পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৯ম অধ্যায়। এখানে ৬৬৬টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
৬৬৬ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৯
পাতা ৯/৩৪
-
১৬১
চুল্লিতে মডারেটরের কাজ কী?
- ক দ্রুতগতির নিউট্রনকে ধীর করা
- খ নিউট্রন শোষণ করা
- গ তাপ সরিয়ে নেওয়া
- ঘ বিকিরণ আটকানো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দ্রুতগতির নিউট্রনকে ধীর করা
বিভাজনে সৃষ্ট নিউট্রন খুব দ্রুতগতির, কিন্তু ²³⁵U ভালোভাবে ভাঙে ধীর (তাপীয়) নিউট্রনে।
গ্রাফাইট বা ভারী পানির মতো মডারেটর সংঘর্ষে নিউট্রনকে ধীর করে দেয়, ফলে বিভাজনের সম্ভাবনা বেড়ে যায়। -
১৬২
নিয়ন্ত্রক দণ্ড (control rod) হিসেবে ক্যাডমিয়াম বা বোরন বেছে নেওয়া হয় কেন?
- ক এরা নিউট্রনকে ধীর করে
- খ এরা তাপ পরিবহন করে
- গ এরা নিউট্রন খুব ভালোভাবে শোষণ করে
- ঘ এরা বিকিরণ আটকায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এরা নিউট্রন খুব ভালোভাবে শোষণ করে
ক্যাডমিয়াম ও বোরনের নিউট্রন শোষণ ক্ষমতা অত্যন্ত বেশি।
দণ্ডগুলো ভেতরে ঢোকালে কার্যকর নিউট্রন কমে বিক্রিয়া ধীর হয়, বের করলে বেড়ে যায় — এভাবেই চুল্লির ক্ষমতা নিয়ন্ত্রণ করা হয়। -
১৬৩
চুল্লিতে শীতলকারকের (coolant) কাজ কী?
- ক নিউট্রন ধীর করা
- খ উৎপন্ন তাপ সরিয়ে নিয়ে বাষ্প তৈরি করা
- গ নিউট্রন শোষণ করা
- ঘ জ্বালানি সরবরাহ করা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) উৎপন্ন তাপ সরিয়ে নিয়ে বাষ্প তৈরি করা
শীতলকারক (পানি, ভারী পানি, তরল সোডিয়াম বা CO₂) কেন্দ্র থেকে তাপ সরিয়ে নেয়।
এই তাপে বাষ্প তৈরি হয়ে টারবাইন ঘোরায়। শীতলকারক ব্যর্থ হলেই কেন্দ্র অতিরিক্ত গরম হয়ে দুর্ঘটনা ঘটে। -
১৬৪
²³⁸U সরাসরি চুল্লির জ্বালানি হিসেবে ব্যবহার করা যায় না কেন?
- ক এটি প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না
- খ এটি তেজস্ক্রিয় নয়
- গ এটি খুব হালকা
- ঘ এটি ধীর নিউট্রনে বিভাজিত হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এটি ধীর নিউট্রনে বিভাজিত হয় না
প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের প্রায় ৯৯.৩% ²³⁸U, কিন্তু এটি ধীর নিউট্রনে ভাঙে না।
ভাঙে মাত্র ০.৭% ²³⁵U। এজন্যই জ্বালানিতে ²³⁵U-এর অনুপাত বাড়াতে সমৃদ্ধকরণ করতে হয়। (²³⁸U নিউট্রন শোষণ করে প্লুটোনিয়াম-২৩৯ এ পরিণত হতে পারে, যা নিজে বিভাজনযোগ্য।) -
১৬৫
চুল্লির তেজস্ক্রিয় বর্জ্য নিয়ে প্রধান সমস্যা কী?
- ক বর্জ্যের ভর খুব বেশি
- খ বিভাজন খণ্ডগুলো দীর্ঘ অর্ধায়ুর ও তীব্র তেজস্ক্রিয়
- গ বর্জ্য দ্রুত বাষ্পীভূত হয়
- ঘ বর্জ্যে কোনো তেজস্ক্রিয়তা নেই
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বিভাজন খণ্ডগুলো দীর্ঘ অর্ধায়ুর ও তীব্র তেজস্ক্রিয়
বিভাজনে সৃষ্ট খণ্ডগুলো নিউট্রন-সমৃদ্ধ ও তীব্র তেজস্ক্রিয়, অনেকের অর্ধায়ু শত-হাজার বছর।
তাই এগুলো কাচে আবদ্ধ করে ভূগর্ভে দীর্ঘমেয়াদি সংরক্ষণ করতে হয় — পারমাণবিক শক্তির সবচেয়ে বড় সমস্যা এটিই। -
১৬৬
নিউক্লিয় সংযোজন (fusion) কী?
- ক দুইটি হালকা নিউক্লিয়াস জোড়া লেগে ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি হওয়া
- খ ভারী নিউক্লিয়াস ভেঙে যাওয়া
- গ নিউক্লিয়াস থেকে নিউট্রন নিঃসরণ
- ঘ ইলেকট্রন ও পজিট্রনের বিলয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দুইটি হালকা নিউক্লিয়াস জোড়া লেগে ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি হওয়া
দুইটি হালকা নিউক্লিয়াস (যেমন ডিউটেরিয়াম ও ট্রাইটিয়াম) জোড়া লেগে ভারী নিউক্লিয়াস তৈরি করে এবং শক্তি ছাড়ে।
ফল লেখচিত্রের শীর্ষবিন্দুর দিকে এগোয়, তাই BE/A বেড়ে যায় ও শক্তি মুক্ত হয়। -
১৬৭
সংযোজন ঘটাতে অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা প্রয়োজন কেন?
- ক নিউক্লিয়াস গলাতে হয়
- খ দুই নিউক্লিয়াসের কুলম্ব বিকর্ষণ অতিক্রম করতে বিপুল গতিশক্তি লাগে
- গ ইলেকট্রন সরাতে হয়
- ঘ নিউট্রন তৈরি করতে হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দুই নিউক্লিয়াসের কুলম্ব বিকর্ষণ অতিক্রম করতে বিপুল গতিশক্তি লাগে
দুইটি নিউক্লিয়াসই ধনাত্মক, তাই কাছে আনতে প্রবল কুলম্ব বিকর্ষণ জয় করতে হয়।
এজন্য কোটি কেলভিন তাপমাত্রা দরকার, যাতে নিউক্লিয়াস যথেষ্ট গতিশক্তি নিয়ে নিউক্লিয় বলের পাল্লার ভেতরে ঢুকে পড়ে। এজন্যই একে তাপ-নিউক্লিয় বিক্রিয়া বলে। -
১৬৮
সংযোজন ও বিভাজনের মধ্যে প্রতি নিউক্লিয়নে কোনটি বেশি শক্তি দেয়?
- ক বিভাজন
- খ দুইটিই সমান
- গ সংযোজন
- ঘ বলা সম্ভব নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সংযোজন
একটি বিভাজনে মোট শক্তি বেশি (200 MeV), কিন্তু নিউক্লিয়ন সংখ্যাও অনেক বেশি (235)।
প্রতি নিউক্লিয়নে বিভাজনে প্রায় 0.85 MeV, আর সংযোজনে প্রায় 3.5 MeV — অর্থাৎ সংযোজনই বেশি কার্যকর। -
১৬৯
নক্ষত্রের ভেতরে শক্তি উৎপাদনের প্রধান প্রক্রিয়া কোনটি?
- ক ইউরেনিয়ামের বিভাজন
- খ তেজস্ক্রিয় ক্ষয়
- গ হাইড্রোজেন থেকে হিলিয়ামে সংযোজন
- ঘ রাসায়নিক দহন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) হাইড্রোজেন থেকে হিলিয়ামে সংযোজন
নক্ষত্রের কেন্দ্রে কোটি কেলভিন তাপমাত্রায় চারটি হাইড্রোজেন নিউক্লিয়াস ধাপে ধাপে জোড়া লেগে একটি হিলিয়াম তৈরি করে (প্রোটন-প্রোটন চক্র)।
ভর ত্রুটির সমতুল্য শক্তিই নক্ষত্রকে জ্বালিয়ে রাখে। -
১৭০
বিভাজনের তুলনায় সংযোজনের প্রধান সুবিধা কী?
- ক জ্বালানি সহজলভ্য এবং দীর্ঘস্থায়ী তেজস্ক্রিয় বর্জ্য প্রায় নেই
- খ কম তাপমাত্রায় ঘটে
- গ কম শক্তি লাগে
- ঘ কোনো নিউট্রন তৈরি হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) জ্বালানি সহজলভ্য এবং দীর্ঘস্থায়ী তেজস্ক্রিয় বর্জ্য প্রায় নেই
সংযোজনের জ্বালানি ডিউটেরিয়াম সমুদ্রের পানিতেই আছে, আর প্রধান উৎপন্ন পদার্থ হিলিয়াম — নিষ্ক্রিয় ও নিরাপদ।
দীর্ঘ অর্ধায়ুর তেজস্ক্রিয় বর্জ্য প্রায় নেই। সমস্যা শুধু একটিই — প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা ধরে রাখা এখনো কঠিন। -
১৭১
একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু 10 দিন। 40 দিন পরে কত অংশ অবশিষ্ট থাকবে?
- ক 116
- খ 14
- গ 18
- ঘ 132
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 116
অর্ধায়ুর সংখ্যা n = 4010 = 4
অবশিষ্ট = (12)⁴ = 116। -
১৭২
তিনটি অর্ধায়ু পার হলে নমুনার কত শতাংশ অবশিষ্ট থাকবে?
- ক 12.5%
- খ 25%
- গ 50%
- ঘ 6.25%
-
১৭৩
একটি নমুনার 75% ক্ষয় হতে কতগুলো অর্ধায়ু লাগবে?
- ক 3টি
- খ 4টি
- গ 2টি
- ঘ 1টি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2টি
75% ক্ষয় মানে অবশিষ্ট 25% = 14 = (12)²
তাই 2টি অর্ধায়ু। -
১৭৪
একটি মৌলের অর্ধায়ু 5 বছর। 200 g নমুনা থেকে 20 বছর পরে কত অবশিষ্ট থাকবে?
- ক 25 g
- খ 12.5 g
- গ 50 g
- ঘ 6.25 g
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 12.5 g
n = 205 = 4
অবশিষ্ট = 200 × (12)⁴ = 20016 = 12.5 g। -
১৭৫
একটি নমুনার অর্ধায়ু 2 ঘণ্টা। সক্রিয়তা প্রাথমিক মানের 18 হতে কত সময় লাগবে?
- ক 4 ঘণ্টা
- খ 8 ঘণ্টা
- গ 3 ঘণ্টা
- ঘ 6 ঘণ্টা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 6 ঘণ্টা
18 = (12)³ → n = 3
সময় = 3 × 2 = 6 ঘণ্টা। -
১৭৬
একটি মৌলের অর্ধায়ু 6.93 দিন হলে ক্ষয় ধ্রুবক কত?
- ক 0.01 দিন⁻¹
- খ 0.1 দিন⁻¹
- গ 1 দিন⁻¹
- ঘ 0.693 দিন⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.1 দিন⁻¹
λ = 0.693T½ = 0.6936.93
= 0.1 দিন⁻¹। -
১৭৭
একটি তেজস্ক্রিয় মৌলের অর্ধায়ু 10 দিন হলে গড় আয়ু কত?
- ক 6.93 দিন
- খ 10 দিন
- গ 14.4 দিন
- ঘ 20 দিন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 14.4 দিন
τ = 1.44 × T½ = 1.44 × 10
= 14.4 দিন — গড় আয়ু সবসময় অর্ধায়ুর চেয়ে বড়। -
১৭৮
প্রাথমিকভাবে 6.4 × 10¹⁰টি নিউক্লিয়াস ছিল। 4টি অর্ধায়ু পরে কতটি অবশিষ্ট থাকবে?
- ক 4 × 10⁹
- খ 1.6 × 10¹⁰
- গ 8 × 10⁹
- ঘ 2 × 10⁹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4 × 10⁹
6.4 × 10¹⁰ × (12)⁴ = 6.4 × 10¹⁰16
= 4 × 10⁹টি। -
১৭৯
রাদারফোর্ডের পরীক্ষায় অতি অল্প সংখ্যক আলফা কণা 180°-এর কাছাকাছি কোণে ফিরে আসা কী প্রমাণ করে?
- ক পরমাণুর ভর সমানভাবে ছড়ানো
- খ পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর ও ধনাত্মক আধান একটি অতি ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত
- গ ইলেকট্রন নিউক্লিয়াসের ভেতরে থাকে
- ঘ আলফা কণা ঋণাত্মক আধানযুক্ত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) পরমাণুর প্রায় সমস্ত ভর ও ধনাত্মক আধান একটি অতি ক্ষুদ্র নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত
বেশিরভাগ কণা প্রায় সোজা চলে যাওয়া ⟹ পরমাণু প্রায় ফাঁকা
অল্প কিছু কণার বড় কোণে বিচ্যুতি ⟹ ভেতরে খুব ঘন ও ভারী কিছু আছে
রাদারফোর্ডের ভাষায় — "যেন টিস্যু পেপারে 15 ইঞ্চি গোলা ছুড়ে দেখলাম সেটি ফিরে এসে আমাকেই আঘাত করল।"
থমসনের "প্লাম-পুডিং" মডেলে আধান ছড়ানো থাকায় এত বড় বিচ্যুতি কখনও সম্ভব ছিল না। -
১৮০
একটি আলফা কণা E গতিশক্তি নিয়ে সোজা নিউক্লিয়াসের দিকে ছুটে যাচ্ছে। নিকটতম দূরত্বে পৌঁছালে তার গতিশক্তির কী হয়?
- ক সম্পূর্ণ তড়িৎ বিভবশক্তিতে রূপান্তরিত হয়, ঐ মুহূর্তে বেগ শূন্য
- খ অর্ধেক তড়িৎ শক্তিতে পরিণত হয়
- গ গতিশক্তি অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ গতিশক্তি দ্বিগুণ হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সম্পূর্ণ তড়িৎ বিভবশক্তিতে রূপান্তরিত হয়, ঐ মুহূর্তে বেগ শূন্য
নিকটতম দূরত্বে কণাটি ক্ষণিকের জন্য থেমে যায় ⟹ পুরো গতিশক্তি বিভবশক্তি হয়ে যায়
E = 14πε0 × (2e)(Ze)r0
⟹ r0 = 2Ze24πε0E
এই r0-ই নিউক্লিয়াসের আকারের ঊর্ধ্বসীমা দেয় — এভাবেই রাদারফোর্ড প্রথম নিউক্লিয়াসের আকার আন্দাজ করেন (≈10−14 m)।
পরমাণুর মডেল ও নিউক্লিয়ার পদার্থবিজ্ঞান নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।