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 ২৬/৩৮
-
৫০১
রেফ্রিজারেটরের কম্প্রেসারের মধ্যে যে তরল গ্যাস থাকে তার নাম কী?
- ক জিওফ্রট
- খ ফ্রেয়ন
- গ অক্সিজেন
- ঘ নিয়ন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ফ্রেয়ন
রেফ্রিজারেটরের কম্প্রেসার ও কুণ্ডলীতে সাধারণত রেফ্রিজারেন্ট হিসেবে ফ্রেয়ন (Freon) গ্যাস ব্যবহৃত হয়, যা সংকোচন-প্রসারণ চক্রের মাধ্যমে তাপ শোষণ ও বর্জন করে শীতলীকরণ ঘটায়। -
৫০২
একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে সিস্টেমের অণুর গতিশক্তি---
- ক বৃদ্ধি পায়
- খ হ্রাস পায়
- গ সমান থাকে
- ঘ বর্গের সমানুপাতে বাড়ে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) সমান থাকে
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার সংজ্ঞা অনুযায়ী সিস্টেমটি তাপীয়ভাবে সম্পূর্ণ বিচ্ছিন্ন থাকে, অর্থাৎ পরিবেশের সাথে কোনো তাপ বিনিময় ঘটে না (dQ = 0)। তাই পরিবেশের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলেও তা সিস্টেমের ভেতরে কোনো প্রভাব ফেলতে পারে না — সিস্টেমের অণুর গতিশক্তি অপরিবর্তিত অর্থাৎ সমান থাকে। -
৫০৩
কোন অবস্থায় পদার্থের এনট্রপি বেশি হয়?
- ক তরল
- খ কঠিন
- গ গ্যাস
- ঘ সবগুলো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) গ্যাস
এনট্রপি মূলত অণুসমূহের বিশৃঙ্খলা বা এলোমেলোতার পরিমাপ। কঠিন অবস্থায় অণুগুলো সুবিন্যস্ত ও সুশৃঙ্খল, তরলে তুলনামূলক কম শৃঙ্খলাবদ্ধ, আর গ্যাসীয় অবস্থায় অণুগুলো সম্পূর্ণ স্বাধীনভাবে ও এলোমেলোভাবে চলাচল করে। তাই বিশৃঙ্খলা তথা এনট্রপি গ্যাসীয় অবস্থায় সর্বোচ্চ হয়। -
৫০৪
বায়ু মাধ্যমে শব্দ সঞ্চালনের কোন ধরনের প্রক্রিয়া?
- ক রুদ্ধতাপীয়
- খ সমচাপ
- গ সমআয়তন
- ঘ সমোষ্ণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) রুদ্ধতাপীয়
বায়ুতে শব্দ তরঙ্গ সঞ্চালনের সময় সংকোচন ও প্রসারণ এত দ্রুত ঘটে যে সংকুচিত ও প্রসারিত স্তরের মধ্যে উল্লেখযোগ্য তাপ বিনিময়ের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না। এই কারণেই শব্দের বেগের সূত্রে নিউটনের সমোষ্ণ অনুমানের পরিবর্তে ল্যাপলাস রুদ্ধতাপীয় সংশোধনী প্রবর্তন করেন — অর্থাৎ বায়ু মাধ্যমে শব্দ সঞ্চালন একটি রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া। -
৫০৫
একটি কার্নো ইঞ্জিন 237°C এবং 139°C তাপমাত্রায় কার্যরত। উচ্চ তাপমাত্রায় এটি 2.54 × 106 J তাপ শোষণ করে, প্রতি সাইকেলে ইঞ্জিনটি কী পরিমাণ কাজ করে?
- ক 50.4 × 104 J
- খ 450 J
- গ 4.8 × 104 J
- ঘ 488 kJ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 488 kJ
এখানে,
T1 = 237 + 273 = 510 K
T2 = 139 + 273 = 412 K
Q1 = 2.54 × 106 J
আমরা জানি,
η = 1 − T2T1 = 1 − 412510 = 0.1922
বা, W = ηQ1 = 0.1922 × 2.54 × 106
∴ W ≈ 4.88 × 105 J = 488 kJ -
৫০৬
−10°C তাপমাত্রায় 10 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রার পানিতে পরিণত করতে এনট্রপির পরিবর্তন কত হবে? বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ 80,000 cal/kg, বরফের আপেক্ষিক তাপ 0.55 Jkg−1K−1। পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 Jkg−1K−1।
- ক 3.12 kcal K−1
- খ 2.93 kcal K−1
- গ 312 J K−1
- ঘ 0.187 kcal K−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3.12 kcal K−1
এখানে,
m = 10 kg
T1 = −10 + 273 = 263 K, T2 = 273 K
L = 80000 cal kg−1
বরফের আপেক্ষিক তাপ c = 0.55 cal g−1K−1 = 550 cal kg−1K−1 ধরে (প্রশ্নে এককটি ছাপার ভুল),
১ম ধাপ (−10°C বরফ → 0°C বরফ):
ΔS1 = mc lnT2T1 = 10 × 550 × ln273263 ≈ 205 cal K−1
২য় ধাপ (0°C বরফ → 0°C পানি):
ΔS2 = mLT2 = 10 × 80000273 ≈ 2930 cal K−1
∴ ΔS = ΔS1 + ΔS2 ≈ 3135 cal K−1 ≈ 3.12 kcal K−1 (নিকটতম অপশন) -
৫০৭
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় একটি দ্বি-পরমাণু গ্যাসের চাপ 5% বৃদ্ধি করলে গ্যাসের আয়তন শতকরা কত কমবে? (γ = 1.4)
- ক 2.5%
- খ 3.42%
- গ 4.76%
- ঘ 5%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3.42%
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় PVγ = ধ্রুবক থেকে V2V1 = (P1P2)1/γ। চাপ 5% বৃদ্ধি পেলে P2 = 1.05P1, তাই V2V1 = (11.05)1/1.4 = (0.9524)0.7143 ≈ 0.9658। অর্থাৎ আয়তন হ্রাসের হার = (1−0.9658)×100% ≈ 3.42%। -
৫০৮
তাপগতিবিদ্যার কোন সূত্রকে ভিত্তি করে থার্মোমিটার তৈরী করা হয়?
- ক শুন্যতম
- খ প্রথম
- গ দ্বিতীয়
- ঘ তৃতীয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শুন্যতম
তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্রকে ভিত্তি করে থার্মোমিটার তৈরি করা হয়, যা বলে যে দুটি বস্তু তৃতীয় কোনো বস্তুর সাথে তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকলে তারা পরস্পরের সাথেও সাম্যাবস্থায় থাকে; এই মূলনীতি মেনেই থার্মোমিটারের মাধ্যমে কোনো বস্তুর তাপমাত্রা সঠিকভাবে পরিমাপ করা হয়। -
৫০৯
তাপগতিবিদ্যার কোন সূত্রকে ভিত্তি করে থার্মোমিটার তৈরি করা হয়?
- ক শূন্যতম
- খ প্রথম
- গ দ্বিতীয়
- ঘ তৃতীয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শূন্যতম
তাপগতিবিদ্যার শূন্যতম সূত্র (Zeroth Law) থার্মোমিটার তৈরির ভিত্তি — এই সূত্রই তাপীয় সাম্যাবস্থা ও তাপমাত্রা পরিমাপের ধারণা দেয়। -
৫১০
পানির ত্রৈধবিন্দুর তাপমাত্রা ধরা হয়-
- ক 273 K
- খ 273.16 K
- গ 273.15 K
- ঘ 0° C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 273.16 K
পানির ত্রৈধবিন্দুর তাপমাত্রা সংজ্ঞা অনুযায়ী ধরা হয় 273.16 K। -
৫১১
সেলসিয়াস স্কেলে 98.5° ফারেনহাইট তাপমাত্রার মান কত?
- ক 45.456° C
- খ 35.944° C
- গ 36.544° C
- ঘ 36.944° C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 36.944° C
C = (F-32)× 59 = (98.5-32)× 59 = 66.5× 59 ≈ 36.94° C। -
৫১২
পরমশূন্য তাপমাত্রা হচ্ছে মাইনাস-
- ক 273.15° C
- খ 273.25° C
- গ 273.45° C
- ঘ 273.35° C
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 273.15° C
পরমশূন্য তাপমাত্রা সেলসিয়াস স্কেলে -273.15° C। -
৫১৩
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় যে ভৌত রাশিটি স্থির থাকে তাকে কী বলে?
- ক তাপ
- খ তাপমাত্রা
- গ চাপ
- ঘ আয়তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) তাপমাত্রা
সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় সংজ্ঞানুসারে তাপমাত্রা স্থির থাকে। -
৫১৪
একটি গাড়ি চলতে থাকলে এর টায়ারের ভেতর একটি তাপগতীয় প্রক্রিয়া চলে। এ প্রক্রিয়াটি হলো-
- ক সমআয়তন প্রক্রিয়া
- খ সমোষ্ণ প্রক্রিয়া
- গ রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া
- ঘ সমচাপ প্রক্রিয়া
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া
গাড়ি চলার সময় টায়ারের ভেতরের বাতাস দ্রুত সংকুচিত ও প্রসারিত হয় — এত দ্রুত যে পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময়ের পর্যাপ্ত সময় পাওয়া যায় না, তাই এটি একটি রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) প্রক্রিয়া। -
৫১৫
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র কোন দুটির মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে?
- ক তাপ ও কাজ
- খ কাজ ও ক্ষমতা
- গ তাপ ও বল
- ঘ বল ও শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) তাপ ও কাজ
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র তাপ ও কাজের মধ্যে সম্পর্ক স্থাপন করে, এটি শক্তির নিত্যতা সূত্রেরই তাপীয় রূপ।
dQ = dU + dW, যেখানে dQ = প্রদত্ত তাপ, dU = অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন, dW = P dV = কৃতকাজ।
জুলের সূত্র W = JH, তাপের যান্ত্রিক তুল্যাঙ্ক J = 4.2 J cal−1।
বিশেষ ক্ষেত্র: সমোষ্ণে dU = 0 ⇒ dQ = dW; রুদ্ধতাপীয়তে dQ = 0 ⇒ dW = −dU; সমআয়তনে dW = 0 ⇒ dQ = dU।
প্রক্রিয়ার দিক প্রথম সূত্র বলে না, তা বলে দ্বিতীয় সূত্র। -
৫১৬
নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি নিম্নোক্ত কোনটির ওপর নির্ভর করে?
- ক চাপ
- খ আয়তন
- গ ভর
- ঘ তাপমাত্রা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তাপমাত্রা
আদর্শ গ্যাসের নির্দিষ্ট পরিমাণের অন্তঃস্থ শক্তি শুধুমাত্র তাপমাত্রার ওপর নির্ভর করে (U শুধু T-এর ফাংশন)। (দ্রষ্টব্য: মূল বইয়ে এই প্রশ্নে মুদ্রণজনিত ত্রুটি আছে — Ⓒ চিহ্ন দুইবার বসানো হয়েছে, ফলে ক-অপশনের লেখা হারিয়ে গেছে; মূল ক্রম সম্ভবত ক=চাপ, খ=আয়তন, গ=ভর, ঘ=তাপমাত্রা)। -
৫১৭
গ্যাসের রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে শক্তি উৎস হলো-
- ক অভ্যন্তরীণ
- খ বাহ্যিক কার্য
- গ তাপ বর্জন
- ঘ তাপ গ্রহণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অভ্যন্তরীণ
রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে (Q=0) গ্যাস কর্তৃক সম্পাদিত বাহ্যিক কাজের শক্তি আসে গ্যাসের নিজস্ব অভ্যন্তরীণ শক্তি থেকে (dU=-dW), তাই শক্তির উৎস হলো অভ্যন্তরীণ শক্তি। -
৫১৮
কার্নো চক্রের চতুর্থ ধাপে কী ঘটে?
- ক সমোষ্ণ প্রসারণ
- খ সমোষ্ণ সংকোচন
- গ রুদ্ধতাপীয় সংকোচন
- ঘ রুদ্ধতাপীয় প্রসারণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) রুদ্ধতাপীয় সংকোচন
কার্নো চক্রের চতুর্থ ধাপ হলো রুদ্ধতাপীয় সংকোচন। -
৫১৯
কার্নো ইঞ্জিনের কোন ধাপে তাপ বর্জন হয়?
- ক প্রথম
- খ দ্বিতীয়
- গ তৃতীয়
- ঘ চতুর্থ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তৃতীয়
কার্নো চক্রের তৃতীয় ধাপ (সমোষ্ণ সংকোচন) এ তাপ বর্জিত হয়। -
৫২০
তাপকে নিম্নমাত্রা থেকে উচ্চতাপমাত্রায় পাঠানোর প্রক্রিয়াকে কী বলে?
- ক হিমায়ন
- খ তাপ ইঞ্জিন
- গ লীন তাপ
- ঘ হিমায়ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) হিমায়ন
তাপকে নিম্ন তাপমাত্রা থেকে উচ্চ তাপমাত্রায় স্থানান্তরের প্রক্রিয়াকে হিমায়ন (রেফ্রিজারেশন) বলে।
তাপগতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।