ইসহাক স্যার — পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন ও সমাধান

ইসহাক স্যার ভর্তি পরীক্ষার পদার্থবিজ্ঞান অংশ থেকে ৩৬০০টি প্রশ্ন, প্রতিটির সঠিক উত্তর আর পূর্ণ ব্যাখ্যাসহ।

1. ২০১

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি কার্নো ইঞ্জিন গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে পরিণত করে। এর তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ হয়।
   ইঞ্জিনের দক্ষতা কত?

   • ক 80%
   • খ 75%
   • গ 33%
   • ঘ 25%
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) 25%

   প্রশ্নেই সরাসরি দেওয়া আছে, কার্নো ইঞ্জিনটি গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে রূপান্তরিত করে, অর্থাৎ ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 14 = 0.25 = 25%। (তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ অর্থাৎ 50% হওয়ার তথ্যটি পরবর্তী প্রশ্নে উৎসের তাপমাত্রা নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়।)

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

2. ২০২

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি কার্নো ইঞ্জিন গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে পরিণত করে। এর তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ হয়।
   তাপ উৎসের তাপমাত্রা কত?

   • ক 60 K
   • খ 90 K
   • গ 120 K
   • ঘ 150 K
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: গ) 120 K

   ধরি উৎসের তাপমাত্রা T1 এবং তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা T2। প্রথম শর্তে, η1 = 1 − T2T1 = 14 ⇒ T2T1 = 34 ⇒ T2 = 3T14। তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ (12) হয়: 1 − T2−30T1 = 12 ⇒ T2−30T1 = 12। T2 = 3T14 বসিয়ে: 3T14 − 30 = T12 ⇒ T14 = 30 ⇒ T1 = 120 K। সুতরাং তাপ উৎসের তাপমাত্রা 120 K (এবং T2 = 90 K, যাচাই: 1−90120 = 25%, 1−60120 = 50%, শর্ত মিলে যায়)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

3. ২০৩

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   স্থির চাপে একটি গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করায় এর—
   (i) তাপমাত্রা বেড়ে যাবে
   (ii) বহিঃস্থ কাজ সম্পন্ন হবে
   (iii) আয়তন বেড়ে যাবে
   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 চাপে গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করলে গ্যাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় (i); চার্লসের সূত্র অনুযায়ী (P স্থির থাকলে V ∝ T) গ্যাসের আয়তনও বৃদ্ধি পায় (iii); এবং এই আয়তন-বৃদ্ধির (প্রসারণের) মাধ্যমে গ্যাস পরিবেশের বিরুদ্ধে বহিঃস্থ কাজ সম্পন্ন করে (ii)। তাই তিনটি বিবৃতিই সঠিক — i, ii ও iii।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

4. ২০৪

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   নিচের কোন লেখটি একটি আদর্শ গ্যাসের রুদ্ধতাপীয় সম্প্রসারণকে প্রকাশ করে—

   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ)

   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় TP^(1−γ)/γ = ধ্রুবক। উভয়পাশে ln নিলে: lnT = γ − 1γ lnP + ধ্রুবক, যা y = mx + c আকারের। যেহেতু γ > 1, ঢাল γ − 1γ ধনাত্মক এবং ছেদক (ধ্রুবক) সাধারণত শূন্য নয়। তাই lnT বনাম lnP লেখ একটি ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা যা lnT অক্ষকে মূলবিন্দুর ওপরে ছেদ করে — চিত্র (খ)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

5. ২০৫

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি গাড়ি চলতে থাকলে এর টায়ারের ভেতর কোন তাপগতীয় প্রক্রিয়া চলে?

   • ক সমোষ্ণ
   • খ রুদ্ধতাপীয়
   • গ সমআয়তন
   • ঘ সমচাপীয়
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) রুদ্ধতাপীয়

   গাড়ি চলার সময় টায়ারের ভেতরের বাতাস খুব দ্রুত সংকুচিত ও প্রসারিত হতে থাকে — এই দ্রুততার কারণে পরিবেশের সাথে উল্লেখযোগ্য তাপ বিনিময়ের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না। ফলে প্রক্রিয়াটিকে কার্যত রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) ধরা হয়।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

6. ২০৬

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   নিচের কোন প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে dQ = dW হয়?

   • ক সমোষ্ণ প্রক্রিয়া
   • খ সমচাপ প্রক্রিয়া
   • গ সমআয়তন প্রক্রিয়া
   • ঘ রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ক) সমোষ্ণ প্রক্রিয়া

   তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র: dQ = dU + dW। সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকায় আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি dU = 0 (যেহেতু আদর্শ গ্যাসের U কেবল T-এর ফাংশন)। তাই dQ = dW।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

7. ২০৭

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   20 ms⁻¹ বেগ প্রাপ্ত একটি সিসার বুলেট কোথাও থামিয়ে দেওয়ার ফলে সমস্ত গতিশক্তি তাপে পরিণত হলো। বুলেটের তাপমাত্রা সর্বোচ্চ কত বৃদ্ধি পাবে? (সিসার আপেক্ষিক তাপ 1.261 Jkg⁻¹K⁻¹)

   • ক 148.73 K
   • খ 158.73 K
   • গ 185.73 K
   • ঘ 186.73 K
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) 158.73 K

   বুলেটের সমস্ত গতিশক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়: (12)mv² = mcΔT ⇒ ΔT = v²(2c)। এখানে v = 20 m/s, c = 1.261 J kg⁻¹K⁻¹। সুতরাং ΔT = (20)²(2×1.261) = 4002.522 ≈ 158.6 K ≈ 158.73 K।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

8. ২০৮

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   ওজোন গ্যাসের জন্য স্থির চাপে মোলার আপেক্ষিক তাপ কত?

   • ক 16.86 JK⁻¹ mol⁻¹
   • খ 25.18 JK⁻¹ mol⁻¹
   • গ 29.09 JK⁻¹ mol⁻¹
   • ঘ 33.49 JK⁻¹ mol⁻¹
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) 33.49 JK⁻¹ mol⁻¹

   ওজোন (O₃) একটি ত্রি-পরমাণুক অরৈখিক (non-linear) অণু, যার স্বাধীনতার মাত্রা f = 6 (৩টি স্থানান্তর + ৩টি আবর্তন)। তাই C_v = (f2)R = 3R এবং C_p = C_v + R = 4R। R ≈ 8.37 J K⁻¹mol⁻¹ ধরে, C_p = 4×8.37 ≈ 33.49 J K⁻¹mol⁻¹।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

9. ২০৯

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   যদি কোন তাপ ইঞ্জিন থেকে তাপ বর্জিত না হয়, তবে ইঞ্জিনের দক্ষতা কত হবে?

   • ক 0%
   • খ 1%
   • গ 50%
   • ঘ 100%
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) 100%

   ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − Q2Q1, যেখানে Q2 বর্জিত তাপ। তাপ বর্জিত না হলে Q2 = 0, তাই η = 1 − 0 = 1 = 100%। (আদর্শ, বাস্তবে অর্জনযোগ্য নয়।)

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

10. ২১০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি পরিবাহী সিলিন্ডারে কিছু আবদ্ধ গ্যাসকে সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় সংকুচিত করলে গ্যাসের---

    • ক অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায়
    • খ তাপমাত্রা হ্রাস পায়
    • গ সিস্টেম নিজে কাজ করে
    • ঘ তাপশক্তি স্থির থাকে
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ?)

    পরিবাহী সিলিন্ডারে সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় সংকোচনের সময় তাপমাত্রা স্থির থাকে বলে আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি অপরিবর্তিত থাকে (ΔU = 0), অর্থাৎ তা বৃদ্ধি পায় না — 'ক' ভুল। তাপমাত্রা হ্রাস পায় না, স্থির থাকে — 'খ' ভুল। সংকোচনের সময় বহিঃস্থ বল গ্যাসের ওপর কাজ করে (গ্যাসের ওপর ধনাত্মক কাজ সম্পন্ন হয়), সিস্টেম নিজে বহিঃমুখী কাজ করে না — 'গ' ভুল। যেহেতু ΔU = 0 কিন্তু সংকোচনে গ্যাসের করা কাজ dW ঋণাত্মক, প্রথম সূত্র dQ = dU + dW অনুযায়ী dQ-ও ঋণাত্মক হয়, অর্থাৎ গ্যাস থেকে তাপ পরিবেশে নির্গত হয় (তাপশক্তি স্থির থাকে না) — 'ঘ' ভুল। তাই প্রদত্ত কোনো বিকল্পই সঠিক নয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

11. ২১১

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    তাত্ত্বিকভাবে তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা কত হলে একটি তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 100% হবে?

    • ক শূন্য
    • খ অসীম
    • গ সিংকের তাপমাত্রার সমান
    • ঘ যেকোনো ঋণাত্মক তাপমাত্রা
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) শূন্য

    কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − T2T1, যেখানে T1 তাপ উৎসের এবং T2 তাপগ্রাহকের (সিংক) তাপমাত্রা। η = 100% হতে হলে T2T1 = 0 হতে হবে — অর্থাৎ উৎসের তাপমাত্রা সসীম ধরে, তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা পরম শূন্য (0 K) হতে হবে, যা তাত্ত্বিকভাবে অর্জনযোগ্য হলেও বাস্তবে অসম্ভব।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

12. ২১২

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    Entropy কীসের পরিমাণ নির্দেশ করে?

    • ক মোট তাপ
    • খ তাপমাত্রা
    • গ উভয়ই
    • ঘ কোনোটিই নয়
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) কোনোটিই নয়

    Entropy বা এনট্রপি হলো সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ — এটি মোট তাপ বা তাপমাত্রা কোনোটিরই পরিমাণ নির্দেশ করে না (এর একক JK⁻¹, যা তাপ বা তাপমাত্রার একক নয়)। এনট্রপি সর্বোচ্চ হলে সবকিছুর তাপমাত্রা একই হবে। সুতরাং উত্তর: কোনোটিই নয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

13. ২১৩

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোন তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেলে একই মান পাওয়া যায়?

    • ক 32°
    • খ 40°
    • গ −32°
    • ঘ −40°
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) −40°

    সেলসিয়াস (C) ও ফারেনহাইট (F) স্কেলের রূপান্তর সম্পর্ক: C5 = (F−32)9। একই পাঠ ধরে C = F = x বসিয়ে: x5 = (x−32)9 ⇒ 9x = 5x−160 ⇒ 4x = −160 ⇒ x = −40। অর্থাৎ −40° তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেলে একই মান পাওয়া যায়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

14. ২১৪

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    তাপগতিবিদ্যার কোন সূত্রের উপর ভিত্তি করে থার্মোমিটার তৈরি করা হয়?

    • ক তৃতীয় সূত্র
    • খ প্রথম সূত্র
    • গ শূন্যতম সূত্র
    • ঘ দ্বিতীয় সূত্র
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) শূন্যতম সূত্র

    তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র তাপীয় সাম্যাবস্থা ও তাপমাত্রার ধারণা প্রতিষ্ঠা করে — দুটি বস্তু একটি তৃতীয় বস্তুর সাথে পৃথকভাবে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকলে তারা নিজেদের মধ্যেও সাম্যাবস্থায় থাকবে। এই সূত্রই তাপমাত্রা পরিমাপের এবং থার্মোমিটার তৈরির তাত্ত্বিক ভিত্তি।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

15. ২১৫

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    রেফ্রিজারেটরের কম্প্রেসারের মধ্যে যে তরল গ্যাস থাকে তার নাম কী?

    • ক জিওফ্রট
    • খ ফ্রেয়ন
    • গ অক্সিজেন
    • ঘ নিয়ন
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) ফ্রেয়ন

    রেফ্রিজারেটরের কম্প্রেসার ও কুণ্ডলীতে সাধারণত রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে ফ্রেয়ন (Freon) গ্যাস ব্যবহৃত হয়, যা সংকোচন-প্রসারণ চক্রের মাধ্যমে তাপ শোষণ ও বর্জন করে শীতলীকরণ ঘটায়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

16. ২১৬

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সিস্টেমের অণুর গতিশক্তি---

    • ক বৃদ্ধি পায়
    • খ হ্রাস পায়
    • গ সমান থাকে
    • ঘ বর্গের সমানুপাতে বাড়ে
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) সমান থাকে

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার সংজ্ঞা অনুযায়ী সিস্টেমটি তাপীয়ভাবে সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্ন থাকে, অর্থাৎ পরিবেশের সাথে কোনো তাপ বিনিময় ঘটে না (dQ = 0)। তাই পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলেও তা সিস্টেমের ভেতরে কোনো প্রভাব ফেলতে পারে না — সিস্টেমের অণুর গতিশক্তি অপরিবর্তিত অর্থাৎ সমান থাকে।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

17. ২১৭

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোন অবস্থায় পদার্থের এনট্রপি বেশি হয়?

    • ক তরল
    • খ কঠিন
    • গ গ্যাস
    • ঘ সবগুলো
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) গ্যাস

    এনট্রপি মূলত অণুসমূহের বিশৃঙ্খলা বা এলোমেলোতার পরিমাপ। কঠিন অবস্থায় অণুগুলো সুবিন্যস্ত ও সুশৃঙ্খল, তরলে তুলনামূলক কম শৃঙ্খলাবদ্ধ, আর গ্যাসীয় অবস্থায় অণুগুলো সম্পূর্ণ স্বাধীনভাবে ও এলোমেলোভাবে চলাচল করে। তাই বিশৃঙ্খলা তথা এনট্রপি গ্যাসীয় অবস্থায় সর্বোচ্চ হয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

18. ২১৮

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    বায়ু মাধ্যমে শব্দ সঞ্চালনের কোন ধরনের প্রক্রিয়া?

    • ক রুদ্ধতাপীয়
    • খ সমচাপ
    • গ সমআয়তন
    • ঘ সমোষ্ণ
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) রুদ্ধতাপীয়

    বায়ুতে শব্দ তরঙ্গ সঞ্চালনের সময় সংকোচন ও প্রসারণ এত দ্রুত ঘটে যে সংকুচিত ও প্রসারিত স্তরের মধ্যে উল্লেখযোগ্য তাপ বিনিময়ের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না। এই কারণেই শব্দের বেগের সূত্রে নিউটনের সমোষ্ণ অনুমানের পরিবর্তে ল্যাপলাস রুদ্ধতাপীয় সংশোধনী প্রবর্তন করেন — অর্থাৎ বায়ু মাধ্যমে শব্দ সঞ্চালন একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

19. ২১৯

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি কার্নো ইঞ্জিন 237°C এবং 139°C তাপমাত্রায় কার্যরত। উচ্চ তাপমাত্রায় এটি 2.54 × 10⁶ J তাপ শোষণ করে, প্রতি সাইকেলে ইঞ্জিনটি কী পরিমাণ কাজ করে?

    • ক 50.4 × 10⁴ J
    • খ 450 J
    • গ 4.8 × 10⁴ J
    • ঘ 488 kJ
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) 488 kJ

    এখানে,
    T₁ = 237 + 273 = 510 K
    T₂ = 139 + 273 = 412 K
    Q₁ = 2.54 × 10⁶ J
    আমরা জানি,
    η = 1 − T₂T₁ = 1 − 412510 = 0.1922
    বা, W = ηQ₁ = 0.1922 × 2.54 × 10⁶
    ∴ W ≈ 4.88 × 10⁵ J = 488 kJ

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

20. ২২০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    −10°C তাপমাত্রায় 10 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে এনট্রপির পরিবর্তন কত হবে? বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 80,000 cal/kg, বরফের আপেক্ষিক তাপ 0.55 Jkg⁻¹K⁻¹। পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 Jkg⁻¹K⁻¹।

    • ক 3.12 kcal K⁻¹
    • খ 2.93 kcal K⁻¹
    • গ 312 J K⁻¹
    • ঘ 0.187 kcal K⁻¹
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) 3.12 kcal K⁻¹

    এখানে,
    m = 10 kg
    T₁ = −10 + 273 = 263 K, T₂ = 273 K
    L = 80000 cal kg⁻¹
    বরফের আপেক্ষিক তাপ c = 0.55 cal g⁻¹K⁻¹ = 550 cal kg⁻¹K⁻¹ ধরে (প্রশ্নে এককটি ছাপার ভুল),
    ১ম ধাপ (−10°C বরফ → 0°C বরফ):
    ΔS₁ = mc lnT₂T₁ = 10 × 550 × ln273263 ≈ 205 cal K⁻¹
    ২য় ধাপ (0°C বরফ → 0°C পানি):
    ΔS₂ = mLT₂ = 10 × 80000273 ≈ 2930 cal K⁻¹
    ∴ ΔS = ΔS₁ + ΔS₂ ≈ 3135 cal K⁻¹ ≈ 3.12 kcal K⁻¹ (নিকটতম অপশন)

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

← পুরো প্রশ্নব্যাংক