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. ৪৮১

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   কিছু পরিমাণ তাপের কত অংশ কাজে রূপান্তরিত করা যাবে তা জানা যায় তাপ গতিবিদ্যার---

   • ক প্রথম সূত্র থেকে
   • খ দ্বিতীয় সূত্র থেকে
   • গ তৃতীয় সূত্র থেকে
   • ঘ সবগুলো থেকে
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) দ্বিতীয় সূত্র থেকে

   তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র তাপকে কাজে রূপান্তরের সীমাবদ্ধতা নির্ধারণ করে (কার্নো তত্ত্ব অনুযায়ী কোনো ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ দক্ষতা η = 1 - T2T1)। প্রথম সূত্র শুধু শক্তির সংরক্ষণ নির্দেশ করে, কিন্তু কত অংশ কাজে রূপান্তরযোগ্য তা বলে না। তাই কিছু পরিমাণ তাপের কত অংশ কাজে রূপান্তরিত করা যাবে তা তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র থেকেই জানা যায়।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

2. ৪৮২

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   −10°C এবং 20°C উষ্ণতার মধ্যে ক্রিয়ারত একটি হিমায়কের সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ—

   • ক 4.8
   • খ 3.9
   • গ 7.8
   • ঘ 8.800000000000001
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) 8.800000000000001

   হিমায়কের (refrigerator) সর্বোচ্চ কার্যকৃত সহগ (COP), K = TcTh − Tc। এখানে Tc = −10+273 = 263 K এবং Th = 20+273 = 293 K। সুতরাং K = 263293−263 = 26330 ≈ 8.77 ≈ 8.8।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

3. ৪৮৩

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   T₁ ও T₂ তাপমাত্রার দুটি বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি যথাক্রমে U₁ ও U₂, যেখানে T₁ > T₂। বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে বস্তুদ্বয় তাপীয় সাম্যাবস্থায় আসলে নিচের কোনটি ঘটে?

   • ক U₁ বৃদ্ধি U₂ হ্রাস
   • খ U₁ হ্রাস U₂ বৃদ্ধি
   • গ U₁ বৃদ্ধি U₂ হ্রাস
   • ঘ U₁ হ্রাস U₂ হ্রাস
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) U₁ হ্রাস U₂ বৃদ্ধি

   T1 > T2 হওয়ায় বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে উষ্ণ বস্তু (T1) থেকে শীতল বস্তুতে (T2) প্রবাহিত হয়ে উভয়ে সাম্যাবস্থায় পৌঁছায়। ফলে উষ্ণ বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি U1 হ্রাস পায় এবং শীতল বস্তুর অভ্যন্তরীণ শক্তি U2 বৃদ্ধি পায়।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

4. ৪৮৪

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   কোনো তাপ ইঞ্জিন হতে অর্ধেক তাপ বর্জন হলে ইঞ্জিনের দক্ষতা কত হবে?

   • ক 25%
   • খ 50%
   • গ 75%
   • ঘ 80%
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: খ) 50%

   ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − Q2Q1, যেখানে Q1 গৃহীত তাপ এবং Q2 বর্জিত তাপ। গৃহীত তাপের অর্ধেক বর্জিত হলে Q2 = Q12, তাই η = 1 − 12 = 0.5 = 50%।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

5. ৪৮৫

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   তাপগতিবিদ্যার সমন্বিত রূপ হলো--- (i) dW = TdS − dU (ii) dU = TdS − PdV (iii) dW = TdS − C_vdT। 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

   তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র dQ = dU + dW এবং প্রত্যাবর্তী প্রক্রিয়ায় dQ = TdS ব্যবহার করলে: TdS = dU + dW ⇒ dW = TdS − dU (i সঠিক)। আবার dU = TdS − dW = TdS − PdV, যেহেতু dW = PdV (ii সঠিক)। আদর্শ গ্যাসের জন্য dU = C_vdT, তাই (i)-এ বসিয়ে dW = TdS − C_vdT (iii সঠিক)। তিনটি সমীকরণই একই মৌলিক সম্পর্কের সমতুল্য বীজগাণিতিক রূপ, তাই তিনটিই সঠিক — i, ii ও iii।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

6. ৪৮৬

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   আয়তন অপরিবর্তিত রেখে কোনো গ্যাসে যদি কিছু তাপ প্রয়োগ করা হয়, তা হলে ওই গ্যাসের ক্ষেত্রে—
   (i) চাপ বৃদ্ধি পায়
   (ii) গতিশক্তি বৃদ্ধি পায়
   (iii) তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়
   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

   স্থির আয়তনে গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করলে গে-লুসাক সূত্র (V স্থির থাকলে P ∝ T) অনুযায়ী চাপ বৃদ্ধি পায় (i), তাপমাত্রা সরাসরি বৃদ্ধি পায় (iii), এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে অণুর গড় গতিশক্তিও (∝ T) বৃদ্ধি পায় (ii)। তাই i, ii ও iii — তিনটিই সঠিক।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

7. ৪৮৭

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি কার্নো ইঞ্জিন গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে পরিণত করে। এর তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ হয়।
   ইঞ্জিনের দক্ষতা কত?

   • ক 80%
   • খ 75%
   • গ 33%
   • ঘ 25%
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) 25%

   প্রশ্নেই সরাসরি দেওয়া আছে, কার্নো ইঞ্জিনটি গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে রূপান্তরিত করে, অর্থাৎ ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 14 = 0.25 = 25%। (তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ অর্থাৎ 50% হওয়ার তথ্যটি পরবর্তী প্রশ্নে উৎসের তাপমাত্রা নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়।)

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

8. ৪৮৮

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি কার্নো ইঞ্জিন গৃহীত তাপের 14 অংশ কাজে পরিণত করে। এর তাপ গ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ হয়।
   তাপ উৎসের তাপমাত্রা কত?

   • ক 60 K
   • খ 90 K
   • গ 120 K
   • ঘ 150 K
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: গ) 120 K

   ধরি উৎসের তাপমাত্রা T1 এবং তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা T2। প্রথম শর্তে, η1 = 1 − T2T1 = 14 ⇒ T2T1 = 34 ⇒ T2 = 3T14। তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা 30 K কমালে দক্ষতা দ্বিগুণ (12) হয়: 1 − T2−30T1 = 12 ⇒ T2−30T1 = 12। T2 = 3T14 বসিয়ে: 3T14 − 30 = T12 ⇒ T14 = 30 ⇒ T1 = 120 K। সুতরাং তাপ উৎসের তাপমাত্রা 120 K (এবং T2 = 90 K, যাচাই: 1−90120 = 25%, 1−60120 = 50%, শর্ত মিলে যায়)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

9. ৪৮৯

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   স্থির চাপে একটি গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করায় এর—
   (i) তাপমাত্রা বেড়ে যাবে
   (ii) বহিঃস্থ কাজ সম্পন্ন হবে
   (iii) আয়তন বেড়ে যাবে
   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

   স্থির চাপে গ্যাসে তাপ প্রয়োগ করলে গ্যাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় (i); চার্লসের সূত্র অনুযায়ী (P স্থির থাকলে V ∝ T) গ্যাসের আয়তনও বৃদ্ধি পায় (iii); এবং এই আয়তন-বৃদ্ধির (প্রসারণের) মাধ্যমে গ্যাস পরিবেশের বিরুদ্ধে বহিঃস্থ কাজ সম্পন্ন করে (ii)। তাই তিনটি বিবৃতিই সঠিক — i, ii ও iii।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

10. ৪৯০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    নিচের কোন লেখটি একটি আদর্শ গ্যাসের রুদ্ধতাপীয় সম্প্রসারণকে প্রকাশ করে—

    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ)

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় TP^(1−γ)/γ = ধ্রুবক। উভয়পাশে ln নিলে: lnT = γ − 1γ lnP + ধ্রুবক, যা y = mx + c আকারের। যেহেতু γ > 1, ঢাল γ − 1γ ধনাত্মক এবং ছেদক (ধ্রুবক) সাধারণত শূন্য নয়। তাই lnT বনাম lnP লেখ একটি ঊর্ধ্বমুখী সরলরেখা যা lnT অক্ষকে মূলবিন্দুর ওপরে ছেদ করে — চিত্র (খ)।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

11. ৪৯১

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি গাড়ি চলতে থাকলে এর টায়ারের ভেতর কোন তাপগতীয় প্রক্রিয়া চলে?

    • ক সমোষ্ণ
    • খ রুদ্ধতাপীয়
    • গ সমআয়তন
    • ঘ সমচাপীয়
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) রুদ্ধতাপীয়

    গাড়ি চলার সময় টায়ারের ভেতরের বাতাস খুব দ্রুত সংকুচিত ও প্রসারিত হতে থাকে — এই দ্রুততার কারণে পরিবেশের সাথে উল্লেখযোগ্য তাপ বিনিময়ের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না। ফলে প্রক্রিয়াটিকে কার্যত রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) ধরা হয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

12. ৪৯২

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    নিচের কোন প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে dQ = dW হয়?

    • ক সমোষ্ণ প্রক্রিয়া
    • খ সমচাপ প্রক্রিয়া
    • গ সমআয়তন প্রক্রিয়া
    • ঘ রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) সমোষ্ণ প্রক্রিয়া

    তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র: dQ = dU + dW। সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকায় আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি dU = 0 (যেহেতু আদর্শ গ্যাসের U কেবল T-এর ফাংশন)। তাই dQ = dW।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

13. ৪৯৩

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    20 ms⁻¹ বেগ প্রাপ্ত একটি সিসার বুলেট কোথাও থামিয়ে দেওয়ার ফলে সমস্ত গতিশক্তি তাপে পরিণত হলো। বুলেটের তাপমাত্রা সর্বোচ্চ কত বৃদ্ধি পাবে? (সিসার আপেক্ষিক তাপ 1.261 Jkg⁻¹K⁻¹)

    • ক 148.73 K
    • খ 158.73 K
    • গ 185.73 K
    • ঘ 186.73 K
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) 158.73 K

    বুলেটের সমস্ত গতিশক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়: (12)mv² = mcΔT ⇒ ΔT = v²(2c)। এখানে v = 20 m/s, c = 1.261 J kg⁻¹K⁻¹। সুতরাং ΔT = (20)²(2×1.261) = 4002.522 ≈ 158.6 K ≈ 158.73 K।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

14. ৪৯৪

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    ওজোন গ্যাসের জন্য স্থির চাপে মোলার আপেক্ষিক তাপ কত?

    • ক 16.86 JK⁻¹ mol⁻¹
    • খ 25.18 JK⁻¹ mol⁻¹
    • গ 29.09 JK⁻¹ mol⁻¹
    • ঘ 33.49 JK⁻¹ mol⁻¹
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) 33.49 JK⁻¹ mol⁻¹

    ওজোন (O₃) একটি ত্রি-পরমাণুক অরৈখিক (non-linear) অণু, যার স্বাধীনতার মাত্রা f = 6 (৩টি স্থানান্তর + ৩টি আবর্তন)। তাই C_v = (f2)R = 3R এবং C_p = C_v + R = 4R। R ≈ 8.37 J K⁻¹mol⁻¹ ধরে, C_p = 4×8.37 ≈ 33.49 J K⁻¹mol⁻¹।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

15. ৪৯৫

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    যদি কোন 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%

    ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − Q2Q1, যেখানে Q2 বর্জিত তাপ। তাপ বর্জিত না হলে Q2 = 0, তাই η = 1 − 0 = 1 = 100%। (আদর্শ, বাস্তবে অর্জনযোগ্য নয়।)

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

16. ৪৯৬

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি পরিবাহী সিলিন্ডারে কিছু আবদ্ধ গ্যাসকে সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় সংকুচিত করলে গ্যাসের---

    • ক অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায়
    • খ তাপমাত্রা হ্রাস পায়
    • গ সিস্টেম নিজে কাজ করে
    • ঘ তাপশক্তি স্থির থাকে
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ?)

    পরিবাহী সিলিন্ডারে সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় সংকোচনের সময় তাপমাত্রা স্থির থাকে বলে আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি অপরিবর্তিত থাকে (ΔU = 0), অর্থাৎ তা বৃদ্ধি পায় না — 'ক' ভুল। তাপমাত্রা হ্রাস পায় না, স্থির থাকে — 'খ' ভুল। সংকোচনের সময় বহিঃস্থ বল গ্যাসের ওপর কাজ করে (গ্যাসের ওপর ধনাত্মক কাজ সম্পন্ন হয়), সিস্টেম নিজে বহিঃমুখী কাজ করে না — 'গ' ভুল। যেহেতু ΔU = 0 কিন্তু সংকোচনে গ্যাসের করা কাজ dW ঋণাত্মক, প্রথম সূত্র dQ = dU + dW অনুযায়ী dQ-ও ঋণাত্মক হয়, অর্থাৎ গ্যাস থেকে তাপ পরিবেশে নির্গত হয় (তাপশক্তি স্থির থাকে না) — 'ঘ' ভুল। তাই প্রদত্ত কোনো বিকল্পই সঠিক নয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

17. ৪৯৭

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    তাত্ত্বিকভাবে তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা কত হলে একটি তাপ ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা 100% হবে?

    • ক শূন্য
    • খ অসীম
    • গ সিংকের তাপমাত্রার সমান
    • ঘ যেকোনো ঋণাত্মক তাপমাত্রা
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) শূন্য

    কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা η = 1 − T2T1, যেখানে T1 তাপ উৎসের এবং T2 তাপগ্রাহকের (সিংক) তাপমাত্রা। η = 100% হতে হলে T2T1 = 0 হতে হবে — অর্থাৎ উৎসের তাপমাত্রা সসীম ধরে, তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা পরম শূন্য (0 K) হতে হবে, যা তাত্ত্বিকভাবে অর্জনযোগ্য হলেও বাস্তবে অসম্ভব।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

18. ৪৯৮

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    Entropy কীসের পরিমাণ নির্দেশ করে?

    • ক মোট তাপ
    • খ তাপমাত্রা
    • গ উভয়ই
    • ঘ কোনোটিই নয়
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) কোনোটিই নয়

    Entropy বা এনট্রপি হলো সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ — এটি মোট তাপ বা তাপমাত্রা কোনোটিরই পরিমাণ নির্দেশ করে না (এর একক JK⁻¹, যা তাপ বা তাপমাত্রার একক নয়)। এনট্রপি সর্বোচ্চ হলে সবকিছুর তাপমাত্রা একই হবে। সুতরাং উত্তর: কোনোটিই নয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

19. ৪৯৯

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোন তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেলে একই মান পাওয়া যায়?

    • ক 32°
    • খ 40°
    • গ −32°
    • ঘ −40°
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ঘ) −40°

    সেলসিয়াস (C) ও ফারেনহাইট (F) স্কেলের রূপান্তর সম্পর্ক: C5 = (F−32)9। একই পাঠ ধরে C = F = x বসিয়ে: x5 = (x−32)9 ⇒ 9x = 5x−160 ⇒ 4x = −160 ⇒ x = −40। অর্থাৎ −40° তাপমাত্রায় সেলসিয়াস ও ফারেনহাইট স্কেলে একই মান পাওয়া যায়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

20. ৫০০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    তাপগতিবিদ্যার কোন সূত্রের উপর ভিত্তি করে থার্মোমিটার তৈরি করা হয়?

    • ক তৃতীয় সূত্র
    • খ প্রথম সূত্র
    • গ শূন্যতম সূত্র
    • ঘ দ্বিতীয় সূত্র
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) শূন্যতম সূত্র

    তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র তাপীয় সাম্যাবস্থা ও তাপমাত্রার ধারণা প্রতিষ্ঠা করে — দুটি বস্তু একটি তৃতীয় বস্তুর সাথে পৃথকভাবে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকলে তারা নিজেদের মধ্যেও সাম্যাবস্থায় থাকবে। এই সূত্রই তাপমাত্রা পরিমাপের এবং থার্মোমিটার তৈরির তাত্ত্বিক ভিত্তি।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

অন্যান্য অধ্যায়

সব অধ্যায় দেখো →