অধ্যায় ১১ তাপগতি বিজ্ঞানৰ অনুশীলনী
অনুশীলনী
১১.১ এটা গিজাৰে প্ৰতি মিনিটত ৩.০ লিটাৰ হাৰে বৈ থকা পানী ৰ পৰা লৈ গৰম কৰে। যদি গিজাৰটো গেছ বৰ্ণাৰৰ ওপৰত কাম কৰে, ইন্ধনৰ দহন তাপ হ’লে ইন্ধনৰ ব্যৱহাৰৰ হাৰ কিমান?
Show Answer
উত্তৰ
পানী প্ৰতি মিনিটত ৩.০ লিটাৰ হাৰে বৈ আছে।
গিজাৰটোৱে পানী গৰম কৰি, উষ্ণতা ৰ পৰা লৈ বৃদ্ধি কৰে।
প্ৰাৰম্ভিক উষ্ণতা,
অন্তিম উষ্ণতা,
উষ্ণতা বৃদ্ধি,
দহন তাপ
পানীৰ আপেক্ষিক তাপ,
বৈ থকা পানীৰ ভৰ, লিটাৰ
মুঠ ব্যৱহৃত তাপ,
ব্যৱহাৰৰ হাৰ
১১.২ স্থিৰ চাপত নাইট্ৰ’জেনৰ (কোঠাৰ উষ্ণতাত) উষ্ণতা বৃদ্ধি কৰিবলৈ কিমান তাপৰ পৰিমাণ যোগান ধৰিব লাগিব? ( ৰ আণৱিক ভৰ।)
Show Answer
উত্তৰ
নাইট্ৰ’জেনৰ ভৰ,
উষ্ণতা বৃদ্ধি,
ৰ আণৱিক ভৰ
সাৰ্বজনীন গেছ ধ্ৰুৱক,
ম’লৰ সংখ্যা,
নাইট্ৰ’জেনৰ বাবে স্থিৰ চাপত ম’লাৰ আপেক্ষিক তাপ,
$ \begin{aligned} & =\frac{7}{2} \times 8.3 \\ & =29.05 J mol^{-1} K^{-1} \end{aligned} $
যোগান ধৰিবলগীয়া মুঠ তাপৰ পৰিমাণ তলৰ সম্বন্ধৰ দ্বাৰা দিয়া হয়:
$ \Delta Q=n C_P \Delta T $
সেয়েহে, যোগান ধৰিবলগীয়া তাপৰ পৰিমাণ হৈছে ।
১১.৩ কিয় ব্যাখ্যা কৰা:
(ক) দুটা বস্তু ভিন্ন উষ্ণতা আৰু ত থাকিলে তাপীয় সংস্পৰ্শলৈ অনা হ’লে সিহঁতে অগত্যা মধ্যম উষ্ণতা লৈ স্থিৰ নহয়।
(খ) ৰাসায়নিক বা নিউক্লিয় প্লেণ্টত থকা শীতলকাৰী (অৰ্থাৎ, প্লেণ্টৰ বিভিন্ন অংশ অতি গৰম হোৱাৰ পৰা ৰক্ষা কৰিবলৈ ব্যৱহাৰ কৰা তৰল) ৰ উচ্চ আপেক্ষিক তাপ থাকিব লাগে।
(গ) গাড়ীৰ টায়াৰত বায়ুৰ চাপ চলি থকা সময়ত বৃদ্ধি পায়।
(ঘ) একে অক্ষাংশত থকা মৰুভূমিৰ নগৰতকৈ বন্দৰ নগৰৰ জলবায়ু অধিক মৃদু হয়।
Show Answer
উত্তৰ
(ক) যেতিয়া ভিন্ন উষ্ণতা আৰু ত থকা দুটা বস্তুক তাপীয় সংস্পৰ্শলৈ অনা হয়, উচ্চ উষ্ণতাৰ বস্তুৰ পৰা নিম্ন উষ্ণতাৰ বস্তুলৈ তাপৰ প্ৰবাহ হয় যেতিয়ালৈকে সমতা অৰ্জিত নহয়, অৰ্থাৎ দুয়োটা বস্তুৰ উষ্ণতা সমান নহয়। সমতাৰ উষ্ণতা মধ্যম উষ্ণতা ৰ সমান হ’ব কেৱল যেতিয়া দুয়োটা বস্তুৰ তাপীয় ধাৰণ ক্ষমতা সমান হয়।
(খ) ৰাসায়নিক বা নিউক্লিয় প্লেণ্টত থকা শীতলকাৰীৰ উচ্চ আপেক্ষিক তাপ থাকিব লাগে। কাৰণ শীতলকাৰীৰ আপেক্ষিক তাপ যিমানেই উচ্চ হয়, ইয়াৰ তাপ শোষণ ক্ষমতা তিমানেই উচ্চ হয় আৰু ইয়াৰ বিপৰীতেও। সেয়েহে, উচ্চ আপেক্ষিক তাপ থকা তৰলেই হৈছে নিউক্লিয় বা ৰাসায়নিক প্লেণ্টত ব্যৱহাৰ কৰিবলৈ শ্ৰেষ্ঠ শীতলকাৰী। ইয়ে প্লেণ্টৰ বিভিন্ন অংশ অতি গৰম হোৱাৰ পৰা ৰক্ষা কৰিব।
(গ) যেতিয়া গাড়ী চলি থাকে, বায়ু অণুৰ গতিৰ বাবে গাড়ীৰ ভিতৰৰ বায়ুৰ উষ্ণতা বৃদ্ধি পায়। চাৰ্লছৰ সূত্ৰমতে, উষ্ণতা চাপৰ সৈতে প্ৰত্যক্ষভাৱে সমানুপাতিক। সেয়েহে, যদি টায়াৰৰ ভিতৰৰ উষ্ণতা বৃদ্ধি পায়, তেন্তে ইয়াৰ বায়ুৰ চাপো বৃদ্ধি পাব।
(ঘ) একে অক্ষাংশত থকা মৰুভূমিৰ নগৰতকৈ বন্দৰ নগৰৰ জলবায়ু অধিক মৃদু (অৰ্থাৎ, অতি গৰম বা অতি ঠাণ্ডাৰ পৰা মুক্ত) হয়। কাৰণ বন্দৰ নগৰৰ আপেক্ষিক আৰ্দ্ৰতা মৰুভূমিৰ নগৰতকৈ বেছি।
১১.৪ এটা চলন্ত পিষ্টন থকা চিলিণ্ডাৰত প্ৰমাণ উষ্ণতা আৰু চাপত হাইড্ৰ’জেনৰ ৩ ম’ল আছে। চিলিণ্ডাৰৰ দেৱালবোৰ তাপ পৰিবেষ্টকৰে তৈয়াৰী, আৰু পিষ্টনটোৰ ওপৰত বালিৰ স্তূপ ৰাখি ইয়াক পৰিবেষ্টিত কৰা হৈছে। গেছটো ইয়াৰ আৰম্ভণি আয়তনৰ আধালৈ সংকুচিত কৰিলে গেছৰ চাপ কিমান গুণে বৃদ্ধি পাব?
Show Answer
উত্তৰ
চিলিণ্ডাৰটো ইয়াৰ চৌপাশৰ পৰা সম্পূৰ্ণৰূপে পৰিবেষ্টিত। ফলস্বৰূপে, ব্যৱস্থা (চিলিণ্ডাৰ) আৰু ইয়াৰ চৌপাশৰ মাজত কোনো তাপৰ বিনিময় নহয়। সেয়েহে, প্ৰক্ৰিয়াটো এডিয়াবেটিক।
চিলিণ্ডাৰৰ ভিতৰৰ আৰম্ভণি চাপ
চিলিণ্ডাৰৰ ভিতৰৰ অন্তিম চাপ
চিলিণ্ডাৰৰ ভিতৰৰ আৰম্ভণি আয়তন
চিলিণ্ডাৰৰ ভিতৰৰ অন্তিম আয়তন
আপেক্ষিক তাপৰ অনুপাত,
এডিয়াবেটিক প্ৰক্ৰিয়াৰ বাবে, আমি পাইছো:
$ P_1 V_1^{\gamma}=P_2 V_2^{\gamma} $
অন্তিম আয়তন ইয়াৰ আৰম্ভণি আয়তনৰ আধালৈ সংকুচিত কৰা হয়।
$ \begin{aligned} & \therefore V_2=\frac{V_1}{2} \\ & P_1(V_1)^{\gamma}=P_2(\frac{V_1}{2})^{\gamma} \\ & \frac{P_2}{P_1}=\frac{(V_1)^{\gamma}}{(\frac{V_1}{2})^{\gamma}}=(2)^{\gamma}=(2)^{1.4}=2.639 \end{aligned} $
সেয়েহে, চাপ ২.৬৩৯ গুণে বৃদ্ধি পায়।
১১.৫ গেছৰ অৱস্থা এডিয়াবেটিকভাৱে এটা সমতা অৱস্থা ৰ পৰা আন এটা সমতা অৱস্থা লৈ সলনি কৰোতে, ব্যৱস্থাটোৰ ওপৰত ৰ সমান কাম কৰা হয়। যদি গেছটো অৱস্থা ৰ পৰা লৈ এনে প্ৰক্ৰিয়াৰে নিয়া হয় য’ত ব্যৱস্থাই শোষণ কৰা নিট তাপ , পৰৱৰ্তী ক্ষেত্ৰত ব্যৱস্থাই কৰা নিট কাম কিমান? ( লোৱা)
Show Answer
উত্তৰ
অৱস্থা ৰ পৰা অৱস্থা লৈ গেছ সলনি হোৱাৰ সময়ত ব্যৱস্থাৰ ওপৰত কৰা কাম ।
এইটো এডিয়াবেটিক প্ৰক্ৰিয়া। সেয়েহে, তাপৰ পৰিৱৰ্তন শূন্য।
(কাৰণ কামটো ব্যৱস্থাৰ ওপৰত কৰা হয়)
তাপগতি বিজ্ঞানৰ প্ৰথম সূত্ৰৰ পৰা, আমি পাইছো:
য’ত,
গেছৰ অভ্যন্তৰীণ শক্তিৰ পৰিৱৰ্তন
যেতিয়া গেছটো অৱস্থা ৰ পৰা অৱস্থা লৈ এটা প্ৰক্ৰিয়াৰে যায়, ব্যৱস্থাই শোষণ কৰা নিট তাপ হৈছে:
শোষণ কৰা তাপ,
সেয়েহে, কাম ব্যৱস্থাই কৰে।
১১.৬ দুটা চিলিণ্ডাৰ আৰু সমান ধাৰণ ক্ষমতাৰে ইটো সিটোৰ সৈতে এটা ষ্টপককৰে সংযুক্ত। ত প্ৰমাণ উষ্ণতা আৰু চাপত গেছ আছে। সম্পূৰ্ণৰূপে উৱলি কৰা হৈছে। গোটেই ব্যৱস্থাটো তাপীয়ভাৱে পৰিবেষ্টিত। ষ্টপককটো হঠাতে খোলা হয়। তলৰ প্ৰশ্নবোৰৰ উত্তৰ দিয়া:
(ক) আৰু ত থকা গেছৰ অন্তিম চাপ কিমান?
(খ) গেছৰ অভ্যন্তৰীণ শক্তিৰ পৰিৱৰ্তন কিমান?
(গ) গেছৰ উষ্ণতাৰ পৰিৱৰ্তন কিমান?
(ঘ) ব্যৱস্থাৰ মধ্যৱৰ্তী অৱস্থাবোৰে (অন্তিম সমতা অৱস্থালৈ স্থিৰ হোৱাৰ আগতে) ইয়াৰ - পৃষ্ঠত থাকে নেকি?
Show Answer
উত্তৰ
(ক)
(খ) শূন্য
(গ) শূন্য
(ঘ) নহয়
ব্যাখ্যা:
(ক) চিলিণ্ডাৰ আৰু ৰ মাজৰ ষ্টপকক খোলাৰ লগে লগে গেছৰ বাবে উপলব্ধ আয়তন দুগুণ হয়। কাৰণ আয়তন চাপৰ ব্যস্তানুপাতিক, চাপ আৰম্ভণি মানৰ আধালৈ হ্ৰাস পাব। কাৰণ গেছৰ আৰম্ভণি চাপ , প্ৰতিটো চিলিণ্ডাৰত চাপ হ’ব।
(খ) গেছৰ অভ্যন্তৰীণ শক্তি কেৱল তেতিয়াহে সলনি হ’ব পাৰে যেতিয়া গেছৰ দ্বাৰা বা গেছৰ ওপৰত কাম কৰা হয়। কাৰণ এই ক্ষেত্ৰত গেছৰ দ্বাৰা বা গেছৰ ওপৰত কোনো কাম কৰা নহয়, গেছৰ অভ্যন্তৰীণ শক্তি সলনি নহ’ব।
(গ) কাৰণ গেছৰ সম্প্ৰসাৰণৰ সময়ত গেছৰ দ্বাৰা কোনো কাম কৰা হোৱা নাই, গেছৰ উষ্ণতা একেবাৰে সলনি নহ’ব।
(ঘ) দিয়া প্ৰক্ৰিয়াটো হৈছে মুক্ত সম্প্ৰসাৰণৰ এটা উদাহৰণ। ইয়াৰ গতি দ্ৰুত আৰু নিয়ন্ত্ৰণ কৰিব নোৱাৰি। মধ্যৱৰ্তী অৱস্থাবোৰে গেছ সমীকৰণ সন্তুষ্ট নকৰে আৰু কাৰণ সিহঁত অসমতা অৱস্থাত থাকে, সিহঁত ব্যৱস্থাৰ পৃষ্ঠত নাথাকে।
১১.৭ এটা বৈদ্যুতিক হীটাৰে ব্যৱস্থালৈ হাৰত তাপ যোগান ধৰে। যদি ব্যৱস্থাই প্ৰতি ছেকেণ্ডত ৭৫ জুল হাৰত কাম কৰে। অভ্যন্তৰীণ শক্তি কিমান হাৰত বৃদ্ধি পাই আছে?
Show Answer
উত্তৰ
ব্যৱস্থালৈ তাপ হাৰত যোগান ধৰা হৈছে।
যোগান ধৰা তাপ,
ব্যৱস্থাই হাৰত কাম কৰে। কৰা কাম,
তাপগতি বিজ্ঞানৰ প্ৰথম সূত্ৰৰ পৰা, আমি পাইছো:
য’ত,
অভ্যন্তৰীণ শক্তি
সেয়েহে, দিয়া বৈদ্যুতিক হীটাৰৰ অভ্যন্তৰীণ শক্তি হাৰত বৃদ্ধি পাই আছে।
১১.৮ এটা তাপগতীয় ব্যৱস্থাক চিত্ৰ (১১.১৩) ত দেখুওৱা ৰৈখিক প্ৰক্ৰিয়াৰে আৰম্ভণি অৱস্থাৰ পৰা মধ্যৱৰ্তী অৱস্থালৈ নিয়া হয়।
চিত্ৰ ১১.১১
ইয়াৰ পিছত ইয়াৰ আয়তন ৰ পৰা লৈ আইছ’বেৰিক প্ৰক্ৰিয়াৰে আৰম্ভণি মানলৈ হ্ৰাস কৰা হয়। ৰ পৰা লৈ লৈ গেছৰ দ্বাৰা কৰা মুঠ কাম গণনা কৰা।
Show Answer
উত্তৰ
ৰ পৰা লৈ লৈ গেছৰ দ্বাৰা কৰা মুঠ কাম ৰ কালি
ৰ কালি
য’ত,
চাপৰ পৰিৱৰ্তন
আয়তনৰ পৰিৱৰ্তন
ৰ কালি
সেয়েহে, D ৰ পৰা E ৰ পৰা F লৈ গেছৰ দ্বাৰা কৰা মুঠ কাম হৈছে ।