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 ৩২/৩৮
-
৬২১
তাপগতীয় সিস্টেমকে দুটি ভিন্ন পথে A অবস্থা থেকে B অবস্থায় নেওয়া হয়। এই দুটি পথের তাপ শোষণ এবং সিস্টেম কর্তৃক কৃত কাজ যথাক্রমে Q1 ও Q2এবং W1ও W2 এই প্রক্রিয়ার জন্য কোনটি সঠিক?
- ক Q1 = Q2
- খ W1 = W2
- গ Q1 + W1 = Q2 + W2
- ঘ Q1 - W1 = Q2 - W2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) Q1 - W1 = Q2 - W2
অন্তঃস্থ শক্তি (U) একটি অবস্থা রাশি (state function) হওয়ায়, A থেকে B-তে যাওয়ার পথ যাই হোক না কেন, ∆U = Q-W এর মান পথনিরপেক্ষভাবে একই থাকে। তাই Q₁-W₁ = Q₂-W₂ = ∆U। -
৬২২
STP-তে একটি আদর্শ গ্যাসকে প্রাথমিক আয়তনের এক-তৃতীয়াংশ সঙ্কুচিত করা হয় এবং তারপর প্রসারিত হয়ে দেওয়া হয় যতক্ষণ না তার চাপ প্রাথমিক চাপের অর্ধেক হয়। উভয় প্রক্রিয়ায় গ্যাসের তাপমাত্রা স্থির থাকে। যদি গ্যাসের প্রাথমিক অভ্যন্তরীণ শক্তি U হয়ে থাকে তাহলে এর চূড়ান্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি কত?
- ক U/3
- খ U/2
- গ U
- ঘ 24/3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) U
উভয় প্রক্রিয়াতেই (সংকোচন ও প্রসারণ) তাপমাত্রা স্থির (সমোষ্ণ) থাকায়, আদর্শ গ্যাসের অন্তঃস্থ শক্তি (যা কেবল তাপমাত্রার ফাংশন) অপরিবর্তিতই থাকবে — চূড়ান্ত অন্তঃস্থ শক্তি = প্রাথমিক U। -
৬২৩
একটি আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে Cp-Cv=R এবং Cp/Cv=x হলে, নিচের কোন সম্পর্কটি ঐ গ্যাসের এক মোলের জন্য সঠিক? (দ্রষ্টব্য: মূল বইয়ে শর্তাংশ হারিয়ে গিয়েছিল)
- ক Cv = (x - 1)R
- খ Cv = R/x + 1
- গ Cv = R/1 = x
- ঘ Cv = R/1 - 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) Cv = R/1 = x
(দ্রষ্টব্য: প্রশ্নে সম্ভবত "Cp-Cv=R এবং Cp/Cv=x হলে" জাতীয় শর্ত হারিয়ে গেছে) Cp-Cv=R এবং Cp=xCv ধরে সমাধান করলে Cv(x-1)=R ⇒ Cv= Rx-1। -
৬২৪
একটি কার্নো ইঞ্জিন 500 K এবং 250 K তাপমাত্রার দুটি আধারের মাধ্যমে পরিচালিত হয়। প্রত্যেক চক্রে ইঞ্জিন যদি 1 k cal তাপ গ্রহণ করে তাহলে প্রত্যেক চক্রে তাপগ্রাহকে তাপ বর্জন করার পরিমাণ কত?
- ক 500 cal
- খ 1000 cal
- গ 500 K cal
- ঘ 10 K cal
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 500 cal
কার্নো ইঞ্জিনে Q2Q1= T2T1 ⇒ Q₂=Q₁× 250500=1× 250500 kcal = 500 cal। -
৬২৫
একটি কার্নো ইঞ্জিন 227° C এবং 127° C তাপমাত্রার মধ্যে কাজ করে। যদি ইঞ্জিন কর্তৃক কৃতকাজের পরিমাণ 500 J হয়, তবে তাপ গ্রাহকে প্রত্যাখ্যাত তাপের পরিমাণ কত হবে?
- ক 2000 J
- খ 1500 J
- গ 500 J
- ঘ 1000 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2000 J
η=1- 400500=0.2। Q₁=W/η=500/0.2=2500 J। Q₂(বর্জিত)=Q₁-W=2500-500=2000 J। -
৬২৬
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় যে ভৌত রাশি স্থির থাকে তাকে কী বলে?
- ক এনট্রপি
- খ তাপমাত্রা
- গ চাপ
- ঘ অভ্যন্তরীণ শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) এনট্রপি
রুদ্ধতাপীয় (প্রত্যাবর্তী) প্রক্রিয়ায় এনট্রপি স্থির থাকে। -
৬২৭
STP-তে একটি আদর্শ গ্যাসকে প্রথমে তার প্রাথমিক আয়তনের এক-তৃতীয়াংশে সংকুচিত করা হয় এবং তারপর প্রসারিত হতে দেওয়া হয় যতক্ষণ না তার চাপ প্রাথমিক চাপের অর্ধেক হয়। উভয় প্রক্রিয়ায় গ্যাসের তাপমাত্রা স্থির থাকে। যদি গ্যাসের প্রাথমিক অভ্যন্তরীণ শক্তি U হয়ে থাকে তাহলে এর চূড়ান্ত অভ্যন্তরীণ শক্তি কত?
- ক U3
- খ U2
- গ U
- ঘ 2U3
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) U
আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি কেবল তাপমাত্রার ফাংশন। প্রশ্নমতে উভয় প্রক্রিয়াই সমোষ্ণ (তাপমাত্রা অপরিবর্তিত) হওয়ায় Ufinal=Uinitial=U। -
৬২৮
একটি কার্নো ইঞ্জিন 227°C ও 127°C তাপমাত্রার মধ্যে কাজ করে। যদি ইঞ্জিন কর্তৃক কাজের পরিমাণ 500 J হয় তবে তাপগ্রাহকে প্রত্যাখ্যাত তাপের পরিমাণ কত হবে?
- ক 2000 j
- খ 1500 j
- গ 500 j
- ঘ 1000 j
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2000 j
TH=500 K, TC=400 K। কার্নো দক্ষতা η=1−TCTH=1−400500=0.2। η=WQH⇒QH=5000.2=2500 J। প্রত্যাখ্যাত তাপ QC=QH−W=2500−500=2000 J। -
৬২৯
একটি রান্নাঘরের দেয়াল, সিলিং এবং মেঝে তাপীয় অন্তরক পদার্থ দ্বারা তৈরি। রান্নাঘরে একটা সামান্য রেফ্রিজারেটরের দরজা খুলে তা চালু রাখা হলে রান্নাঘরের তাপমাত্রা -
- ক কমবে
- খ স্থির থাকবে
- গ বাড়বে
- ঘ প্রথমে বাড়বে পরে কমবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বাড়বে
রেফ্রিজারেটর ঘর থেকে তাপ শোষণ করে ঠিকই, কিন্তু কম্প্রেসরের কাজের কারণে শোষিত তাপের চেয়ে বেশি তাপ (Qout=Qin+W) ঘরে ফেরত দেয়। ঘর তাপীয়ভাবে অন্তরক হওয়ায় এই অতিরিক্ত তাপ জমতে থেকে তাপমাত্রা ক্রমাগত বাড়বে। -
৬৩০
একটি প্রত্যাবর্তী চক্রাকার প্রক্রিয়ার এক চক্রের পরে নিচের কোনটি শূন্য নাও হতে পারে?( এখানে U= অন্তঃস্থ শক্তি, P=চাপ, W=সিস্টেম দ্বারা কৃ তকাজ, S=এনট্রপি)
- ক ΔU
- খ W
- গ ΔP
- ঘ ΔS
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) W
U, P ও S সবই অবস্থা রাশি (state function), তাই এক চক্র শেষে প্রাথমিক অবস্থায় ফিরে আসায় ΔU=ΔP=ΔS=0। কিন্তু কৃতকাজ W পথ-নির্ভর রাশি বলে এটি শূন্য নাও হতে পারে। -
৬৩১
একটি কার্নো ইঞ্জিন 500 K এবং 250 K তাপমাত্রার দুইটি আধারের মাধ্যমে পরিচালিত হয়। প্রতোক চক্রে ইঞ্জিন যদি উৎস থেকে 1kcal তাপ গ্রহণ করে তাহলে প্রত্যেক চক্রে তাপ প্রাহকে তাপ বর্জ ন করার পরিমাণ কত?
- ক 500 kcal
- খ 1000 kcal
- গ 500 cal
- ঘ 10 kcal
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 500 cal
কার্নো ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে Q2Q1=T2T1=250500=12। উৎস থেকে গৃহীত তাপ Q1=1 kcal হলে বর্জিত তাপ Q2=12×1 kcal =0.5 kcal =500 cal। -
৬৩২
একটি তাপীয় ইঞ্জিন প্রতিটি চক্রে ধনাত্মক কাজ করে এবং তাপ হারায়, কিন্তু ইঞ্জিনটি কোন তাপ গ্রহণ করে না। ইঞ্জিনটি তাপগতিবিদ্যার কোন সূত্রকে লঙ্ঘন করে?
- ক শূন্যতম সূত্র
- খ প্রথম সূত্র
- গ দ্বিতীয় সূত্র
- ঘ তৃ তীয় সূত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) প্রথম সূত্র
পূর্ণ চক্রে ΔU=0 হওয়ায় Q=W। ইঞ্জিন কোনো তাপ গ্রহণ না করেও ধনাত্মক নিট কাজ করলে শক্তির সংরক্ষণ নীতি তথা তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র লঙ্ঘিত হয়। -
৬৩৩
একটি আদর্শ গ্যাস একটি তাপ অন্তরকের আবরণযুক্ত দৃঢ় পাত্রে শূন্য মাধ্যমে প্রসারিত হলো। ফলে নিম্নের কোনটি ঘটে?
- ক অন্ত:স্থ শক্তির কোনো পরিবর্ত ন হয় না
- খ তাপমাত্রা হ্রাস পায়
- গ চাপের কোনো পরিবর্ত ন হয় না
- ঘ দশার পরিবর্ত ন হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অন্ত:স্থ শক্তির কোনো পরিবর্ত ন হয় না
তাপ অন্তরকযুক্ত দৃঢ় পাত্রে শূন্য মাধ্যমে মুক্তপ্রসারণে Q=0 (অন্তরক) এবং W=0 (বাইরে কোনো কাজ হয় না), তাই ΔU=Q−W=0। আদর্শ গ্যাসের অন্তঃস্থ শক্তি শুধু তাপমাত্রার ফাংশন হওয়ায় তাপমাত্রারও পরিবর্তন হয় না, যদিও চাপ ও আয়তন পরিবর্তিত হয়। -
৬৩৪
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় কোন ভৌত রাশি স্থির থাকে?
- ক তাপমাত্রা
- খ চাপ
- গ এনট্রপি
- ঘ অভ্যন্তরীণ শক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এনট্রপি
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় তাপ বিনিময় হয় না (dQ=0), ফলে dS=dQT=0, অর্থাৎ এনট্রপি স্থির থাকে (সম-এনট্রপিক প্রক্রিয়া)। -
৬৩৫
কোন তাপমাত্রা সেন্টিগ্রেড স্কেল ও ফারেনহাইট স্কেলে সমান?
- ক -40o
- খ 40°C
- গ 0o
- ঘ 100o
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) -40o
C=59(F−32) এ C=F বসিয়ে পাই C=59(C−32)⇒9C=5C−160⇒C=−40। তাই −40∘ তাপমাত্রায় উভয় স্কেলের পাঠ সমান হয়। -
৬৩৬
100°C তাপমাত্রার 373Kg পানিকে 100°C তাপমাত্রার বাষ্পে পরিণত করা হলে এন্ট্রপির পরিবর্ত ন হবে- দেওয়া আছে: পানির বাষ্পীভবনের সুপ্ততাপ=2.26×106 JKg
- ক 2.26×106 J/K
- খ 842.98×106 JL
- গ 165.04×106 JL
- ঘ 847.01×106 JL
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.26×106 J/K
এনট্রপির পরিবর্তন ΔS=mLT=373×2.26×106373=2.26×106 J/K (এখানে m=373 kg ও T=373 K সংখ্যাগতভাবে সমান হওয়ায় বাতিল হয়ে যায়)। -
৬৩৭
0°C তাপমাত্রার 273 kg বরফকে 0°C তাপমাত্রার পানিতে রূপান্তর করা হলে এন্ট্রপির পরিবর্ত ন কত হবে? (বরফ গলনের আপেক্ষিক সুপ্ততাপ হলো 3.36 ×105 J/kg)
- ক 917×105 J/K
- খ 3.36×105 J/K
- গ 273×105 J/K
- ঘ 0 J/K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3.36×105 J/K
ΔS=mLT=273×3.36×105273=3.36×105 J/K (এখানে m=273 kg ও T=273 K সংখ্যাগতভাবে সমান হওয়ায় বাতিল হয়ে যায়)। -
৬৩৮
একটি কার্নো ইঞ্জিনের জন্য যদি তাপ উৎসের তাপমাত্রা অপরিবর্তিত রেখে তাপগ্রাহকের তাপমাত্রা ধীরে ধীরে কমানো হয় তাহলে ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা কেমনভাবে পরিবর্তিত হবে?
- ক বৃদ্ধি পায়
- খ অপরিবর্তিত থাকে
- গ কমতে থাকবে
- ঘ বলা সম্ভব নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বৃদ্ধি পায়
কার্নো ইঞ্জিনের কর্মদক্ষতা η=1−T2T1। T1 (উৎসের তাপমাত্রা) অপরিবর্তিত রেখে T2 (গ্রাহকের তাপমাত্রা) কমালে T2T1 কমে, ফলে η বৃদ্ধি পায়। -
৬৩৯
ফারেনহাইট স্কেলের কোন তাপমাত্রা সেন্ট্রিগ্রেভ স্কেলের পাঠের তিনগুণ?
- ক 160°
- খ 80°
- গ 320°
- ঘ 40°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 80°
শর্ত F=3C। রূপান্তর সূত্র C5=F−329-এ বসিয়ে: C5=3C−329⇒9C=15C−160⇒C=1606=26.67°C। তাহলে F=3×26.67≈80°F। -
৬৪০
33% কর্মদক্ষতা সম্পন্ন একটি তাপ ইঞ্জিনে 9.0×104 j শক্তি সরবরাহ করা হলো। ইঞ্জিনটি কতটুকু তাপশক্তিকে কাজে রুপান্তরিত করতে পারবে?
- ক 3000j
- খ 8400j
- গ 30000j
- ঘ 10000j
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 30000j
কর্মদক্ষতা η=WQ⇒W=ηQ=0.33×9.0×104J≈3.0×104J=30000J।
তাপগতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।