তাপগতিবিদ্যা — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ১ম অধ্যায়। এখানে ৭৪৭টি 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।
৭৪৭ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ১
পাতা ১৮/৩৮
-
৩৪১
গৃহীত তাপ Q1 এবং বর্জিত তাপ Q2 হলে তাপীয় ইঞ্জিনের দক্ষতা-
- ক η = 1- Q1 Q2
- খ η = 1- Q2 Q1
- গ η = 1- Q2 Q1
- ঘ η = 1+ Q1 Q2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) η = 1- Q2 Q1
তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 - Q2Q1 (Q₁=গৃহীত তাপ, Q₂=বর্জিত তাপ)। -
৩৪২
একটি কার্যকৃত সহগ K = 2.51 এটি ঠাণ্ডা প্রকোষ্ঠ চক্রে 500J তাপ অপসারণ কর প্রতি চক্রে সরবরাহকৃত কাজ কত হবে?
- ক 1250 J
- খ 502.5 J
- গ 500 J
- ঘ 200 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 200 J
কার্যকৃত সহগ K = Q2W ⇒ W = Q2K = 5002.51 ≈ 200 J। -
৩৪৩
তাপ ইঞ্জিন একটি যন্ত্র যা রূপান্তর করে-
- ক যান্ত্রিক শক্তিকে তাপ শক্তিতে
- খ তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে
- গ রাসায়নিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে
- ঘ তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে
তাপ ইঞ্জিন তাপ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে। -
৩৪৪
একটি তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা হচ্ছে-
- ক η = WQ1
- খ η = Q1W
- গ η = W × Q1
- ঘ η = W × Q2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) η = WQ1
তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা η = WQ1 (কৃতকাজ / গৃহীত তাপ)। -
৩৪৫
কার্নো চক্রের ১ম ধাপের ক্ষেত্রে নিচের কোনটি সঠিক?
- ক তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়
- খ তাপমাত্রা স্থির থাকে
- গ অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পায়
- ঘ তাপ বর্জিত হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা স্থির থাকে
কার্নো চক্রের ১ম ধাপ হলো সমোষ্ণ প্রসারণ, যেখানে তাপমাত্রা স্থির থেকে তাপ গৃহীত হয়। -
৩৪৬
একটি তাপ ইঞ্জিন সম্পর্কে ধারণা পাই- i. এর দক্ষতা উৎস ও তাপগ্রাহকের তাপমাত্রার ওপর নির্ভর করে ii. এর দক্ষতা কখনও 100% হতে পারে না iii. এটি শীতল উৎস থেকে তাপ উষ্ণ পরিবেশে স্থানান্তর করে নিচের কোনটি সঠিক?
- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i ও ii
তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা উৎস ও তাপগ্রাহকের তাপমাত্রার ওপর নির্ভর করে (i সঠিক) এবং কখনো 100% হতে পারে না (ii সঠিক); কিন্তু এটি উষ্ণ থেকে শীতল দিকে তাপ প্রবাহিত করে কাজ করে, উল্টোটা নয় (iii ভুল — ওটি রেফ্রিজারেটরের কাজ)। তাই: i ও ii। -
৩৪৭
১৬ 8 এবং ১৬ 9 নং একটি কার্নো ইঞ্জিন 600 K তাপমাত্রার তাপ উৎস থেকে 1200 J তাপ গ্রহণ করে এবং তাপ গ্রাহকে 300 J তাপ বর্জন করে। তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা কত?
- ক 150 K
- খ 300 K
- গ 600 K
- ঘ 2400 K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 150 K
কার্নো ইঞ্জিনে T2T1 = Q2Q1 ⇒ T₂ = T₁× Q2Q1 = 600× 3001200 = 150 K। -
৩৪৮
নিচের 1 ঙ 10 ও 1 ঙ 11 নং একটি তাপ ইঞ্জিন 3278° C তাপমাত্রায় 500 J তাপ গ্রহণ করে এবং 27° C তাপমাত্রায় তাপ বর্জন করে। কিছু সময় পর তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 177°C-এ উন্নীত হয়। ইঞ্জিন কর্তৃক সম্পাদিত কাজের পরিমাণ কত?
- ক 1500 J
- খ 1000 J
- গ 500 J
- ঘ 250 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 250 J
(দ্রষ্টব্য: উৎসের তাপমাত্রা "3278° C" সম্ভবত মুদ্রণ-ত্রুটিতে "327° C" থেকে হয়েছে — সংশোধিত মান দিয়ে হিসাব একটি অপশনের সাথে নিখুঁতভাবে মিলে যায়) T₁=327+273=600K, T₂=27+273=300K। η=1- 300600=50%। কাজ W=η×Q₁=0.5×500=250 J। -
৩৪৯
127° C এবং 427° C তাপমাত্রার মধ্যে কার্যরত একটি ইঞ্জিনের সম্ভাব্য সর্বোচ্চ দক্ষতা কত হবে?
- ক 23.62%
- খ 42.86%
- গ 50%
- ঘ 70.25%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 42.86%
সর্বোচ্চ (কার্নো) দক্ষতা η = 1- 400700 ≈ 42.86% (127° C=400K, 427° C=700K)। -
৩৫০
একটি রেফ্রিজারেটরের কর্মসম্পাদন সহগ হলো 4.6। ঠাণ্ডা প্রকোষ্ঠ থেকে প্রতি চক্রে 250 J তাপ অপসারণ করলে প্রতি চক্রে কৃতকাজের পরিমাণ কত?
- ক 46 J
- খ 48 J
- গ 50 J
- ঘ 54 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 54 J
কার্যসম্পাদন সহগ K= QW ⇒ W= QK= 2504.6 ≈ 54 J। -
৩৫১
-৪°C এবং 27° C তাপমাত্রার মধ্যে ক্রিয়ারত একটি হিমায়কের সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ কত?
- ক 8.57
- খ 7.57
- গ 2.132
- ঘ 0.469
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 8.57
সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ K = TcTh-Tc = 26931 ≈ 8.57 (Tc=-4+273=269K, Th=27+273=300K)। -
৩৫২
কার্নো চক্রের কোন ধাপে তাপ গৃহীত হয়?
- ক প্রথম
- খ দ্বিতীয়
- গ তৃতীয়
- ঘ চতুর্থ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রথম
কার্নো চক্রের ১ম ধাপে (সমোষ্ণ প্রসারণ) তাপ গৃহীত হয়। -
৩৫৩
একটি কার্নো ইঞ্জিন 237° C এবং 139° C তাপমাত্রায় কার্যরত। উচ্চতাপমাত্রায় এটি 2.54×106 J তাপ শোষণ করে, প্রতি সাইকেলে ইঞ্জিনটি কী পরিমাণ কাজ করছে?
- ক 50.4×104 J
- খ 450 kJ
- গ 4.8×104 J
- ঘ 488 kJ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 488 kJ
η=1- 412510≈0.192। W=η×Q₁=0.192×2.54×10⁶≈488×10³ J = 488 kJ। -
৩৫৪
কার্নো ইঞ্জিনের চতুর্থ ধাপে তাপ-
- ক গ্রহণ করে
- খ বর্জন করে
- গ গ্রহণ ও বর্জন উভয়েই হতে পারে
- ঘ গ্রহণ ও বর্জন কোনোটিই হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) গ্রহণ ও বর্জন কোনোটিই হয় না
কার্নো চক্রের চতুর্থ ধাপ (রুদ্ধতাপীয় সংকোচন) এ কোনো তাপ গ্রহণ বা বর্জন হয় না (Q=0)। -
৩৫৫
কার্নোচক্রের চতুর্থ ধাপে নিচের কোনটি স্থির থাকে?
- ক চাপ
- খ আয়তন
- গ তাপমাত্রা
- ঘ এনট্রপি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) এনট্রপি
রুদ্ধতাপীয় (প্রত্যাবর্তী) ধাপে এনট্রপি অপরিবর্তিত থাকে। -
৩৫৬
একটি কার্নো চক্র প্রাথমিক 327°C তাপমাত্রায় কাজ সম্পন্ন করে। প্রতিটি ধাপে সংকোচন বা প্রসারণের অনুপাত 1:6 হলে কার্নো চক্রের সর্বনিম্ন তাপমাত্রা এবং দক্ষতা যথাক্রমে
[দেওয়া আছে: γ = 1.4]- ক 0 K, 28%
- খ 287.012 K, 50.21%
- গ 393.52 K, 15.21%
- ঘ 293.056 K, 51.16%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 293.056 K, 51.16%
রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে (অনুপাত 1:6, γ=1.4): T_নিম্ন=600×(1/6)^0.4≈293.06K। দক্ষতা η=1- 293.06600≈51.16%। -
৩৫৭
এনট্রপির SI একক কী?
- ক JK-1
- খ JK
- গ J-1 K
- ঘ J-1 K-1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) JK-1
এনট্রপি S = তাপ/তাপমাত্রা, তাই এর SI একক J K⁻¹। -
৩৫৮
0.01 kg পানিকে 0°C থেকে 10° C উত্তপ্ত করা হলো। এনট্রপির পরিবর্তন হলে-
- ক 3.5 JK-1
- খ 4.5 JK-1
- গ 2.5 JK-1
- ঘ 1.5 JK-1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 1.5 JK-1
ΔS = mc·ln T2T1 = 0.01×4200×ln 283273 ≈ 1.5 J K⁻¹। -
৩৫৯
বিবৃতিগুলো লক্ষ্য করো; i. যে সিস্টেম পরিবেশের সাথে শুধু শক্তি বিনিময় করতে পারে ভর বিনিময় করতে পারে না তাকে বিচ্ছিন্ন সিস্টেম বলে ii. কোনো নির্দিষ্ট পরিমাণ তাপশক্তিকে সম্পূর্ণরূপে যান্ত্রিকশক্তিতে রূপান্তরে সক্ষম এমন যন্ত্র নির্মাণ সম্ভব নয় iii. কোনো সিস্টেমের শক্তি রূপান্তরের অক্ষমতাকে এনট্রপি বলে 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: খ) ii ও iii
"কোনো তাপশক্তিকে সম্পূর্ণ যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরের যন্ত্র নির্মাণ সম্ভব নয়" — দ্বিতীয় সূত্রের বিবৃতি (ii সঠিক); শক্তি রূপান্তরের অক্ষমতাকে এনট্রপি বলা হয় (iii সঠিক)। তবে (i)-এ বর্ণিত সংজ্ঞাটি প্রকৃতপক্ষে বন্ধ সিস্টেমের, বিচ্ছিন্ন সিস্টেমের নয় (বিচ্ছিন্ন সিস্টেম ভর ও শক্তি কোনোটিই বিনিময় করে না) — তাই i ভুল। সঠিক: ii ও iii। -
৩৬০
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় এনট্রপি-
- ক বৃদ্ধি পায়
- খ কমে যায়
- গ কোনো পরিবর্তন হয় না
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কোনো পরিবর্তন হয় না
প্রত্যাবর্তী রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় এনট্রপির কোনো পরিবর্তন হয় না (আইসেনট্রপিক)।
তাপগতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।