ইসহাক স্যার — পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন ও সমাধান
ইসহাক স্যার ভর্তি পরীক্ষার পদার্থবিজ্ঞান অংশ থেকে ৩৬০০টি প্রশ্ন, প্রতিটির সঠিক উত্তর আর পূর্ণ ব্যাখ্যাসহ।
-
৩৫৪১
চৌম্বক ক্ষেত্র বা B-র একক হলো
(i) Tesla
(ii) Weberm2
(iii) N A−1 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
F = BIL sinθ থেকে B = F(IL sinθ), অর্থাৎ B-এর একক N(A·m) = NA−1m−1। আবার চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ব হিসেবে B = ΦA, তাই B-এর একক Wb/m2-ও হয়। SI পদ্ধতিতে এই এককেরই বিশেষ নাম টেসলা (Tesla)। সুতরাং Tesla, Weberm2 এবং N A−1 (পূর্ণরূপে NA−1m−1) — এই তিনটিই B-এর সমতুল্য একক। উত্তর: ঘ -
৩৫৪২
কক্ষপথে ঘূর্ণনরত ইলেকট্রন
(i) নিজ অক্ষের সাপেক্ষে আবর্তন করে
(ii) নির্দিষ্ট কক্ষে দুটি ঊর্ধ্বমুখী স্পিন বা দুটি নিম্নমুখী স্পিনসম্পন্ন ইলেকট্রন থাকতে পারে
(iii) স্পিনের দরুন ইলেকট্রনের একটি চৌম্বক ভ্রামক উৎপন্ন হয় 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: খ) i ও iii
কক্ষপথে ঘূর্ণনরত ইলেকট্রন নিজ অক্ষের সাপেক্ষে ঘূর্ণন বা স্পিন করে (i সত্য)। এই স্পিনের কারণে ইলেকট্রনের একটি ক্ষুদ্র চৌম্বক ভ্রামক উৎপন্ন হয়, যা স্পিন চৌম্বক ভ্রামক নামে পরিচিত (iii সত্য)। কিন্তু পাউলির বর্জন নীতি (Pauli exclusion principle) অনুযায়ী কোনো নির্দিষ্ট কক্ষপথ বা অরবিটালে দুটি ইলেকট্রন থাকলে তাদের স্পিন বিপরীতমুখী হতে হবে — একটি ঊর্ধ্বমুখী ও একটি নিম্নমুখী; দুটি একই দিকের (দুটি ঊর্ধ্বমুখী বা দুটি নিম্নমুখী) স্পিন একই কক্ষে থাকতে পারে না। তাই (ii) ভুল। উত্তর: খ -
৩৫৪৩
একটি তড়িতবাহী কুণ্ডলীকে কোনো সুষম চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখলে কুণ্ডলীটি একটি টর্ক অনুভব করে। এই টর্কের মান
(i) চৌম্বক ক্ষেত্রের সমানুপাতিক
(ii) কুণ্ডলীর প্রবাহমাত্রার সমানুপাতিক
(iii) কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক 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: ক) i ও ii
সুষম চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িতবাহী কুণ্ডলীর ওপর টর্ক τ = NIAB sinθ, যেখানে N = পাক সংখ্যা, I = প্রবাহমাত্রা, A = ক্ষেত্রফল, B = চৌম্বক ক্ষেত্র। এখান থেকে দেখা যায়, τ সরাসরি B-এর সমানুপাতিক (i সত্য) এবং সরাসরি I-এর সমানুপাতিক (ii সত্য)। কিন্তু τ কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল A-এর সরাসরি সমানুপাতিক, ব্যস্তানুপাতিক নয়, তাই (iii) ভুল। উত্তর: ক -
৩৫৪৪
চৌম্বক ক্ষেত্র B-তে v বেগে গতিশীল একটি আধান q-এর উপর ক্রিয়াশীল বল F।
- ক F = q(v × B)
- খ F = q(v · B)
- গ F = q(vB)
- ঘ F = v(q · B)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) F = q(v × B)
শুধু চৌম্বক ক্ষেত্র B-এ v বেগে গতিশীল আধান q-এর ওপর ক্রিয়াশীল বল হলো F = q(v × B), অর্থাৎ v ও B-এর ভেক্টর গুণজ। এটি স্কেলার গুণজ (v · B) নয়, কারণ স্কেলার গুণজের ফল একটি স্কেলার রাশি হয়, বল কখনো স্কেলার হতে পারে না। উত্তর: ক -
৩৫৪৫
দুটি তড়িতবাহী তারে I1 এবং I2 প্রবাহ বিপরীত দিকে প্রবাহিত হচ্ছে। এরা
- ক কোনো বল অনুভব করে না
- খ এরা পরস্পর আকর্ষণ অনুভব করবে
- গ এরা পরস্পর বিকর্ষণ অনুভব করবে
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এরা পরস্পর বিকর্ষণ অনুভব করবে
অ্যাম্পিয়ারের সূত্র অনুযায়ী, একমুখী প্রবাহবাহী দুটি সমান্তরাল তার পরস্পরকে আকর্ষণ করে, আর বিপরীতমুখী প্রবাহবাহী তার পরস্পরকে বিকর্ষণ করে। এখানে I1 ও I2 বিপরীত দিকে প্রবাহিত হচ্ছে, তাই তার দুটি পরস্পর বিকর্ষণ বল অনুভব করবে (FL = μ0I1I2(2πd), তবে দিক বিকর্ষণমুখী)। উত্তর: গ -
৩৫৪৬
চৌম্বক বলরেখার ধর্ম হলো
(i) বলরেখাগুলো বদ্ধ বক্ররেখা
(ii) বলরেখাগুলো পরস্পরকে ছেদ করে না
(iii) বলরেখাগুলো উত্তর মেরু হতে দক্ষিণ মেরুর দিকে যায় 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
চৌম্বক বলরেখার ধর্ম: (i) এরা সর্বদা বদ্ধ বক্ররেখা, কোনো মুক্ত প্রান্ত থাকে না — সত্য। (ii) দুটি বলরেখা কখনো পরস্পরকে ছেদ করে না, কারণ ছেদবিন্দুতে ক্ষেত্রের দুটি ভিন্ন দিক দেখানো অসম্ভব — সত্য। (iii) চুম্বকের বাইরে বলরেখাগুলো উত্তর মেরু থেকে বের হয়ে দক্ষিণ মেরুতে প্রবেশ করে এবং চুম্বকের ভেতর দিয়ে দক্ষিণ মেরু থেকে উত্তর মেরুতে ফিরে গিয়ে লুপ সম্পূর্ণ করে — প্রচলিত অর্থে সত্য। সুতরাং তিনটি ধর্মই সঠিক। উত্তর: ঘ -
৩৫৪৭
−10°C তাপমাত্রায় 10 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রায় পানিতে পরিণত করতে এনট্রপির পরিবর্তন কত হবে? বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 80,000 calkg, 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
বরফকে −10°C (263 K) থেকে 0°C (273 K)-এ উত্তপ্ত করার এনট্রপি পরিবর্তন: ΔS1 = mc×ln(T2T1)। m=10 kg, c≈0.55 cal g−1K−1 = 550 cal kg−1K−1 ধরে, ΔS1 = 10×550×ln(273263) ≈ 5500×0.0373 ≈ 205.3 calK। 0°C তাপমাত্রায় (273 K) বরফ গলনের এনট্রপি পরিবর্তন: ΔS2 = mLT = (10×80000)273 ≈ 2930.4 calK। মোট এনট্রপি পরিবর্তন, ΔS = ΔS1+ΔS2 ≈ 205.3+2930.4 ≈ 3135.7 calK ≈ 3.14 kcal K−1, যা নিকটতম বিকল্প 3.12 kcal K−1-এর সাথে মিলে যায় (সামান্য গোলনার পার্থক্য)। -
৩৫৪৮
একটি কার্নো ইঞ্জিন 237°C এবং 139°C তাপমাত্রায় কার্যরত। উচ্চ তাপমাত্রায় এটি 2.54 × 105 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: গ) 4.8 × 104 J
T1 = 237+273 = 510 K, T2 = 139+273 = 412 K। কার্নো দক্ষতা, η = 1 − T2T1 = 1 − 412510 = 98510 ≈ 0.1922 (≈19.22%)। প্রতি সাইকেলে কৃত কাজ, W = η×Q1 = 0.1922 × 2.54×105 J ≈ 4.88×104 J ≈ 4.8×104 J। -
৩৫৪৯
একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সিস্টেমের অণুর গতিশক্তি---
- ক বৃদ্ধি পায়
- খ হ্রাস পায়
- গ সমান থাকে
- ঘ বর্গের সমানুপাত বৃদ্ধি পায়
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। -
৩৫৫০
রেফ্রিজারেটরের কম্প্রেসারের মধ্যে যে তরল গ্যাস থাকে তার নাম কী?
- ক জিংকেট
- 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। -
৩৫৫১
Entropy কীভাবে পরিমাপ নির্দেশ করে?
- ক মোট তাপ
- খ তাপমাত্রা
- গ উভয়ই
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) উভয়ই
এনট্রপির পরিবর্তন dS = dQT সম্পর্ক দ্বারা সংজ্ঞায়িত হয়, যা একই সাথে বিনিময়কৃত তাপ (dQ) এবং তাপমাত্রা (T) — উভয় রাশির উপরই নির্ভরশীল। অর্থাৎ এনট্রপি এককভাবে শুধু মোট তাপ বা শুধু তাপমাত্রার নয়, বরং তাপ ও তাপমাত্রা উভয়ের অনুপাতের মাধ্যমে পরিমাপ নির্দেশ করে। -
৩৫৫২
একটি গাড়ি চলতে চলতে এর টায়ারের ভিতর কোন তাপগতীয় প্রক্রিয়া চলে?
- ক সমোষ্ণ
- খ রুদ্ধতাপীয়
- গ সমআয়তন
- ঘ সমচাপ
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। -
৩৫৫৩
নিচের কোন লেখটি একটি আদর্শ গ্যাসের রুদ্ধতাপীয় সম্প্রসারণকে প্রকাশ করে?
- ক ln T বনাম ln P --- ঊর্ধ্বমুখী বক্ররেখা
- খ ln T বনাম ln P --- ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা
- গ ln T বনাম ln P --- মূলবিন্দু দিয়ে ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা
- ঘ ln T বনাম ln P --- নিম্নমুখী সরলরেখা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ln T বনাম ln P --- ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার সম্পর্ক TP(1−γ)/γ = ধ্রুবক। উভয়পাশে ln নিলে: ln T = ((γ−1)γ) × ln P + ধ্রুবক। যেহেতু γ > 1, তাই ঢাল (γ−1)γ ধনাত্মক — অর্থাৎ ln T বনাম ln P লেখচিত্র একটি ঊর্ধ্বমুখী (ধনাত্মক ঢালবিশিষ্ট) সরলরেখা। তবে সমীকরণে একটি অশূন্য ধ্রুবক পদ থাকায় রেখাটি মূলবিন্দু দিয়ে যাবে — এমন কোনো নিশ্চয়তা নেই। সুতরাং সঠিক বর্ণনা হলো 'ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা' (মূলবিন্দুগামী না হয়েও)। -
৩৫৫৪
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 − (T2−30)T1 = 12 ⇒ (T2−30)T1 = 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)। -
৩৫৫৫
T1 ও T2 তাপমাত্রার দুটি বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি যথাক্রমে U1 ও U2, যেখানে T1 > T2। বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে তাপগতীয় সাম্যাবস্থায় 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। -
৩৫৫৬
−10°C এবং 20°C তাপমাত্রার 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 = Tc(Th − Tc)। এখানে Tc = −10+273 = 263 K এবং Th = 20+273 = 293 K। সুতরাং K = 263(293−263) = 26330 ≈ 8.77 ≈ 8.8। -
৩৫৫৭
কোনো সিস্টেমের উপর 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। -
৩৫৫৮
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। -
৩৫৫৯
উদ্দীপকের তাপমাত্রা পরিবর্তনের পূর্বে ইঞ্জিনের দক্ষতা কত? 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।
- 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%। -
৩৫৬০
একটি আদর্শ গ্যাস একটি তাপ অন্তরকের আবরণযুক্ত দৃঢ় পাত্রে শূন্য মাধ্যমে প্রসারিত হলো। ফলে নিম্নের কোনটি ঘটে?
- ক অভ্যন্তরীণ শক্তির কোনো পরিবর্তন হয় না
- খ তাপমাত্রা হ্রাস পায়
- গ চাপের কোনো পরিবর্তন হয় না
- ঘ দশার পরিবর্তন হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অভ্যন্তরীণ শক্তির কোনো পরিবর্তন হয় না
তাপ অন্তরকযুক্ত দৃঢ় পাত্রে শূন্য মাধ্যমে (ভ্যাকুয়ামে) প্রসারণে (Joule free expansion) গ্যাস কোনো বাধার বিরুদ্ধে কাজ করে না, তাই dW = 0; আবার অন্তরিত পাত্র হওয়ায় dQ = 0। প্রথম সূত্র অনুযায়ী dU = dQ − dW = 0, অর্থাৎ অভ্যন্তরীণ শক্তির কোনো পরিবর্তন হয় না (এবং আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে তাপমাত্রারও পরিবর্তন হয় না)।
ইসহাক স্যার ধাঁচে পরীক্ষা দাও
এই প্রতিষ্ঠানের প্রশ্ন দিয়েই এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।