ইসহাক স্যার — পদার্থবিজ্ঞান প্রশ্ন ও সমাধান
ইসহাক স্যার ভর্তি পরীক্ষার পদার্থবিজ্ঞান অংশ থেকে ৩৬০০টি প্রশ্ন, প্রতিটির সঠিক উত্তর আর পূর্ণ ব্যাখ্যাসহ।
-
১৬১
একটি ইঞ্জিন 4500 J তাপ শোষণ এবং 2500 J তাপ বর্জন করে। কাজের পরিমাণ কত?
- ক 1000 J
- খ 48 J
- গ 50 J
- ঘ 54 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1000 J
এখানে,
শোষিত তাপ, Q1 = 4500 J
বর্জিত তাপ, Q2 = 2500 J
আমরা জানি,
W = Q1 − Q2
∴ W = 4500 − 2500 = 2000 J
বিঃদ্রঃ প্রদত্ত কোনো অপশনেই সঠিক মান (2000 J) নেই; বইয়ের অপশনে ছাপার ভুল রয়েছে। -
১৬২
127°C এবং 27°C তাপমাত্রার মধ্যে কর্মরত একটি কার্নো ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা—
- ক 15%
- খ 25%
- গ 35%
- ঘ 50%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 25%
এখানে,
T1 = 127°C = 400 K
T2 = 27°C = 300 K
আমরা জানি,
η = 1 − T2T1 = 1 − 300400
∴ η = 0.25 = 25% -
১৬৩
0°C তাপমাত্রার 1 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রায় 1 kg পানিতে পরিণত করতে এনট্রপির কী পরিবর্তন হবে?
- ক 1.20 × 103 JK−1
- খ 1.24 × 103 JK−1
- গ 1.23 × 103 JK−1
- ঘ 1.25 × 103 JK−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.23 × 103 JK−1
এখানে,
m = 1 kg
বরফ গলনের সুপ্ততাপ, L = 336000 Jkg−1
T = 0 + 273 = 273 K
আমরা জানি,
ΔS = mLT
বা, ΔS = 1 × 336000273 = 1230.77 JK−1
∴ ΔS ≈ 1.23 × 103 JK−1 -
১৬৪
এনট্রপি—
(i) একটি প্রাকৃতিক রাশি
(ii) বস্তুর তাপীয় ধর্ম বা তাপ সঞ্চালনের দিক নির্দেশ করে
(iii) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় এর পরিবর্তন শূন্য
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
এনট্রপি একটি অবস্থা রাশি বা প্রাকৃতিক রাশি (i সঠিক), যা বস্তুর তাপীয় অবস্থা ও তাপ সঞ্চালনের স্বাভাবিক দিক নির্দেশ করে - তাপ সবসময় বেশি তাপমাত্রা থেকে কম তাপমাত্রায় প্রবাহিত হয়, যা এনট্রপি বৃদ্ধির দিক (ii সঠিক)। আর ধীরে ধীরে সংঘটিত (প্রত্যাবর্তী) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় dQ = 0 হওয়ায় ΔS = ∫dQT = 0, অর্থাৎ এনট্রপির পরিবর্তন শূন্য হয় (iii সঠিক)। তাই i, ii ও iii — তিনটিই সঠিক। -
১৬৫
এনট্রপির S.I. একক কোনটি?
- ক kJ−1
- খ JK−1
- গ J K
- ঘ J2K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) JK−1
এনট্রপি S = QT (তাপ ÷ পরম তাপমাত্রা), তাই এর SI একক জুল/কেলভিন অর্থাৎ JK−1। -
১৬৬
নিচের কোন প্রক্রিয়ায় এনট্রপি অপরিবর্তিত থাকে?
- ক সমোষ্ণ
- খ রুদ্ধতাপীয়
- গ সম আয়তন
- ঘ সম চাপ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) রুদ্ধতাপীয়
রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) প্রক্রিয়ায় সিস্টেম ও পরিপার্শ্বের মধ্যে কোনো তাপ আদান-প্রদান হয় না (dQ = 0)। যেহেতু dS = dQT, তাই প্রত্যাবর্তীভাবে সংঘটিত রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় এনট্রপি অপরিবর্তিত (ধ্রুব) থাকে। -
১৬৭
এনট্রপি হলো---
- ক শৃঙ্খলার পরিমাপ
- খ শক্তির রূপান্তর ক্ষমতার পরিমাপ
- গ রূপান্তরের জন্য শক্তি পাওয়ার পরিমাপ
- ঘ তাপীয় মৃত্যুর সম্ভাবনার পরিমাপ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তাপীয় মৃত্যুর সম্ভাবনার পরিমাপ
এনট্রপি হলো সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ। কোনো স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়ায় মহাবিশ্বের এনট্রপি ক্রমাগত বাড়ছে; এনট্রপি সর্বোচ্চ হলে সব বস্তুর তাপমাত্রা সমান হয়ে যাবে, তখন তাপ প্রবাহ ও তাপকে কাজে রূপান্তর আর সম্ভব হবে না — একে মহাবিশ্বের "তাপীয় মৃত্যু" বলে। তাই এনট্রপিকে তাপীয় মৃত্যুর সম্ভাবনার পরিমাপ বলা হয়। এনট্রপি শৃঙ্খলার নয়, বিশৃঙ্খলার পরিমাপ; আর এনট্রপি বাড়লে শক্তির রূপান্তর ক্ষমতা কমে, তাই এটি রূপান্তর ক্ষমতার নয় বরং অপ্রাপ্য শক্তির পরিমাপ। -
১৬৮
যদি বায়ুপূর্ণ একটি বেলুন ফেটে যায়, প্রক্রিয়াটিতে—
(i) কাজ সম্পন্ন হয়েছে
(ii) অভ্যন্তরীণ শক্তি ও তাপমাত্রা কমে গেছে
(iii) এনট্রপির পরিবর্তন হয়েছে
নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
বেলুন হঠাৎ ফেটে গেলে ভেতরের বায়ু বায়ুমণ্ডলের চাপের বিরুদ্ধে দ্রুত প্রসারিত হয়, ফলে কাজ সম্পন্ন হয় (i সঠিক)। প্রক্রিয়াটি এত দ্রুত যে তাপ বিনিময় হয় না (রুদ্ধতাপীয়, dQ = 0), তাই dU = −dW — অভ্যন্তরীণ শক্তি ও তাপমাত্রা কমে যায় (ii সঠিক)। এটি একটি অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া, তাই এনট্রপির পরিবর্তন (বৃদ্ধি) ঘটে (iii সঠিক)। সুতরাং i, ii ও iii সঠিক। -
১৬৯
এনট্রপির পরিমাপ করে সিস্টেমের---
- ক তাপমাত্রা
- খ অন্তস্থ শক্তি
- গ শৃঙ্খলা
- ঘ বিশৃঙ্খলা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বিশৃঙ্খলা
এনট্রপি হলো সিস্টেমের আণবিক বিশৃঙ্খলার (disorder বা randomness) পরিমাপ — সিস্টেমে অণুগুলোর বিন্যাস যত বেশি বিশৃঙ্খল হয়, এনট্রপি তত বেশি হয়। -
১৭০
অপ্রত্যাগামী প্রক্রিয়ায় এনট্রপির পরিবর্তন নিম্নের কোনটি?
- ক বৃদ্ধি পায়
- খ হ্রাস পায়
- গ শূন্য হয়
- ঘ অপরিবর্তিত থাকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বৃদ্ধি পায়
তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র অনুযায়ী, কোনো বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে অপ্রত্যাবর্তী (irreversible) প্রক্রিয়ায় মোট এনট্রপি সবসময় বৃদ্ধি পায় (ΔS > 0); প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়াতেই কেবল ΔS = 0 হয়। -
১৭১
এনট্রপি কমে এরকম উদাহরণ কোনটি?
- ক কাঠ পোড়ালে
- খ বরফকে পানিতে পরিণত করলে
- গ রেফ্রিজারেটরের ভিতরের বাতাসে
- ঘ পানিতে লবণ গোলালে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রেফ্রিজারেটরের ভিতরের বাতাসে
রেফ্রিজারেটরের ভিতরের বাতাস থেকে ক্রমাগত তাপ শোষণ করে বাইরে বর্জন করা হয়, ফলে ভিতরের বাতাসের তাপমাত্রা কমতে থাকে এবং এর অণুগুলোর বিশৃঙ্খলা কমে যায় - অর্থাৎ ভিতরের বাতাসের এনট্রপি হ্রাস পায় (যদিও সামগ্রিকভাবে সিস্টেম+পরিপার্শ্বের এনট্রপি বৃদ্ধি পায়)। কাঠ পোড়া, বরফ গলা, লবণ দ্রবীভূত হওয়া - এসবেই এনট্রপি বাড়ে। -
১৭২
কোনো তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় একটি সিস্টেমের আয়তন বৃদ্ধি পায় কিন্তু পরিপার্শ্বের সঙ্গে তাপের আদান-প্রদান হয় না। এক্ষেত্রে নিচের কোনটি সত্য?
- ক সিস্টেমের অন্তঃশক্তি বাড়বে
- খ সিস্টেমের অন্তঃশক্তি পূর্ব অবস্থায় থাকবে
- গ সিস্টেমটি শীতল হবে
- ঘ সিস্টেমের উষ্ণতা বৃদ্ধি পাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সিস্টেমটি শীতল হবে
পরিপার্শ্বের সঙ্গে তাপ বিনিময় নেই মানে এটি রুদ্ধতাপীয় (Q = 0) প্রক্রিয়া। আয়তন বৃদ্ধি পাওয়ায় সিস্টেম বহির্মুখী কাজ করে (W > 0)। প্রথম সূত্র অনুযায়ী ΔU = Q − W = −W (ঋণাত্মক), অর্থাৎ অন্তঃস্থ শক্তি কমে যায়, ফলে তাপমাত্রাও কমে যায় - সিস্টেমটি শীতল হয়। -
১৭৩
কোন অবস্থায় এনট্রপি বেশি হয়?
- ক তরল
- খ কঠিন
- গ গ্যাস
- ঘ সবগুলো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গ্যাস
গ্যাসীয় অবস্থায় অণুগুলো সম্পূর্ণ মুক্তভাবে ও এলোমেলোভাবে চলাচল করে, ফলে বিশৃঙ্খলা (এবং এনট্রপি) সর্বোচ্চ থাকে - কঠিন < তরল < গ্যাস। -
১৭৪
0°C তাপমাত্রার 600gm বরফকে শুধুমাত্র গলানোতে এনট্রপির পরিবর্তন—
- ক ধনাত্মক
- খ ঋণাত্মক
- গ সমান
- ঘ এই তথ্য থেকে বলা সম্ভব নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ধনাত্মক
0°C-এ বরফ গলার সময় বরফ পরিপার্শ্ব থেকে সুপ্ততাপ শোষণ করে (Q ধনাত্মক)। এনট্রপির পরিবর্তন ΔS = QT, যেহেতু Q ধনাত্মক ও T ধনাত্মক (কেলভিন স্কেলে), তাই ΔS ধনাত্মক হবে। -
১৭৫
ধীরে ধীরে সংঘটিত সমোষ্ণ ও রুদ্ধতাপীয় পরিবর্তনে এনট্রপির পরিবর্তন ΔS কত?
- ক ΔS = 0
- খ ΔS > 0
- গ ΔS < 0
- ঘ ওপরের সবগুলো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ΔS = 0
কোনো প্রক্রিয়া অত্যন্ত ধীরে (আদর্শভাবে প্রায়-স্থিতিশীল তথা প্রত্যাবর্তীভাবে) সংঘটিত হলে - তা সমোষ্ণ হোক বা রুদ্ধতাপীয় - সামগ্রিক এনট্রপির পরিবর্তন শূন্য হয় (ΔS = 0); এটিই প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার সংজ্ঞাগত বৈশিষ্ট্য। -
১৭৬
একটি আদর্শ গ্যাস একটি তাপ অন্তরকের আবরণযুক্ত দৃঢ় পাত্রে শূন্য মাধ্যমে প্রসারিত হলো। ফলে নিম্নের কোনটি ঘটে?
- ক অন্তস্থ 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) অন্তস্থ 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)। -
১৭৭
দ্বি-পরমাণু গ্যাসের ক্ষেত্রে Cp ও Cv-এর অনুপাত কত?
- ক 1.67
- খ 1.53
- গ 1.41
- ঘ 1.33
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.41
দ্বি-পরমাণু গ্যাসের স্বাধীনতার মাত্রা f = 5 (৩টি ট্রান্সলেশনাল + ২টি রোটেশনাল)। γ = CpCv = 1 + 2f = 1 + 25 = 1.4 ≈ 1.41। -
১৭৮
PV = ধ্রুবক, সমীকরণটি কোন প্রক্রিয়াকে সমর্থন করে?
- ক সমোষ্ণ
- খ সমআয়তন
- গ সমচাপ
- ঘ রুদ্ধতাপ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) সমোষ্ণ
PV = ধ্রুবক - এটি বয়েলের সূত্রের রূপ, যা স্থির তাপমাত্রায় প্রযোজ্য (এখানে কোনো γ সূচক নেই, তাই এটি রুদ্ধতাপীয় PVγ = ধ্রুবক থেকে ভিন্ন)। সুতরাং সমীকরণটি সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়াকে সমর্থন করে। -
১৭৯
তাপমাত্রা স্থির রেখে যে তাপগতীয় প্রক্রিয়ায় কিছু পরিমাণ গ্যাসকে সংকোচন ও প্রসারণ করা হয়, সে প্রক্রিয়াকে কী বলে?
- ক সমচাপ
- খ রুদ্ধতাপীয়
- গ সমোষ্ণ
- ঘ সম-আয়তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমোষ্ণ
যে প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা স্থির রেখে গ্যাসের সংকোচন-প্রসারণ ঘটানো হয়, তাকে সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়া বলে। -
১৮০
127°C তাপমাত্রায় কোনো নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাস হঠাৎ সংকুচিত হয়ে 13 আয়তন লাভ করে। তাপমাত্রার পরিবর্তন কত? (γ = 1.40)
- ক 620.74°C
- খ 347.74°C
- গ 226.74°C
- ঘ 127°C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 347.74°C
হঠাৎ সংকোচন মানে রুদ্ধতাপীয় (Q = 0) প্রক্রিয়া। T1 = 127 + 273 = 400 K, V1V2 = 3 (আয়তন 13 হয়েছে)। রুদ্ধতাপীয় সম্পর্ক: T2 = T1×(V1V2)γ−1 = 400×30.4 = 400×1.5518 ≈ 620.74 K। এটিকে সেলসিয়াসে রূপান্তর করলে T2 = 620.74 − 273 = 347.74°C। (620.74 কেলভিনে চূড়ান্ত তাপমাত্রা হলেও প্রশ্নে যেহেতু প্রাথমিক তাপমাত্রা °C-এ দেওয়া, চূড়ান্ত উত্তরও °C-এ প্রকাশ করা হয়।)
ইসহাক স্যার ধাঁচে পরীক্ষা দাও
এই প্রতিষ্ঠানের প্রশ্ন দিয়েই এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।