাক্রমে $700\ K$ ও $600\ K$ এবং নিম্ন তাপমাত্রা যথাক্রমে $600\ K$ ও $500\ K$। নাহিদ দাবি করল যে, তার ইঞ্জিনটির দক্ষতা বেশি।

ক. প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া কী?

খ. পরিবাহীর ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের ফলে তাপ উৎপন্ন হয় কেন? ব্যাখ্যা কর।

গ. সায়াদের ইঞ্জিনের দক্ষতা নির্ণয় কর।

ঘ. নাহিদের দাবি সঠিক কি না— গাণিতিক বিশ্লেষণসহ মতামত দাও।

$28\ gm\ N_2$ নিয়ে একটি কার্নো ইঞ্জিন কার্য সম্পাদন করছে। ১ম চক্রে $127^\circ C$ তাপমাত্রার উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে আয়তন $4$ গুণ, ২য় চক্রে $৪$ গুণ, ৩য় চক্রে $2$ গুণ করে পূর্বের অবস্থায় ফিরে গেল। পরীক্ষণে সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় বেশি কাজ পাওয়া গেল।

ক. $1$ টেসলা কাকে বলে?

খ. হিস্টেরেসিস এর দরুণ শক্তির অপচয় ঘটে কিন্তু শক্তির সংরক্ষণশীলতা নীতি মেনে চলে— ব্যাখ্যা কর।

গ. ২য় চক্র সম্পাদন শেষে তাপমাত্রা নির্ণয় কর।

ঘ. উদ্দীপকের ফলাফলের যথার্থতা গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।