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।

1. ৪২১

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে কোনটি সত্য?

   • ক ΔT = 0, ΔQ = 0
   • খ ΔT ≠ 0, ΔQ = 0
   • গ ΔT = 0, ΔQ ≠ 0
   • ঘ ΔT ≠ 0, ΔQ ≠ 0
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) ΔT ≠ 0, ΔQ = 0

   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সংজ্ঞানুসারে তাপের আদান-প্রদান হয় না, অর্থাৎ ΔQ = 0। কিন্তু গ্যাস প্রসারণ/সংকোচনের সময় বাহ্যিক কাজ সম্পাদিত/গৃহীত হওয়ায় অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তিত হয় (ΔU = -ΔW ≠ 0), ফলে তাপমাত্রারও পরিবর্তন ঘটে (ΔT ≠ 0)। সুতরাং সঠিক উত্তর: ΔT ≠ 0, ΔQ = 0 → বিকল্প (খ)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

2. ৪২২

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   রুদ্ধতাপীয় পরিবর্তনে---
   (i) তাপমাত্রার পরিবর্তন ঘটে না
   (ii) পাত্র তাপ কুপরিবাহী হওয়া প্রয়োজন
   (iii) আদর্শ গ্যাসের সমীকরণ হলো, P₁V₁^γ = P₂V₂^γ
   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

   (i) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রার পরিবর্তন ঘটেই (কাজের বিনিময়ে), তাই এই উক্তি মিথ্যা। (ii) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া সংঘটিত করতে হলে সিস্টেম ও পরিবেশের মধ্যে তাপ বিনিময় বন্ধ রাখতে হয়, তাই পাত্রকে তাপ কুপরিবাহী (অন্তরক) হতে হবে — সত্য। (iii) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার জন্য আদর্শ গ্যাস সমীকরণ: P₁V₁^γ = P₂V₂^γ — এটি প্রতিষ্ঠিত সূত্র, সত্য। সুতরাং সঠিক উক্তি ii ও iii → উত্তর খ।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

3. ৪২৩

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   অপ্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য হলো---
   (i) এটি দ্রুত প্রক্রিয়া
   (ii) এটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়া
   (iii) সিস্টেমের তাপীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকে না
   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

   অপ্রত্যাবর্তী (irreversible) প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য: (i) এটি দ্রুত/আকস্মিকভাবে সংঘটিত হয় — সত্য। (ii) এটি বাহ্যিক নিয়ন্ত্রণ ছাড়াই স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে (যেমন ঘর্ষণ, তাপ পরিবহন) — সত্য। (iii) প্রক্রিয়াটি দ্রুত হওয়ায় সিস্টেম প্রতিমুহূর্তে সাম্যাবস্থায় থাকে না, অর্থাৎ তাপীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকে না — সত্য। তিনটি বৈশিষ্ট্যই সঠিক → উত্তর ঘ (i, ii ও iii)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

4. ৪২৪

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   রুদ্ধতাপীয় পরিবর্তনের ক্ষেত্রে—
   (i) PV^γ = ধ্রুবক
   (ii) TV^γ = ধ্রুবক
   (iii) TP^(1−γ)/γ = ধ্রুবক
   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

   (i) PV^γ = ধ্রুবক — এটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার প্রতিষ্ঠিত সম্পর্ক, সত্য। (ii) TV^γ = ধ্রুবক — এটি ভুল; সঠিক সম্পর্কটি হলো TV^γ−1 = ধ্রুবক, তাই এই উক্তি মিথ্যা। (iii) TP^(1−γ)/γ = ধ্রুবক — এটি রুদ্ধতাপীয় T-P সম্পর্ক, সত্য। সুতরাং সঠিক উক্তি i ও iii → উত্তর খ।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

5. ৪২৫

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   γ = 1.67 হলে গ্যাসটির অণু কত পারমাণবিক হবে?

   • ক এক
   • খ দ্বি
   • গ ত্রি
   • ঘ বহু
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ক) এক

   তাপধারণ অনুপাত γ = 1 + 2f, যেখানে f = গ্যাস অণুর স্বাধীনতার মাত্রা। γ = 1.67 (≈53) মান একপরমাণুক গ্যাসের বৈশিষ্ট্যসূচক (f=3, যেমন He, Ne, Ar)। দ্বিপরমাণুক গ্যাসে γ≈1.4, ত্রি/বহু-পরমাণুক গ্যাসে γ≈1.33। সুতরাং উত্তর: এক পারমাণবিক (ক)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

6. ৪২৬

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   মোলার তাপধারণ ক্ষমতার সমীকরণ---

   • ক C = dQ(mdT)
   • খ C = dQdT
   • গ C = M dQ(mdT)
   • ঘ C = M dQdT
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: গ) C = M dQ(mdT)

   নির্দিষ্ট ভরের (m) কোনো পদার্থের আপেক্ষিক তাপ c = dQ(mdT)। এক মোল পদার্থের ভর M (আণবিক ভর) হলে, মোলার তাপধারণ ক্ষমতা C = আপেক্ষিক তাপ × আণবিক ভর = M×c = M dQ(mdT)। সুতরাং সঠিক সমীকরণ: C = M dQ(mdT) → উত্তর গ।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

7. ৪২৭

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   87.23°C এর কোনো নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসকে হঠাৎ প্রসারিত করে এর আয়তন দ্বিগুণ করা হলো। চূড়ান্ত তাপমাত্রা হবে---

   • ক 0°C
   • খ 45°C
   • গ 10°C
   • ঘ 25°C
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ক) 0°C

   গ্যাসের হঠাৎ প্রসারণ মানে তাপ বিনিময়ের সময় না পাওয়া, অর্থাৎ প্রক্রিয়াটি রুদ্ধতাপীয়। এখানে প্রাথমিক তাপমাত্রা T₁ = 87 + 273 = 360K এবং আয়তন দ্বিগুণ হওয়ায় V₂ = 2V₁। গ্যাসের জন্য γ = 1.4 ধরে, রুদ্ধতাপীয় সম্পর্ক T₂ = T₁×(V₁V₂)^γ-1 = 360×(12)^0.4 = 360×0.758 ≈ 272.8K। °C-এ রূপান্তর করলে, T₂ ≈ 272.8 - 273 ≈ -0.2°C ≈ 0°C। সুতরাং উত্তর: 0°C (ক)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

8. ৪২৮

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   কোনটি তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্রের সমীকরণ?

   • ক dS = dQT
   • খ η = (T₁ − T₂)T₁
   • গ dQ = dU + dW
   • ঘ η = (1 − Q₁Q₂) × 100%
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ক) dS = dQT

   তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্রের গাণিতিক রূপ এনট্রপির মাধ্যমে প্রকাশ করা হয়: dS = dQT (প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় এনট্রপি পরিবর্তন = গৃহীত তাপ ÷ পরম তাপমাত্রা)। বিকল্প (গ) dQ=dU+dW হলো ১ম সূত্রের সমীকরণ, আর (খ) ও (ঘ) কার্যক্ষমতার সূত্র — মূল ২য় সূত্র নয় (এছাড়া ঘ-এর সূত্রটিও ভুলভাবে লেখা)। সুতরাং ২য় সূত্রের প্রকৃত সমীকরণ dS=dQT → উত্তর ক।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

9. ৪২৯

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   নিম্নের কোনটি প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য?

   • ক কার্য নির্বাহক বস্তু প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে
   • খ সিস্টেমের তাপগতীয় সাম্যাবস্থা বজায় থাকে
   • গ সমতাপূর্ণ ও একমুখী
   • ঘ অতি ধীর প্রক্রিয়া
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ক) কার্য নির্বাহক বস্তু প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসে

   প্রত্যাবর্তী (reversible) প্রক্রিয়ার সংজ্ঞা অনুযায়ী, প্রক্রিয়াটি এমনভাবে সংঘটিত হয় যাতে কার্য নির্বাহক বস্তু (working substance) ও পারিপার্শ্বিক উভয়েই কোনো অতিরিক্ত পরিবর্তন না রেখে আবার নিজ নিজ প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসতে পারে। এটিই প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ার মূল ও সংজ্ঞামূলক বৈশিষ্ট্য। সুতরাং উত্তর ক।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

10. ৪৩০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোনো গ্যাসের আপেক্ষিক তাপদ্বয়ের অনুপাত γ = 1.41 হলে গ্যাসটির অণু হবে—

    • ক এক পারমাণবিক
    • খ দ্বিপারমাণবিক
    • গ ত্রিপারমাণবিক
    • ঘ বহু পারমাণবিক
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) দ্বিপারমাণবিক

    γ = 1.41 (≈1.4) মান দ্বিপারমাণবিক গ্যাসের (যেমন N₂, O₂, H₂) বৈশিষ্ট্যসূচক মান (f=5, γ=1+25=1.4)। সুতরাং উত্তর: দ্বিপারমাণবিক (খ)।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

11. ৪৩১

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনে—

    • ক এনট্রপি ও বিশৃঙ্খলা হ্রাস পায়
    • খ এনট্রপি ও শৃঙ্খলা বৃদ্ধি পায়
    • গ এনট্রপি ও শৃঙ্খলা হ্রাস পায়
    • ঘ এনট্রপি ও বিশৃঙ্খলা বৃদ্ধি পায়
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) এনট্রপি ও বিশৃঙ্খলা বৃদ্ধি পায়

    স্বতঃস্ফূর্ত (অপ্রত্যাবর্তী) পরিবর্তনে সিস্টেম ও পরিবেশের মোট এনট্রপি সর্বদা বৃদ্ধি পায়। এনট্রপি হলো বিশৃঙ্খলার পরিমাপ, তাই এনট্রপি বাড়লে বিশৃঙ্খলাও বৃদ্ধি পায় (শৃঙ্খলা কমে)। সুতরাং উত্তর ঘ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

12. ৪৩২

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    রুদ্ধতাপ প্রক্রিয়ায় (γ = 1.4) দ্বি-পরমাণু গ্যাসের চাপ 0.5% বৃদ্ধি করা হলে, গ্যাসের আয়তন কমবে—

    • ক 0.5%
    • খ 0.70%
    • গ 1.0%
    • ঘ 0.36%
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) 0.36%

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় সঠিক (এক্স্যাক্ট) সম্পর্ক: PV^γ = ধ্রুবক ⇒ V₂V₁ = (P₁P₂)^1/γ। এখানে চাপ 0.5% বৃদ্ধি পাওয়ায় P₂ = 1.005P₁ এবং γ=1.4। V₂V₁ = (11.005)^1/1.4 = (0.995025)^0.7143 ≈ 0.99644। অর্থাৎ আয়তন হ্রাস পায় (1-0.99644)×100% ≈ 0.356% ≈ 0.36%। সুতরাং উত্তর ঘ (0.36%)।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

13. ৪৩৩

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যকর বস্তু 600K তাপমাত্রায় উৎস হতে 1200 J তাপ গ্রহণ করে শীতল আধারে 300 J তাপ বর্জন করে।
    ইঞ্জিনটির দক্ষতা কত?

    • ক 44%
    • খ 75%
    • গ 60%
    • ঘ 50%
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) 75%

    তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 - Q₂Q₁, যেখানে Q₁ = গৃহীত তাপ = 1200 J, Q₂ = বর্জিত তাপ = 300 J। η = 1 - 3001200 = 1 - 0.25 = 0.75 = 75%। সুতরাং উত্তর খ (75%)।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

14. ৪৩৪

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যকর বস্তু 600K তাপমাত্রায় উৎস হতে 1200 J তাপ গ্রহণ করে শীতল আধারে 300 J তাপ বর্জন করে।
    শীতল আধারের তাপমাত্রা কত?

    • ক 150 K
    • খ 300 K
    • গ 600 K
    • ঘ 2400 K
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) 150 K

    কার্নো সম্পর্ক অনুযায়ী Q₂Q₁ = T₂T₁ ⇒ T₂ = T₁×(Q₂Q₁)। এখানে T₁=600K, Q₁=1200J, Q₂=300J। T₂ = 600×(3001200) = 600×0.25 = 150K। সুতরাং শীতল আধারের তাপমাত্রা 150K → উত্তর ক।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

15. ৪৩৫

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    তাপগতিবিদ্যার প্রথম ও দ্বিতীয় সূত্রের সমন্বিত রূপ হলো—
    (i) dW = TdS − dU
    (ii) dU = TdS − PdV
    (iii) dW = TdS − C_vdT
    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

    তাপগতিবিদ্যার ১ম ও ২য় সূত্রের সমন্বিত রূপ: dU = TdS - PdV (ii) — যেহেতু প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় dQ=TdS এবং dU=dQ-dW=TdS-PdV। এখান থেকে dW(=PdV) = TdS-dU (i) সরাসরি পাওয়া যায়। আবার আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে dU=C_vdT বসালে dW = TdS - C_vdT (iii)। তিনটি রাশিমালাই একই মৌলিক সম্পর্কের সমতুল্য বীজগাণিতিক রূপান্তর, তাই তিনটিই সঠিক → উত্তর ঘ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

16. ৪৩৬

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোন সূত্রকে কাজে লাগিয়ে তাপীয় ইঞ্জিন ও রেফ্রিজারেটর তৈরি করা হয়?

    • ক তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র
    • খ তাপগতিবিদ্যার ১ম সূত্র
    • গ তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র
    • ঘ তাপগতিবিদ্যার ৩য় সূত্র
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র

    তাপ ইঞ্জিন ও রেফ্রিজারেটরের কার্যপ্রণালী — তাপের স্বতঃস্ফূর্ত প্রবাহের দিক, সর্বোচ্চ সম্ভাব্য দক্ষতা এবং কার্যকৃত সহগ — এসবই তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র (বিশেষত কার্নোর উপপাদ্য) থেকে নির্ধারিত হয়। সুতরাং উত্তর গ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

17. ৪৩৭

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    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
    • খ i ও ii
    • গ i ও iii
    • ঘ i, ii ও iii
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) i ও ii

    (i) তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা η=1-T₂T₁ সূত্র অনুযায়ী উৎস ও তাপগ্রাহকের তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল — সত্য। (ii) তাপগতিবিদ্যার ২য় সূত্র অনুযায়ী কোনো ইঞ্জিনের দক্ষতা কখনও 100% হতে পারে না — সত্য। (iii) তাপ ইঞ্জিন প্রকৃতপক্ষে উষ্ণ উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে কাজে রূপান্তরিত করে এবং অবশিষ্ট তাপ শীতল আধারে বর্জন করে; এখানে শীতল উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করার বর্ণনা উল্টো (এটি বরং রেফ্রিজারেটরের কাজ), তাই মিথ্যা। সুতরাং সঠিক উক্তি i ও ii → উত্তর খ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

18. ৪৩৮

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি রেফ্রিজারেটরের কার্যকৃত সহগ K = 2.5। এটি ঠান্ডা প্রকোষ্ঠ হতে প্রতি চক্রে 500 J তাপ অপসারণ করলে, 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

    এখানে,
    কার্যকৃত সহগ, K = 2.5
    অপসারিত তাপ, Q₂ = 500 J
    আমরা জানি,
    K = Q₂W
    বা, W = Q₂K = 5002.5
    ∴ W = 200 J

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

19. ৪৩৯

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    পানির ত্রৈধ বিন্দুতে চাপ কত?

    • ক 64.59 mm water
    • খ 64.58 cm water
    • গ 4.58 cm Hg
    • ঘ 4.58 mm Hg
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) 4.58 mm Hg

    পানির ত্রৈবিন্দুর (triple point) মানসম্মত চাপ 4.58 mm Hg (≈611.73 Pa, T=273.16K)। সুতরাং উত্তর ঘ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

20. ৪৪০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    0.01 kg পানিকে 0°C থেকে 10°C-এ উত্তপ্ত করা হলো। এনট্রপি পরিবর্তন হলো---

    • ক 3.5 J K⁻¹
    • খ 4.5 J K⁻¹
    • গ 2.5 J K⁻¹
    • ঘ 1.5 J K⁻¹
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) 1.5 J K⁻¹

    এনট্রপি পরিবর্তন ΔS = mc·ln(T₂T₁), যেখানে m=0.01kg, c(পানি)=4200 J(kg·K), T₁=0+273=273K, T₂=10+273=283K। ΔS = 0.01×4200×ln(283273) = 42×ln(1.0366) ≈ 42×0.0360 ≈ 1.51 J/K ≈ 1.5 J/K। সুতরাং উত্তর ঘ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

অন্যান্য অধ্যায়

সব অধ্যায় দেখো →