পদার্থের গাঠনিক ধর্ম — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ১ম পত্রের ৭ম অধ্যায়। এখানে ৬৮৮টি 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।
-
৪৬১
একক ক্ষেত্রফল এবং 2×1011 Nm−2 ইয়ং গুণাঙ্ক বিশিষ্ট ইস্পাতের তারের দৈর্ঘ্য 1 m। তার টেনে 1 mm প্রসারিত করলে কত জুল কাজ সম্পন্ন হবে?
- ক 10 J
- খ 103 J
- গ 105 J
- ঘ 107 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 105 J
এখানে, Y = 2 × 1011 Nm−2, A = 1 m2, L = 1 m, ΔL = 1 mm = 10−3 m
কাজ W = (12)F·ΔL = (12)(YAΔLL)ΔL = YA(ΔL)22L
W = 2 × 1011 × 1 × 10−62 × 1 = 105 J -
৪৬২
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে বস্তুর বর্ধন পীড়ন ও বর্ধন বিকৃতির অনুপাত হচ্ছে-
- ক দুটোর গুণফল
- খ আয়তন গুণাঙ্ক
- গ ইয়ং-এর গুণাঙ্ক
- ঘ পয়সনের অনুপাত
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ইয়ং-এর গুণাঙ্ক
স্থিতিস্থাপক সীমার মধ্যে বর্ধন পীড়ন ও বর্ধন বিকৃতির অনুপাতই ইয়ং-এর গুণাঙ্ক (হুকের সূত্র: পীড়ন ∝ বিকৃতি)।
Y = FAlL = FLAl, একক N m−2, মাত্রা ML−1T−2।
আয়তন গুণাঙ্ক B = আয়তন পীড়ন/আয়তন বিকৃতি, দৃঢ়তার গুণাঙ্ক η = কৃন্তন পীড়ন/কৃন্তন বিকৃতি; এদেরও একক N m−2।
পয়সনের অনুপাত σ = পার্শ্ব বিকৃতি/দৈর্ঘ্য বিকৃতি, এটি একক ও মাত্রাহীন। -
৪৬৩
Stainless steel এর steel ছাড়া আর কী থাকে?
- ক Chromium
- খ Vanadium
- গ Nickel
- ঘ Manganese
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Chromium
Stainless steel = ইস্পাত (লোহা + কার্বন) + কমপক্ষে 10.5% ক্রোমিয়াম; ক্রোমিয়াম পৃষ্ঠে Cr2O3-এর পাতলা অদৃশ্য স্তর তৈরি করে, তাই মরিচা পড়ে না।
সাধারণ গঠন (188 স্টেইনলেস স্টিল): ≈ 18% Cr, 8% Ni, নিকেল সহায়ক উপাদান, কিন্তু মূল ও অপরিহার্য উপাদান ক্রোমিয়াম।
ভ্যানাডিয়াম, ম্যাঙ্গানিজ অন্য ধরনের সংকর ইস্পাতে (টুল স্টিল, হ্যাডফিল্ড স্টিল) যোগ করা হয়। অন্যান্য সংকর: পিতল (Cu + Zn), কাঁসা/ব্রোঞ্জ (Cu + Sn), ডুরালুমিন (Al + Cu + Mg + Mn)। -
৪৬৪
প্রতিটি 10−4 m ব্যাসবিশিষ্ট পানির 1000 টি ক্ষুদ্র ফোঁটা মিলে একটি বৃহৎ ফোঁটা তৈরি করল। বৃহৎ ফোঁটার ব্যাসার্ধ কত?
- ক 5×10−4 m
- খ 110 m
- গ 10−2 m
- ঘ 10×10−4 m
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5×10−4 m
এখানে, ক্ষুদ্র ফোঁটার ব্যাস = 10−4 m ⇒ r = 5 × 10−5 m, n = 1000
আয়তন সংরক্ষণ: (43)πR3 = n × (43)πr3 ⇒ R = n1/3 r = (1000)1/3 × 5 × 10−5 = 10 × 5 × 10−5 = 5 × 10−4 m -
৪৬৫
'কর্পূরের পানিতে নাচা' পদার্থের কোন ধর্মের জন্য ঘটে?
- ক তলটান
- খ স্থিতিস্থাপকতা
- গ পরিবাহিতা
- ঘ সান্দ্রতা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তলটান
কর্পূর পানিতে ধীরে ধীরে দ্রবীভূত হয়ে যে পাশে বেশি দ্রবীভূত হয় সেখানে পানির পৃষ্ঠটান কমে যায়; অন্য পাশের বেশি পৃষ্ঠটান কর্পূরের টুকরোকে টেনে নেয়। অসম দ্রবীভবনে টানের দিক বদলাতে থাকে, তাই কর্পূর নাচে।
পৃষ্ঠটান T = FL, একক N m−1 বা J m−2, মাত্রা MT−2; তাপমাত্রা বাড়লে কমে, সাবান/ডিটারজেন্ট মেশালে কমে, লবণ মেশালে বাড়ে।
পৃষ্ঠটানের অন্য উদাহরণ: বৃষ্টির ফোঁটা গোলাকার, পানিতে সুই ভাসা, কৈশিক নলে পানি ওঠা (h = 2T cosθrρg)।
সান্দ্রতা তরলের স্তরের আপেক্ষিক গতিতে বাধা (F = ηA dvdx), স্থিতিস্থাপকতা বিকৃতির পর আকার ফিরে পাওয়ার ধর্ম। -
৪৬৬
তরলের পৃষ্ঠটানের উপর নিচের কোনটির প্রভাব নেই?
- ক তাপমাত্রা
- খ চাপ
- গ দূষিতকরণ
- ঘ দ্রবীভূত বস্তুর উপস্থিতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চাপ
পৃষ্ঠটান তরল পৃষ্ঠের একক দৈর্ঘ্যে লম্বভাবে ক্রিয়াশীল টান বল, T = FL, একক Nm−1, মাত্রা MT−2; এটি পৃষ্ঠশক্তি/ক্ষেত্রফল (Jm−2)-এর সমান।
তাপমাত্রা বাড়লে পৃষ্ঠটান কমে, সংকট তাপমাত্রায় শূন্য হয়; দূষণ (তেল, ধুলা, সাবান) পৃষ্ঠটান কমায়; দ্রবীভূত বস্তু পৃষ্ঠটান বদলায়, লবণ বাড়ায়, ডিটারজেন্ট/অ্যালকোহল কমায়।
তরলের উপর চাপ বা তরলের পরিমাণ/পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল পৃষ্ঠটানের উপর কার্যত কোনো প্রভাব ফেলে না; পৃষ্ঠের উপরের মাধ্যমের প্রকৃতি সামান্য প্রভাব ফেলে।
সংশ্লিষ্ট সূত্র: কৈশিক নলে উত্থান h = 2T cosθrρg; বুদবুদের ভেতরে অতিরিক্ত চাপ 4Tr (সাবানের বুদবুদ), 2Tr (তরল ফোঁটা)। -
৪৬৭
ব্লটিং পেপার কোন ধর্মের জন্য পানি শুষে নেয়?
- ক সান্দ্রতার ক্রিয়ায়
- খ পৃষ্ঠশক্তির ক্রিয়ায়
- গ কৈশিক ক্রিয়ায়
- ঘ পৃষ্ঠটানের ক্রিয়ায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কৈশিক ক্রিয়ায়
সরু নলে (কৈশিক নলে) তরলের উপরে ওঠা বা নিচে নামাকে কৈশিক ক্রিয়া বলে; এর মূল কারণ পৃষ্ঠটান ও তরল-কঠিনের আসঞ্জন বল।
ব্লটিং পেপার, তোয়ালে, কাগজ, মাটি, গাছের কাণ্ডে অসংখ্য সূক্ষ্ম ছিদ্র/নল থাকে, কৈশিক ক্রিয়ায় পানি এদের মধ্যে উঠে যায়।
কৈশিক উত্থান h = 2T cosθrρg; স্পর্শ কোণ θ < 90° (পানি-কাচ) হলে তরল ওঠে, θ > 90° (পারদ-কাচ) হলে নামে।
নলের ব্যাসার্ধ r যত ছোট, উত্থান তত বেশি; ল্যাম্পের সলতেতে তেল ওঠাও কৈশিক ক্রিয়া। -
৪৬৮
সর্বাপেক্ষা স্থিতিস্থাপক বস্তু কোনটি?
- ক তামা
- খ লোহা
- গ কোয়ার্টজ
- ঘ কাঠ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোয়ার্টজ
যে বস্তুর বিকৃতি সৃষ্টিতে বেশি পীড়ন লাগে ও বল সরালে সম্পূর্ণ পূর্বাবস্থায় ফেরে, তা বেশি স্থিতিস্থাপক। কোয়ার্টজ ও ফসফর ব্রোঞ্জ প্রায় পূর্ণ স্থিতিস্থাপক, কোয়ার্টজ সর্বাপেক্ষা স্থিতিস্থাপক।
ইয়ং গুণাঙ্ক Y = পীড়ন/বিকৃতি; বেশি Y মানে বেশি স্থিতিস্থাপক। ইস্পাত (2 × 1011 Pa) রাবারের (107 Pa) চেয়ে বেশি স্থিতিস্থাপক।
রাবার সহজে বিকৃত হয় বলে কম স্থিতিস্থাপক; কাদামাটি, ভেজা মাটি পূর্ণ অস্থিতিস্থাপক (plastic)।
স্থিতিস্থাপক সীমার বাইরে পীড়ন দিলে বস্তু স্থায়ীভাবে বিকৃত হয়। -
৪৬৯
যদি স্পর্শ কোণ 90° এর কম হয়, তবে তরলের পৃষ্ঠ কেমন হবে?
- ক উত্তল
- খ অবতল
- গ সমতলাবতল
- ঘ সমতলোত্তল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অবতল
স্পর্শ কোণ θ < 90° হলে তরল কঠিন পদার্থকে ভেজায় ও তরলপৃষ্ঠ অবতল (concave) হয়; কৈশিক নলে তরল উপরে ওঠে। যেমন কাচ-পানি, θ ≈ 8°।
θ > 90° হলে তরল ভেজায় না, পৃষ্ঠ উত্তল হয়, কৈশিক নলে তরল নিচে নামে। যেমন কাচ-পারদ, θ ≈ 139°।
θ = 90° হলে পৃষ্ঠ সমতল থাকে, কৈশিক ক্রিয়া হয় না (রুপার পাত্রে পানি)।
কৈশিক উত্থান h = 2T cos θrρg, θ < 90° হলে cos θ ধনাত্মক, h ধনাত্মক। -
৪৭০
কোয়ার্টজ কোন ধরনের বস্তু?
- ক অসমদিক ধর্মী
- খ সমদিক ধর্মী
- গ পূর্ণ স্থিতিস্থাপক
- ঘ প্লাস্টিক বস্তু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অসমদিক ধর্মী
কোয়ার্টজ (SiO2) একটি কেলাসিত কঠিন পদার্থ, এর ধর্ম (তাপ পরিবাহিতা, প্রতিসরাঙ্ক, স্থিতিস্থাপকতা) বিভিন্ন দিকে বিভিন্ন হয়, তাই এটি অসমদিক ধর্মী (anisotropic)।
কোয়ার্টজে দ্বৈত প্রতিসরণ ঘটে; ফ্লিন্ট, কাচ, রাবার প্রভৃতি অকেলাসিত পদার্থ সমদিক ধর্মী (isotropic)।
কোয়ার্টজ প্রায় পূর্ণ স্থিতিস্থাপক আচরণ করে বলে ঘড়ি ও অসিলেটরে ব্যবহৃত হয়, তবে প্রশ্নে চাওয়া মূল শ্রেণিবিভাগ হলো অসমদিক ধর্মী। -
৪৭১
ন্যূনতম যে ভারে বস্তু ছিঁড়ে যায়-
- ক ভঙ্গুর ভার
- খ অসহ ভার
- গ ভঙ্গুর ও অসহ ভার
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) অসহ ভার
তারের উপর ভার ক্রমে বাড়ালে স্থিতিস্থাপক সীমা পার হয়ে একসময় তার ছিঁড়ে যায়; ন্যূনতম যে ভারে তার ছিঁড়ে যায় তাকে অসহ ভার (breaking weightload) বলে।
অসহ ভারকে তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল দিয়ে ভাগ করলে পাওয়া যায় অসহ পীড়ন (breaking stress), একক N m−2।
অসহ পীড়ন পদার্থের ধর্ম, তারের দৈর্ঘ্য বা ক্ষেত্রফলের উপর নির্ভর করে না; অসহ ভার ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক।
ভঙ্গুর বস্তু (কাচ, ঢালাই লোহা) স্থিতিস্থাপক সীমা পার হওয়ার প্রায় সাথে সাথেই ভেঙে যায়। -
৪৭২
স্পর্শ কোণ নির্ভর করে-
- ক কঠিন ও তরলের প্রকৃতির উপর
- খ তরলের উপস্থিত মাধ্যমের উপর
- গ কঠিন ও তরলের বিশুদ্ধতার উপর
- ঘ উপরের সবগুলোর উপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) উপরের সবগুলোর উপর
কঠিন ও তরলের স্পর্শবিন্দু থেকে তরল পৃষ্ঠে অঙ্কিত স্পর্শক এবং তরলের ভিতরে কঠিন পৃষ্ঠের মধ্যবর্তী কোণই স্পর্শ কোণ।
এটি নির্ভর করে কঠিন ও তরলের প্রকৃতি, তরলের উপরের মাধ্যম (বায়ু বা অন্য তরল), কঠিন ও তরলের বিশুদ্ধতা এবং তাপমাত্রার উপর।
বিশুদ্ধ পানি-কাচে স্পর্শ কোণ প্রায় 0° (তরল কাচকে ভেজায়), পারদ-কাচে প্রায় 140° (স্থূলকোণ, ভেজায় না)।
স্পর্শ কোণ 90° এর কম হলে কৈশিক নলে তরল উপরে ওঠে, বেশি হলে নিচে নামে; h = 2T cosθrρg। -
৪৭৩
বিভিন্ন পদার্থের অণুগুলোর মধ্যে পারস্পরিক আকর্ষণ বলকে বলে-
- ক সংসক্তি বল
- খ আণবিক পরাশক্তি
- গ আসঞ্জন বল
- ঘ আসঞ্জন শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) আসঞ্জন বল
একই পদার্থের অণুগুলোর মধ্যকার আকর্ষণ বল সংসক্তি বল (cohesive force); বিভিন্ন পদার্থের অণুর মধ্যকার আকর্ষণ বল আসঞ্জন বল (adhesive force)।
পানি-কাঁচে আসঞ্জন > সংসক্তি, তাই পানি কাঁচকে ভেজায়, স্পর্শ কোণ সূক্ষ্ম, পৃষ্ঠ অবতল, কৈশিক নলে উপরে ওঠে।
পারদ-কাঁচে সংসক্তি > আসঞ্জন, তাই পারদ কাঁচকে ভেজায় না, স্পর্শ কোণ স্থূল, পৃষ্ঠ উত্তল।
পৃষ্ঠটানের কারণ সংসক্তি বল; আঠা বা রঙ লেগে থাকার কারণ আসঞ্জন বল। -
৪৭৪
পয়সনের অনুপাতের সঠিক সীমা কোনটি?
- ক 1 হতে 2 এর মধ্যে
- খ −1 হতে 12 এর মধ্যে
- গ 1 হতে +1 এর মধ্যে
- ঘ −12 হতে 1 এর মধ্যে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) −1 হতে 12 এর মধ্যে
পয়সনের অনুপাত σ = পার্শ্ব বিকৃতি/দৈর্ঘ্য বিকৃতি = dDlL; একক ও মাত্রাহীন।
তাত্ত্বিক সীমা −1 < σ < 12 (আয়তন গুণাঙ্ক B = Y3(1 − 2σ) ও কৃন্তন গুণাঙ্ক η = Y2(1 + σ) ধনাত্মক থাকার শর্ত থেকে)।
বাস্তবে সাধারণ পদার্থের σ 0.2–0.4 (ইস্পাত 0.28, রাবার প্রায় 0.5, কর্ক প্রায় 0); σ = 0.5 হলে আয়তন অপরিবর্তিত থাকে। -
৪৭৫
পারদ ও কাঁচের মধ্যবর্তী স্পর্শ কোণ কত?
- ক 104°
- খ 14°
- গ 140°
- ঘ 40°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 140°
কঠিন ও তরলের স্পর্শবিন্দুতে তরল পৃষ্ঠের স্পর্শক ও কঠিন পৃষ্ঠের মধ্যবর্তী কোণ (তরলের ভেতর দিয়ে মাপা) হলো স্পর্শ কোণ।
পারদ কাঁচকে ভেজায় না, স্পর্শ কোণ স্থূল, প্রায় 140° (কোনো বইয়ে 138°-139°); কৈশিক নলে পারদ অবনমিত হয়, পৃষ্ঠ উত্তল।
বিশুদ্ধ পানি ও কাঁচের স্পর্শ কোণ প্রায় 0° (সাধারণ পানি ও কাঁচে 8°); পানি কাঁচকে ভেজায়, কৈশিক নলে উপরে ওঠে, পৃষ্ঠ অবতল।
স্পর্শ কোণ 90°-এর কম হলে তরল কঠিনকে ভেজায়, বেশি হলে ভেজায় না; কৈশিক উত্থান h = 2T cosθrρg। -
৪৭৬
0.20 mm ব্যাসের নল দিয়ে 50 cm/s বেগে পানি প্রবাহিত হচ্ছে। পানির সান্দ্রতা 5 × 10−3 poise হলে প্রবাহের রেনল্ড সংখ্যা কত?
- ক 110
- খ 50
- গ 60
- ঘ 100
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 100
এখানে, r = 0.10 mm = 10−4 m, v = 50 cm/s = 0.5 m/s, η = 5 × 10−3 poise = 5 × 10−4 Pa·s, ρ = 1000 kg/m3
NR = ρvrη = 1000 × 0.5 × 10−45 × 10−4 = 100
NR < 2000, তাই প্রবাহ ধারারেখ। -
৪৭৭
সাবানের পৃষ্ঠটান পানি অপেক্ষা-
- ক বেশি
- খ কম
- গ সমান
- ঘ কোনটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কম
বিশুদ্ধ পানির পৃষ্ঠটান 20°C-এ প্রায় 72 × 10−3 N/m; সাবান বা ডিটারজেন্ট মেশালে তা কমে প্রায় 25–30 × 10−3 N/m হয়।
সাবান পৃষ্ঠসক্রিয় পদার্থ (surfactant), এর অণু পানির পৃষ্ঠে জমে অণুর সংসক্তি বল কমায়; তাই সাবান-পানি কাপড়ের সূক্ষ্ম ছিদ্রে সহজে ঢোকে ও বড় বুদবুদ তৈরি হয়।
পৃষ্ঠটান তাপমাত্রা বাড়লে কমে, দ্রবীভূত অজৈব লবণে (NaCl) বাড়ে; পারদের পৃষ্ঠটান পানির প্রায় 6–7 গুণ।
সাবানের বুদবুদের ভিতরের অতিরিক্ত চাপ P = 4Tr (দুটি পৃষ্ঠ), তরল ফোঁটায় P = 2Tr। -
৪৭৮
নিচের কোনটি স্থিতিস্থাপকতার জন্য সঠিক সমীকরণ?
- ক Y = pVv
- খ W = dL′DL
- গ η = FAθ
- ঘ σ = MgLπr2L
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) η = FAθ
দৃঢ়তার গুণাঙ্ক η = (কৃন্তন পীড়ন)/(কৃন্তন বিকৃতি) = FAθ = FAθ, θ কৃন্তন কোণ (রেডিয়ান)।
ইয়ং গুণাঙ্ক Y = (দৈর্ঘ্য পীড়ন)/(দৈর্ঘ্য বিকৃতি) = FAlL = FLAl = MgLπr2l; আয়তন গুণাঙ্ক B = FAvV = pVv।
পয়সনের অনুপাত σ = (পার্শ্ব বিকৃতি)/(দৈর্ঘ্য বিকৃতি) = dDlL = dLDl, এককহীন, তাত্ত্বিক সীমা −1 থেকে 0.5।
তিনটি গুণাঙ্কের একক Nm−2, মাত্রা ML−1T−2; স্থিতিস্থাপক শক্তি = 12 × পীড়ন × বিকৃতি × আয়তন। -
৪৭৯
SI পদ্ধতিতে পীড়নের একক কোনটি ?
- ক Nm−2
- খ Nm
- গ Nm−1
- ঘ mN
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Nm−2
SI পদ্ধতিতে পীড়নের একক Nm−2 যাকে প্যাসকেল (Pa) বলে।
পীড়ন = বলক্ষেত্রফল, তাই একক N/m2 = Nm−2; মাত্রা [ML−1T−2]।
চাপ ও স্থিতিস্থাপক গুণাঙ্কের (Y, K, n) এককও Nm−2।
Nm কাজ বা টর্কের একক, Nm−1 পৃষ্ঠটান বা স্প্রিং ধ্রুবকের একক। -
৪৮০
একটি স্টিলের তারের তাপমাত্রা বাড়লে ইয়ং-এর গুনাংক-
- ক হ্রাস পাবে
- খ প্রথমে বৃদ্ধি পেয়ে পরে কমবে
- গ বৃদ্ধি পাবে
- ঘ একই থাকবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) হ্রাস পাবে
ইয়ং-এর গুণাংক Y = FAΔLL = দৈর্ঘ্য পীড়ন/দৈর্ঘ্য বিকৃতি; একক Nm−2, মাত্রা ML−1T−2।
তাপমাত্রা বাড়লে ধাতুর পরমাণুগুলোর আন্তঃআণবিক বল দুর্বল হয়, তাই একই পীড়নে বিকৃতি বেশি হয়, Y হ্রাস পায়।
Y পদার্থের উপাদান ও তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে, তারের দৈর্ঘ্য বা ব্যাসের উপর নয়।
ইস্পাতের Y ≈ 2 × 1011 Nm−2, যা তামা বা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে বেশি।
পদার্থের গাঠনিক ধর্ম নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।