ইসহাক স্যার — পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন ও সমাধান
ইসহাক স্যার ভর্তি পরীক্ষার পদার্থবিজ্ঞান অংশ থেকে ৩৬০০টি প্রশ্ন, প্রতিটির সঠিক উত্তর আর পূর্ণ ব্যাখ্যাসহ।
৩৬০০ প্রশ্ন
পাতা ১০/১৮০
-
১৮১
একটি তাপীয় ইঞ্জিন 27°C ও 227°C তাপমাত্রার মধ্যে কার্যরত আছে। পরবর্তীতে উৎসের ও গ্রাহকের তাপমাত্রা 20°C যথাক্রমে বৃদ্ধি ও হ্রাস করা হলো।
তাপমাত্রা পরিবর্তনের পূর্বে ইঞ্জিনের দক্ষতা কত?- ক 33.33%
- খ 40%
- গ 46%
- ঘ 66.67%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 40%
তাপ ইঞ্জিন উৎস তাপমাত্রা Tₕ = 227°C = 500 K এবং গ্রাহক তাপমাত্রা Tᴄ = 27°C = 300 K-এর মধ্যে কাজ করে। কার্নো দক্ষতা η = 1 − TᴄTₕ = 1 − 300500 = 1 − 0.6 = 0.4 = 40%। -
১৮২
একটি তাপীয় ইঞ্জিন 27°C ও 227°C তাপমাত্রার মধ্যে কার্যরত আছে। পরবর্তীতে উৎসের ও গ্রাহকের তাপমাত্রা 20°C যথাক্রমে বৃদ্ধি ও হ্রাস করা হলো।
তাপমাত্রা পরিবর্তন করার ক্ষেত্রে—
(i) উৎসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করায় ইঞ্জিনের দক্ষতা বাড়ে
(ii) গ্রাহকের তাপমাত্রা হ্রাস করায় ইঞ্জিনের দক্ষতা বাড়ে
(iii) উভয় ক্ষেত্রে ইঞ্জিন দ্বারা কৃত কাজ সমান নয়
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
দক্ষতা η = 1 − TᴄTₕ সূত্র থেকে: উৎসের তাপমাত্রা Tₕ বাড়ালে TᴄTₕ কমে, তাই η বাড়ে (i সঠিক); গ্রাহকের তাপমাত্রা Tᴄ কমালেও TᴄTₕ কমে, তাই η বাড়ে (ii সঠিক)। মূল মানগুলো (Tₕ = 500 K, Tᴄ = 300 K) ধরে: শুধু উৎস 20°C বাড়ালে η1 = 1 − 300520 ≈ 42.3%, আর শুধু গ্রাহক 20°C কমালে η2 = 1 − 280500 = 44%। যেহেতু η1 ≠ η2, একই তাপ গ্রহণে উভয় ক্ষেত্রে ইঞ্জিন কর্তৃক কৃত কাজ (W = η×Qₕ) সমান হবে না (iii সঠিক)। সুতরাং i, ii ও iii - সবগুলো সঠিক। -
১৮৩
কোনো সিস্টেমের ওপর 500 J কাজ সম্পাদন করায় সিস্টেম হতে 300 J তাপশক্তি বেরিয়ে গেল। সিস্টেমটির অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন কত?
- ক −800 J
- খ −200 J
- গ +200 J
- ঘ +800 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) +200 J
সিস্টেমের উপর কাজ করা হয়েছে 500 J (অর্থাৎ সিস্টেম কর্তৃক কৃত কাজ W = −500 J) এবং সিস্টেম থেকে তাপ বেরিয়ে গেছে 300 J (অর্থাৎ শোষিত তাপ Q = −300 J)। প্রথম সূত্র: ΔU = Q − W = (−300) − (−500) = +200 J। -
১৮৪
তাপগতিবিদ্যায় ১ম সূত্র হতে জানা যায় না---
- ক কাজ ও তাপের সম্পর্ক
- খ শক্তির সংরক্ষণ নীতি
- গ অভ্যন্তরীণ শক্তির ধারণা
- ঘ তাপ প্রবাহের অভিমুখ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তাপ প্রবাহের অভিমুখ
তাপগতিবিদ্যার ১ম সূত্র (ΔU = Q − W) শুধু কাজ, তাপ ও অন্তঃস্থ শক্তির মধ্যে শক্তি সংরক্ষণের সম্পর্ক নির্দেশ করে - এটি কাজ-তাপের সম্পর্ক, শক্তি সংরক্ষণ নীতি এবং অন্তঃস্থ শক্তির ধারণা দেয়। কিন্তু তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে কোন দিকে প্রবাহিত হবে (উষ্ণ থেকে শীতলে) তা ১ম সূত্র থেকে জানা যায় না - এটি জানা যায় তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র থেকে। -
১৮৫
কোন গ্যাসের জন্য রুদ্ধতাপীয় লেখ বেশি খাড়া?
- ক মিথেন
- খ অক্সিজেন
- গ হিলিয়াম
- ঘ কার্বন ডাইঅক্সাইড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) হিলিয়াম
রুদ্ধতাপীয় লেখের ঢাল ∝ γ (γ = CpCv) - γ যত বেশি, রুদ্ধতাপীয় রেখা তত খাড়া (isothermal রেখার চেয়ে বেশি ঢালু)। একপরমাণুক গ্যাস হিলিয়ামের γ = 53 ≈ 1.67, যা তালিকার অন্য গ্যাসগুলোর (দ্বি/বহুপরমাণুক, γ ≈ 1.3-1.4) চেয়ে বেশি। তাই হিলিয়ামের রুদ্ধতাপীয় লেখ সবচেয়ে খাড়া। -
১৮৬
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় একটি সিলিন্ডারের মধ্যে রাখা কিছু গ্যাস 800 J কাজ সম্পাদন করলে গ্যাস কর্তৃক শোষিত তাপের পরিমাণ কত জুল?
- ক 0
- খ 400
- গ 800
- ঘ 900
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 800
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা স্থির থাকায় আদর্শ গ্যাসের অন্তঃস্থ শক্তির পরিবর্তন ΔU = 0। প্রথম সূত্র অনুযায়ী Q = ΔU + W = 0 + 800 = 800 J - অর্থাৎ গ্যাস যে কাজ করেছে, তার সমপরিমাণ তাপই শোষণ করেছে। -
১৮৭
5°C তাপমাত্রার জন্য ফারেনহাইট স্কেলে মান কত?
- ক 41°F
- খ 37°F
- গ 9°F
- ঘ 2.78°F
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 41°F
সেলসিয়াস থেকে ফারেনহাইটে রূপান্তর সূত্র: F = (95)×C + 32 = (95)×5 + 32 = 9 + 32 = 41°F। -
১৮৮
আপেক্ষিক তাপ, S বিশিষ্ট একটি বস্তুর সমস্ত গতিশক্তি তাপশক্তিতে পরিণত হওয়ায় তার তাপমাত্রার পার্থক্য হয় Δθ। বস্তুটির গতিবেগ কত ছিল?
- ক 2SΔθ
- খ 2SΔθ
- গ SΔθ
- ঘ SΔθ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2SΔθ
শক্তি সংরক্ষণ নীতি অনুযায়ী বস্তুর গতিশক্তি সম্পূর্ণ তাপশক্তিতে পরিণত হয়: (12)mv2 = mSΔθ (S = আপেক্ষিক তাপ, m বাতিল হয়ে যায়)। অতএব v2 = 2SΔθ, অর্থাৎ v = 2SΔθ। -
১৮৯
রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি---
- ক কমে
- খ বাড়ে
- গ একই থাকে
- ঘ নষ্ট হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) কমে
রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে Q = 0 এবং গ্যাস প্রসারিত হয়ে বহির্মুখী কাজ করে (W > 0)। প্রথম সূত্র থেকে ΔU = Q − W = −W (ঋণাত্মক), অর্থাৎ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি কমে যায় (এই শক্তিই কাজে রূপান্তরিত হয়)। -
১৯০
গৃহীত বা বর্জিত তাপ শূন্য হয়---
- ক স্থির চাপে
- খ স্থির আয়তনে
- গ রুদ্ধতাপে
- ঘ সমোষ্ণ পদ্ধতিতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রুদ্ধতাপে
রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) প্রক্রিয়ার সংজ্ঞা অনুসারেই সিস্টেম ও পরিপার্শ্বের মধ্যে কোনো তাপ আদান-প্রদান হয় না, অর্থাৎ Q = 0 সবসময়। -
১৯১
কৃত কাজ আয়তন পরিবর্তনের সঙ্গে সমানুপাতিক হবে---
- ক স্থির চাপে
- খ স্থির আয়তনে
- গ সমোষ্ণ পদ্ধতিতে
- ঘ রুদ্ধতাপ পদ্ধতিতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) স্থির চাপে
কৃত কাজ W = PΔV। চাপ P স্থির থাকলে (স্থির চাপ প্রক্রিয়ায়) W সরাসরি আয়তন পরিবর্তন ΔV-এর সমানুপাতিক হয়। অন্য প্রক্রিয়াগুলোতে (সমোষ্ণ, রুদ্ধতাপ) চাপ পরিবর্তিত হয় বলে কাজ সরাসরি ΔV-এর সমানুপাতিক হয় না। -
১৯২
আদর্শ গ্যাসের অন্তঃশক্তির পরিবর্তন হয় না---
- ক সমোষ্ণ পদ্ধতিতে
- খ রুদ্ধতাপ পদ্ধতিতে
- গ তাপ তড়িৎ পদ্ধতিতে
- ঘ আলোক তড়িৎ পদ্ধতিতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সমোষ্ণ পদ্ধতিতে
আদর্শ গ্যাসের অন্তঃস্থ শক্তি U শুধু তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে (U = f(T))। সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা স্থির থাকে বলে ΔU = 0, অর্থাৎ অন্তঃশক্তির কোনো পরিবর্তন হয় না। -
১৯৩
গ্যাসের রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে শক্তির উৎস হলো---
- ক বাহ্যিক কার্য
- খ তাপ গ্রহণ
- গ অভ্যন্তরীণ শক্তি
- ঘ তাপ বর্জন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) অভ্যন্তরীণ শক্তি
রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে Q = 0, তাই প্রথম সূত্র অনুযায়ী গ্যাস কর্তৃক কৃত বহির্মুখী কাজের শক্তি বাহির থেকে আসে না - তা আসে গ্যাসের নিজস্ব অভ্যন্তরীণ শক্তি থেকে (dU = −dW)। তাই শক্তির উৎস হলো অভ্যন্তরীণ শক্তি। -
১৯৪
একটি হিমায়কের শীতল বস্তুর তাপমাত্রা 250 K এবং বাহিরের গরম আবহাওয়ার তাপমাত্রা 500 K। এর কার্যকৃত সহগ কত?
- ক 1
- খ 1.5
- গ 2
- ঘ 2.5
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1
হিমায়ক (রেফ্রিজারেটর)-এর কার্যকরী সহগ (COP) = Tᴄ(Tₕ − Tᴄ), যেখানে Tᴄ = শীতল বস্তুর তাপমাত্রা = 250 K, Tₕ = বাইরের তাপমাত্রা = 500 K। COP = 250(500 − 250) = 250250 = 1। -
১৯৫
কিছু পরিমাণ তাপের কত অংশ কাজে রূপান্তরিত করা যাবে তা জানা যায় তাপ গতিবিদ্যার---
- ক প্রথম সূত্র থেকে
- খ দ্বিতীয় সূত্র থেকে
- গ তৃতীয় সূত্র থেকে
- ঘ সবগুলো থেকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) দ্বিতীয় সূত্র থেকে
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র তাপকে কাজে রূপান্তরের সীমাবদ্ধতা নির্ধারণ করে (কার্নো তত্ত্ব অনুযায়ী কোনো ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ দক্ষতা η = 1 - T2T1)। প্রথম সূত্র শুধু শক্তির সংরক্ষণ নির্দেশ করে, কিন্তু কত অংশ কাজে রূপান্তরযোগ্য তা বলে না। তাই কিছু পরিমাণ তাপের কত অংশ কাজে রূপান্তরিত করা যাবে তা তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র থেকেই জানা যায়। -
১৯৬
−10°C এবং 20°C উষ্ণতার মধ্যে ক্রিয়ারত একটি হিমায়কের সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ—
- ক 4.8
- খ 3.9
- গ 7.8
- ঘ 8.800000000000001
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8.800000000000001
হিমায়কের (refrigerator) সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ (COP), K = TcTh − Tc। এখানে Tc = −10+273 = 263 K এবং Th = 20+273 = 293 K। সুতরাং K = 263293−263 = 26330 ≈ 8.77 ≈ 8.8। -
১৯৭
T1 ও T2 তাপমাত্রার দুটি বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি যথাক্রমে U1 ও U2, যেখানে T1 > T2। বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে বস্তুদ্বয় তাপীয় সাম্যাবস্থায় আসলে নিচের কোনটি ঘটে?
- ক U1 বৃদ্ধি U2 হ্রাস
- খ U1 হ্রাস U2 বৃদ্ধি
- গ U1 বৃদ্ধি U2 হ্রাস
- ঘ U1 হ্রাস U2 হ্রাস
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) U1 হ্রাস U2 বৃদ্ধি
T1 > T2 হওয়ায় বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে উষ্ণ বস্তু (T1) থেকে শীতল বস্তুতে (T2) প্রবাহিত হয়ে উভয়ে সাম্যাবস্থায় পৌঁছায়। ফলে উষ্ণ বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি U1 হ্রাস পায় এবং শীতল বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি U2 বৃদ্ধি পায়। -
১৯৮
কোনো তাপ ইঞ্জিন হতে অর্ধেক তাপ বর্জন হলে ইঞ্জিনের দক্ষতা কত হবে?
- ক 25%
- খ 50%
- গ 75%
- ঘ 80%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 50%
ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − Q2Q1, যেখানে Q1 গৃহীত তাপ এবং Q2 বর্জিত তাপ। গৃহীত তাপের অর্ধেক বর্জিত হলে Q2 = Q12, তাই η = 1 − 12 = 0.5 = 50%। -
১৯৯
তাপগতিবিদ্যার সমন্বিত রূপ হলো--- (i) dW = TdS − dU (ii) dU = TdS − PdV (iii) dW = TdS − CvdT। নিচের কোনটি সঠিক?
- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র dQ = dU + dW এবং প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় dQ = TdS ব্যবহার করলে: TdS = dU + dW ⇒ dW = TdS − dU (i সঠিক)। আবার dU = TdS − dW = TdS − PdV, যেহেতু dW = PdV (ii সঠিক)। আদর্শ গ্যাসের জন্য dU = CvdT, তাই (i)-এ বসিয়ে dW = TdS − CvdT (iii সঠিক)। তিনটি সমীকরণই একই মৌলিক সম্পর্কের সমতুল্য বীজগাণিতিক রূপ, তাই তিনটিই সঠিক — i, ii ও iii। -
২০০
আয়তন অপরিবর্তিত রেখে কোনো গ্যাসে যদি কিছু তাপ প্রয়োগ করা হয়, তা হলে ওই গ্যাসের ক্ষেত্রে—
(i) চাপ বৃদ্ধি পায়
(ii) গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়
(iii) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
স্থির আয়তনে গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করলে গে-লুসাক সূত্র (V স্থির থাকলে P ∝ T) অনুযায়ী চাপ বৃদ্ধি পায় (i), তাপমাত্রা সরাসরি বৃদ্ধি পায় (iii), এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে অণুর গড় গতিশক্তিও (∝ T) বৃদ্ধি পায় (ii)। তাই i, ii ও iii — তিনটিই সঠিক।
ইসহাক স্যার ধাঁচে পরীক্ষা দাও
এই প্রতিষ্ঠানের প্রশ্ন দিয়েই এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।