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 ২০/৩৮
-
৩৮১
একটি বায়ুভর্তি টায়ার হঠাৎ ফেটে গেলে এই প্রক্রিয়াটিতে—
(i) কাজ সম্পন্ন হয়েছে
(ii) অভ্যন্তরীণ শক্তি ও তাপমাত্রা কমে গেছে
(iii) এনট্রপির পরিবর্তন হয়েছে
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
টায়ার ফেটে হঠাৎ প্রসারণে বায়ুমণ্ডলের বিরুদ্ধে কাজ সম্পন্ন হয় (i), রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে অভ্যন্তরীণ শক্তি ও তাপমাত্রা কমে যায় (ii), আর এটি একটি অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়া হওয়ায় এনট্রপির পরিবর্তন (বৃদ্ধি) ঘটে (iii) — তিনটিই সঠিক। -
৩৮২
একটি রেফ্রিজারেটর শীতল তাপাধার থেকে 450 J তাপ গ্রহণ করে উষ্ণ তাপাধারে 600 J তাপশক্তি বর্জন করে। রেফ্রিজারেটরটির কার্যসম্পাদন সহগ কত?
- ক 3
- খ 4
- গ 1.83
- ঘ 2.33
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3
K= QcoldW= 450600-450= 450150=3। -
৩৮৩
একটি কার্নো ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 50% যখন এর তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 27° C। ইঞ্জিনটির কর্মদক্ষতা 60% করতে উৎসের তাপমাত্রা কত বাড়াতে হবে?
- ক 60 K
- খ 120 K
- গ 150 K
- ঘ 160 K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 150 K
0.5=1- 300T1 ⇒ T₁=600K। দক্ষতা 60% করতে: 0.6=1- 300T1′ ⇒ T₁′=750K। বৃদ্ধি = 750-600=150K। -
৩৮৪
একটি সিস্টেমকে তিনটি অবস্থা A (20° C), B (80° C) ও C (80° C)-এর মধ্য দিয়ে নেওয়া হয়। যদি তিন অবস্থায় সিস্টেমটির অন্তঃস্থ শক্তি যথাক্রমে UA UB UC হয় তবে কোনটি সঠিক?
- ক UA = UB = UC
- খ UC = UB > UA
- গ UB < UC = UA
- ঘ UA = UB < UC
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) UC = UB > UA
A(20° C) থেকে B(80° C)-তে তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাওয়ায় U_B > U_A। আবার B ও C উভয় অবস্থাই 80° C-এ থাকায়, এবং আদর্শ গ্যাসের অন্তঃস্থ শক্তি শুধু তাপমাত্রার ফাংশন হওয়ায়, U_B = U_C। সুতরাং U_C = U_B > U_A। -
৩৮৫
যদি কোনো 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%
তাপ বর্জিত না হলে (Q₂=0), দক্ষতা 100%। -
৩৮৬
একটি স্থির বিন্দু পদ্ধতিতে তাপমাত্রা পরিমাপের মূলনীতি ব্যবহৃত হয় নিম্নের কোন স্কেলে?
- ক সেলসিয়াস
- খ রোমার
- গ কেলভিন
- ঘ ফারেনহাইট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কেলভিন
কেলভিন স্কেলে পানির ত্রৈধবিন্দুকে (Triple point, 273.16 K) একমাত্র স্থিরবিন্দু ধরে তাপমাত্রা পরিমাপ করা হয় (এক স্থিরবিন্দু পদ্ধতি); অন্যদিকে সেলসিয়াস, ফারেনহাইট, রোমার স্কেলে দুইটি স্থিরবিন্দু (বরফ বিন্দু ও স্টিম বিন্দু) ব্যবহার করা হয়। তাই এক স্থিরবিন্দু পদ্ধতির মূলনীতি ব্যবহৃত হয় কেলভিন স্কেলে। -
৩৮৭
কোন তাপমাত্রায় ফারেনহাইট ও কেলভিন স্কেলে একই পাঠ পাওয়া যায়?
- ক −40°
- খ 100°
- গ 287.13°
- ঘ 574.25°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 574.25°
F = K হওয়ার শর্তে (273 অফসেট ব্যবহার করে): K = (F−32)×59 + 273। F=K বসিয়ে সমাধান করলে: 9(F−273) = 5(F−32) ⇒ 9F − 2457 = 5F − 160 ⇒ 4F = 2297 ⇒ F = 574.25°। অর্থাৎ এই তাপমাত্রায় ফারেনহাইট ও কেলভিন স্কেলে একই পাঠ (574.25) পাওয়া যায়। -
৩৮৮
501.85°C তাপমাত্রার সমতুল্য থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রা কত?
- ক 775.91 K
- খ 774.85 K
- গ 775.00 K
- ঘ 228.85 K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 774.85 K
T(K) = t(°C) + 273 সূত্র অনুযায়ী (এই বইয়ের প্রথা অনুসারে 273 অফসেট ব্যবহৃত হয়): T = 501.85 + 273 = 774.85 K। -
৩৮৯
তিনটি সিস্টেম তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকলে তাদের নিচের কোন রাশিটি একই হবে?
- ক ভর
- খ তাপমাত্রা
- গ অন্তঃস্থ শক্তি
- ঘ বিভব শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা
তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র অনুযায়ী তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকা সিস্টেমসমূহের তাপমাত্রা পরস্পর সমান হয়— এটিই একমাত্র রাশি যা সাম্যাবস্থায় থাকা সব সিস্টেমের জন্য অভিন্ন থাকে (ভর, অভ্যন্তরীণ শক্তি বা বিভবশক্তি ভিন্ন ভিন্ন হতে পারে)। -
৩৯০
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র নিচের কোন দুটির মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে?
- ক বল ও শক্তি
- খ কাজ ও ক্ষমতা
- গ তাপ ও কাজ
- ঘ তাপ ও বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তাপ ও কাজ
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র (ΔQ = ΔU + ΔW) মূলত সিস্টেমে সরবরাহকৃত তাপ ও সিস্টেম কর্তৃক সম্পাদিত কাজের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে; এটি শক্তি সংরক্ষণ সূত্রের তাপগতীয় রূপ। -
৩৯১
কোনো সিস্টেম পরিবেশ থেকে 800 J তাপশক্তি শোষণ করায় এর অন্তস্থ শক্তি 500 J বৃদ্ধি পায়। সিস্টেম কর্তৃক পরিবেশের ওপর কৃত কাজের পরিমাণ কত?
- ক 200 J
- খ 400 J
- গ 1500 J
- ঘ 300 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 300 J
প্রথম সূত্র অনুযায়ী: ΔQ = ΔU + ΔW ⇒ ΔW = ΔQ − ΔU = 800 − 500 = 300 J। অর্থাৎ সিস্টেম পরিবেশের ওপর 300 J কাজ সম্পাদন করে। -
৩৯২
নিচের কোনগুলো তাপগতীয় চলক নির্দেশ করে?
- ক P, V, T, M
- খ P, T, V, U
- গ P, V, T, S
- ঘ P, V, T, Q
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) P, V, T, S
তাপগতীয় চলক (thermodynamic variablescoordinates) হলো সেসব রাশি যা সিস্টেমের অবস্থা নির্ধারণ করে এবং অবস্থা-অপেক্ষক (state function) — যেমন চাপ (P), আয়তন (V), তাপমাত্রা (T) ও এনট্রপি (S)। তাপ (Q) ও কাজ (W) পথ-নির্ভর রাশি, state function নয়, তাই এগুলো তাপগতীয় চলক নয়; আবার ভর (M) কোনো নির্দিষ্ট সিস্টেমের জন্য আগে থেকেই ধ্রুব ধরা হয়, তাই তা অবস্থা-নির্ণায়ক চলক হিসেবে গণ্য হয় না। সুতরাং সঠিক সেট হলো P, V, T, S। -
৩৯৩
যদি 2 cal তাপ সম্পূর্ণরূপে কাজে রূপান্তরিত হয় তবে কাজের পরিমাণ কত?
- ক 4.2 J
- খ 4.8 J
- গ 8.2 J
- ঘ 8.4 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8.4 J
তাপের যান্ত্রিক তুল্যাংক J = 4.2 Jcal অনুযায়ী, 1 cal = 4.2 J। সুতরাং 2 cal তাপ সম্পূর্ণ কাজে রূপান্তরিত হলে, কাজ W = 2 × 4.2 = 8.4 J। -
৩৯৪
নিচের কোন শক্তি অন্য শক্তিতে সহজে রূপান্তরিত হতে চায় না?
- ক শব্দ
- খ আলো
- গ তাপ
- ঘ তড়িৎ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তাপ
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী তাপ হলো সর্বনিম্ন মানের (নিম্নমানের) শক্তিরূপ — কোনো প্রক্রিয়ায় তাপকে সম্পূর্ণরূপে অন্য কোনো শক্তিতে (যেমন কাজে) রূপান্তর করা সম্ভব নয়, অথচ আলো, শব্দ বা তড়িৎ শক্তিকে অপেক্ষাকৃত সহজে ও প্রায় সম্পূর্ণরূপে তাপে (বা অন্য শক্তিতে) রূপান্তর করা যায়। তাই তাপ অন্য শক্তিতে সহজে রূপান্তরিত হতে চায় না। -
৩৯৫
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র নিচের কোনটির সংরক্ষণশীলতা নির্দেশ করে?
- ক চাপ
- খ শক্তি
- গ চার্জ
- ঘ ভর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শক্তি
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র শক্তি নিত্যতা সূত্রের তাপগতীয় রূপ — এটি বলে, সিস্টেমে সরবরাহকৃত তাপশক্তি সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি ও বাহ্যিক কাজ সম্পাদনে ব্যয় হয়, অর্থাৎ মোট শক্তি সৃষ্টি বা ধ্বংস হয় না, শুধু রূপান্তরিত হয়। তাই এই সূত্র শক্তির সংরক্ষণশীলতা নির্দেশ করে। -
৩৯৬
500 m উচ্চ জলপ্রপাতের তলদেশ ও শীর্ষ দেশের পানির তাপমাত্রার পার্থক্য কত হবে? (g = 10 ms−2, পানির আপেক্ষিক তাপ = 4200 Jkg−1K−1)
- ক 0.50°C
- খ 1.19°C
- গ 5.0°C
- ঘ 50°C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.19°C
পতনের ফলে বিভবশক্তি তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হয় ধরে নিলে: mgh = mcΔT ⇒ ΔT = ghc = (10 × 500)4200 = 50004200 ≈ 1.19°C। -
৩৯৭
শোষিত তাপ ΔQ = 700 J এবং সম্পাদিত কাজ ΔW = 200 J হলে কোনো সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি কত বৃদ্ধি পাবে?
- ক 900 J
- খ 700 J
- গ 600 J
- ঘ 500 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 500 J
প্রথম সূত্র অনুযায়ী: ΔQ = ΔU + ΔW ⇒ ΔU = ΔQ − ΔW = 700 − 200 = 500 J। -
৩৯৮
গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি নির্ভর করে কোন রাশির ওপর?
- ক চাপ
- খ তাপমাত্রা
- গ আয়তন
- ঘ এনট্রপি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা
নির্দিষ্ট পরিমাণ আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি U = (f2)nRT সূত্র অনুযায়ী কেবল পরম তাপমাত্রার (T) ওপর নির্ভরশীল; চাপ বা আয়তনের কোনো সরাসরি প্রভাব এর ওপর নেই। -
৩৯৯
একটি মোটর গাড়ির টায়ার 15°C তাপমাত্রায় 2 বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পাম্প করার সময় টায়ারটি হঠাৎ ফেটে গেল।
উদ্দীপকের চূড়ান্ত তাপমাত্রা কত?- ক −27°C
- খ −37°C
- গ −42°C
- ঘ −47°C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) −37°C
এখানে,
প্রাথমিক তাপমাত্রা, T1 = 15°C = (15 + 273) K = 288 K
প্রাথমিক চাপ, P1 = 2 atm
চূড়ান্ত চাপ, P2 = 1 atm (বায়ুমণ্ডলীয় চাপ)
বায়ুর জন্য, γ = 1.4
টায়ার হঠাৎ ফেটে যাওয়ায় প্রক্রিয়াটি রুদ্ধতাপীয়।
আমরা জানি,
T2 = T1(P2P1)(γ−1)/γ
বা, T2 = 288 × (12)0.4/1.4 = 288 × 0.8203
বা, T2 ≈ 236 K
∴ T2 = 236 − 273 = −37°C -
৪০০
একটি মোটর গাড়ির টায়ার 15°C তাপমাত্রায় 2 বায়ুমণ্ডলীয় চাপে পাম্প করার সময় টায়ারটি হঠাৎ ফেটে গেল।
উদ্দীপকে টায়ারটি ফেটে যাওয়ায় তাপমাত্রা কত কমে যাবে?- ক 32°C
- খ 42°C
- গ 52°C
- ঘ 62°C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 52°C
এখানে,
প্রাথমিক তাপমাত্রা, T1 = 15°C = 288 K
P1 = 2 atm, P2 = 1 atm, γ = 1.4
আমরা জানি,
T2 = T1(P2P1)(γ−1)/γ = 288 × (12)0.4/1.4 ≈ 236 K = −37°C
∴ তাপমাত্রা হ্রাস, ΔT = T1 − T2 = 15 − (−37) = 52°C
তাপগতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।