পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • তাপগতিবিদ্যা • Rajshahi Board • রাজশাহী বোর্ড ২০১৭

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

পিস্টনযুক্ত একটি সিলিন্ডারে কিছু গ্যাস আবদ্ধ আছে। 300 Pa300 \mathrm{~Pa} স্থির চাপে ধীরে ধীরে 600 J600 \mathrm{~J} তাপশক্তি সরবরাহ করায় সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজের পরিমাণ হলো 900 J900 \mathrm{~J}।

  1. ক)

    তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা কী?

    (1)
  2. খ)

    রুন্ধতাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় কেন?

    (2)
  3. গ)

    গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন নির্ণয় কর।

    (3)
  4. ঘ)

    “উদ্দীপক অনুসারে শক্তির সংরক্ষণশীল নীতিটি লধ্ঘিত হয় না।" - গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে এর সত্যতা যাচাই কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো তাপ ইঞ্জিন দ্বারা কাজে রূপান্তরিত তাপশক্তি এবং ইঞ্জিনে সরবরাহকৃত মোট তাপশক্তির অনুপাতকে ঐ তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে কোনো তাপের আদান-প্রদান হয় না, অর্থাৎ dQ=0dQ = 0।
    তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্রানুসারে,
    dQ=dU+dWdQ = dU + dW
    বা, 0=dU+dW0 = dU + dW
    ∴dU=−dW\therefore dU = -dW
    সংকোচনের ক্ষেত্রে সিস্টেমের ওপর কাজ সম্পাদিত হয়, অর্থাৎ কাজ ঋণাত্মক (dW<0dW < 0)। ফলে dUdU এর মান ধনাত্মক হয়। অর্থাৎ, বাইরে থেকে সিস্টেমের ওপর যে যান্ত্রিক কাজ করা হয়, তা সরাসরি সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। এই কারণে রুদ্ধতাপীয় সংকোচনে সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায়।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    স্থির চাপ, P=300 PaP = 300\text{ Pa}
    সম্পাদিত কাজ, dW=900 JdW = 900\text{ J}

    আমরা জানি,
    স্থির চাপে সম্পাদিত কাজ,
    dW=P⋅dVdW = P \cdot dV
    বা, dV=dWPdV = \frac{dW}{P}
    বা, dV=900300 m3dV = \frac{900}{300}\text{ m}^3
    ∴dV=3 m3\therefore dV = 3\text{ m}^3

    অতএব, গ্যাসের আয়তনের পরিবর্তন 3 m33\text{ m}^3।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    দেওয়া আছে,
    সিস্টেমে সরবরাহকৃত তাপশক্তি, dQ=600 JdQ = 600\text{ J}
    সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজ, dW=900 JdW = 900\text{ J}

    তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র (যা মূলত শক্তির সংরক্ষণশীলতার একটি বিশেষ রূপ) অনুসারে পাই,
    dQ=dU+dWdQ = dU + dW
    যেখানে dUdU হলো অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন।

    বা, dU=dQ−dWdU = dQ - dW
    বা, dU=600 J−900 JdU = 600\text{ J} - 900\text{ J}
    ∴dU=−300 J\therefore dU = -300\text{ J}

    এখানে, dUdU ঋণাত্মক হওয়ায় বোঝা যায় যে গ্যাসটির অভ্যন্তরীণ শক্তি 300 J300\text{ J} হ্রাস পেয়েছে। সিস্টেমটিতে বাইরে থেকে সরবরাহকৃত তাপশক্তির পরিমাণ 600 J600\text{ J}, এবং অতিরিক্ত 300 J300\text{ J} কাজ সিস্টেম তার নিজস্ব অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস করার মাধ্যমে সম্পন্ন করেছে। মোট শক্তির পরিমাণ (600 J+300 J=900 J600\text{ J} + 300\text{ J} = 900\text{ J}) কাজের সমপরিমাণ থাকে এবং কোনো শক্তির সৃষ্টি বা ধ্বংস ঘটেনি।

    অতএব, উদ্দীপক অনুসারে শক্তির সংরক্ষণশীলতার নীতি লঙ্ঘিত হয়নি—উক্তিটি সত্য।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন