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।
-
৬৬১
একটি ঘরের কোনো দেয়ালের ক্ষেত্রফল 30 m2। দেয়ালটি ইটের তৈরি এবং এর পুরুত্ব 25 cm। ঘরের বাইরের তাপমাত্রা 30°C হলে দেয়াল দিয়ে কী হারে তাপ ঘরের মধ্যে প্রবেশ করছে নির্ণয় করো। দেওয়া আছে: ইটের তাপ পরিবাহকত্ব 0.6 Wm−1K−1
- ক 280W
- খ 284W
- গ 288W
- ঘ 292W
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 288W
তাপ পরিবহনের হার Q=kAΔTd, এখানে k=0.6 Wm−1K−1, A=30 m2, d=0.25 m। ঘরের ভিতর ও বাইরের তাপমাত্রার পার্থক্য ΔT=4°C ধরলে (মূল প্রশ্নে সম্ভবত ভিতরের তাপমাত্রা 26°C উল্লেখ ছিল, যা টাইপের সময় বাদ পড়ে গেছে) Q=0.6×30×40.25=288 W, যা বিকল্প (গ)-এর সাথে নিখুঁতভাবে মিলে যায়। -
৬৬২
ফারেনহাইট স্কেলে কোন বস্তুর তাপমাত্রা 50°F হলে কেলভিন স্কেলে ওই তাপমাত্রা হবে।
- ক 273K
- খ 283K
- গ 290K
- ঘ 300K
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 283K
ফারেনহাইট থেকে সেলসিয়াস: C=59(F−32)=59(50−32)=59×18=10°C। কেলভিন: K=C+273=283 K। -
৬৬৩
একটি কার্নো ইঞ্জিনের উৎসের তাপমাত্রা 400 K। এই তাপমাত্রায় উৎস থেকে এই ইঞ্জিন 836 J তাপ গ্রহণ করে আর সিংংকে 627 J তাপ বর্জন করে। তাহলে এ ইঞ্জিনের দক্ষতা-
- ক 25%
- খ 26.8%
- গ 28.9%
- ঘ 36%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 25%
কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা η=1−Q2Q1=1−627836=1−0.75=0.25=25% (এখান থেকে সিংকের তাপমাত্রা T2=T1×Q2Q1=400×0.75=300 K, যা সঙ্গতিপূর্ণ)। -
৬৬৪
কোন বস্তুর তাপ ধারণ ক্ষমতা 150°JC হলে এর তাপমাত্রা 80°C-20°C নামিয়ে আনতে কি পরিমাণ তাপ শক্তি বের করতে হবে?
- ক 1200J
- খ 3000J
- গ 9000J
- ঘ 15000J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 9000J
তাপশক্তি Q=CΔT=150×(80−20)=150×60=9000 J। -
৬৬৫
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়া নিচের কোন সমীকরণটি শুদ্ধ?
- ক PV = ধ্রুবক
- খ PVγ = ধ্রুবক
- গ PV = ধ্রুবক
- ঘ T = ধ্রুবক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) PVγ = ধ্রুবক
রুদ্ধতাপীয় (adiabatic) প্রক্রিয়ায় তাপ বিনিময় শূন্য থাকায় গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ থেকে পাওয়া যায় PVγ=constant, যেখানে γ=CpCv। এটি সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ার PV=constant বা T=constant থেকে সম্পূর্ণ ভিন্ন। (মূল নথিতে বিকল্পগুলোর সূত্র OCR-এ কিছুটা বিকৃত হয়ে গেছে, তবে γ চিহ্নযুক্ত বিকল্পটিই সঠিক রুদ্ধতাপীয় সমীকরণ নির্দেশ করে।) -
৬৬৬
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র আসলে কোন নীতির প্রকাশ?
- ক ভরবেগের সংরক্ষণ
- খ শক্তির সংরক্ষণ
- গ এনট্রপি বৃদ্ধি
- ঘ তাপীয় সাম্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শক্তির সংরক্ষণ
dQ = dU + dW — সিস্টেমে দেওয়া তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি ও কৃতকাজে ব্যয় হয়।
এটিই শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের তাপগতিবিদ্যা-রূপ।
ফাঁদ: এনট্রপির কথা দ্বিতীয় সূত্রে, প্রথমে নয়। -
৬৬৭
সমোষ্ণ (isothermal) প্রক্রিয়ায় কোন রাশিটি অপরিবর্তিত থাকে?
- ক চাপ
- খ আয়তন
- গ তাপমাত্রা
- ঘ এনট্রপি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তাপমাত্রা
সমোষ্ণ প্রক্রিয়ায় T ধ্রুব, তাই আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তিও অপরিবর্তিত (dU = 0)।
ফলে dQ = dW — দেওয়া সব তাপই কাজে রূপান্তরিত হয়।
ফাঁদ: রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ার সাথে গুলিয়ে ফেলা, সেখানে dQ = 0। -
৬৬৮
তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুসারে তাপ স্বতঃস্ফূর্তভাবে প্রবাহিত হয়—
- ক ঠান্ডা থেকে গরমে
- খ গরম থেকে ঠান্ডায়
- গ উভয় দিকে সমানভাবে
- ঘ প্রবাহিত হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) গরম থেকে ঠান্ডায়
স্বতঃস্ফূর্ত তাপপ্রবাহ সর্বদা উচ্চ তাপমাত্রা থেকে নিম্ন তাপমাত্রার দিকে — এটিই ক্লসিয়াসের বিবৃতি।
উল্টো দিকে নিতে হলে বাইরের কাজ লাগে, যেমন রেফ্রিজারেটরে।
ফাঁদ: রেফ্রিজারেটর দেখে উল্টো প্রবাহকে স্বতঃস্ফূর্ত ভাবা। -
৬৬৯
এনট্রপির একক কোনটি?
- ক J
- খ J K−1
- গ J kg−1
- ঘ K J−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) J K−1
dS = dQT ⇒ একক JK = J K−1।
এনট্রপি বিশৃঙ্খলার পরিমাপ; বিচ্ছিন্ন সিস্টেমে এটি কখনো কমে না।
ফাঁদ: তাপের একক J-কেই এনট্রপির একক ভাবা। -
৬৭০
আদর্শ গ্যাসের ক্ষেত্রে Cp ও Cv-এর সম্পর্ক কোনটি?
- ক Cp − Cv = R
- খ Cv − Cp = R
- গ Cp = Cv
- ঘ CpCv = R
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Cp − Cv = R
মেয়ারের সম্পর্ক: Cp − Cv = R (মোলার আপেক্ষিক তাপ)।
স্থির চাপে গ্যাস প্রসারিত হয়ে বাইরের কাজ করে, তাই বেশি তাপ লাগে — Cp > Cv।
ফাঁদ: বিয়োগের ক্রম উল্টে ফেলা। -
৬৭১
রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় গ্যাসকে দ্রুত সংকুচিত করলে তাপমাত্রা—
- ক বাড়ে
- খ কমে
- গ অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ শূন্য হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বাড়ে
dQ = 0 ⇒ dU = −dW। সংকোচনে বাইরের কাজ গ্যাসের ওপর হয় (dW ঋণাত্মক), তাই dU বাড়ে, তাপমাত্রা বাড়ে।
ডিজেল ইঞ্জিনে এভাবেই সংকোচনে তাপমাত্রা বাড়িয়ে জ্বালানি জ্বালানো হয়।
ফাঁদ: তাপ দেওয়া হয়নি বলে তাপমাত্রা বাড়বে না ভাবা। -
৬৭২
সমআয়তন (isochoric) প্রক্রিয়ায় গ্যাসকে তাপ দিলে—
- ক সব তাপ কাজে পরিণত হয়
- খ সব তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়ায়
- গ তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকে
- ঘ চাপ কমে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) সব তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়ায়
আয়তন ধ্রুব ⇒ dW = PdV = 0 ⇒ dQ = dU।
তাই পুরো তাপ অভ্যন্তরীণ শক্তি বাড়ায়, তাপমাত্রা ও চাপ দুটোই বাড়ে।
ফাঁদ: সমোষ্ণ প্রক্রিয়ার ফল (dQ = dW) এখানে বসিয়ে দেওয়া। -
৬৭৩
কার্নো ইঞ্জিনের দক্ষতা কোনটি?
- ক 1 − T2T1
- খ 1 − T1T2
- গ T2T1
- ঘ T1 + T2T1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1 − T2T1
η = 1 − T2T1 (T কেলভিনে, T1 = উৎস, T2 = সিংক)।
η = 1 হতে হলে T2 = 0 K লাগত — তাই কোনো ইঞ্জিনের দক্ষতা 100% হয় না।
ফাঁদ: T1, T2 উল্টে বসানো বা সেলসিয়াস ব্যবহার করা। -
৬৭৪
একটি কার্নো ইঞ্জিন 600 K ও 300 K-এর মধ্যে কাজ করলে এর দক্ষতা কত?
- ক 25%
- খ 50%
- গ 75%
- ঘ 100%
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 50%
η = 1 − 300600 = 1 − 0.5 = 0.5 = 50%
ফাঁদ: তাপমাত্রার পার্থক্য 300-কে 600 দিয়ে না ভাগ করে অন্যভাবে হিসাব করা। -
৬৭৫
একটি রেফ্রিজারেটর 27 °C-এর ঘর থেকে −3 °C-এ তাপ সরায়। এর সর্বোচ্চ কর্মদক্ষতা সহগ (COP) কত?
- ক 9
- খ 10
- গ 11
- ঘ 0.1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 9
T1 = 300 K, T2 = 270 K
COP = T2T1 − T2 = 27030 = 9
ফাঁদ: সেলসিয়াস বসালে ভুল আসে; আর লবে T1 বসালে হিট পাম্পের COP (= 10) পাওয়া যায়। -
৬৭৬
পানির আপেক্ষিক তাপ কত?
- ক 4200 J kg−1 K−1
- খ 420 J kg−1 K−1
- গ 2260 J kg−1 K−1
- ঘ 336 J kg−1 K−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 4200 J kg−1 K−1
পানির আপেক্ষিক তাপ 4200 J kg−1 K−1 (= 1 cal g−1 °C−1) — সাধারণ পদার্থের মধ্যে সর্বোচ্চগুলোর একটি, তাই পানি ভালো শীতলকারক।
ফাঁদ: 2260 kJ kg−1 বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ, আপেক্ষিক তাপ নয়। -
৬৭৭
কোনো প্রক্রিয়ায় সিস্টেমকে 500 J তাপ দেওয়া হলো এবং সিস্টেম 200 J কাজ করল। অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন কত?
- ক 200 J
- খ 300 J
- গ 500 J
- ঘ 700 J
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 300 J
dQ = dU + dW ⇒ dU = 500 − 200 = 300 J
ফাঁদ: যোগ করে 700 J লেখা — সিস্টেম কাজ করলে সেই শক্তি বেরিয়ে যায়। -
৬৭৮
0 °C-এর 1 kg বরফকে 0 °C-এর পানিতে পরিণত করতে কত তাপ লাগে?
- ক 336 kJ
- খ 4.2 kJ
- গ 2260 kJ
- ঘ 0 kJ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 336 kJ
বরফ গলনের সুপ্ত তাপ ≈ 336 kJ kg−1 (80 cal g−1)।
এ সময় তাপমাত্রা বাড়ে না, পুরো তাপ অবস্থার পরিবর্তনে ব্যয় হয়।
ফাঁদ: তাপমাত্রা বদলায় না দেখে 0 kJ লেখা; 2260 kJ বাষ্পীভবনের সুপ্ত তাপ। -
৬৭৯
তাপ সঞ্চালনের কোন প্রক্রিয়ায় মাধ্যমের প্রয়োজন হয় না?
- ক পরিবহন
- খ পরিচলন
- গ বিকিরণ
- ঘ তিনটিতেই লাগে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বিকিরণ
বিকিরণ তাড়িতচৌম্বক তরঙ্গের মাধ্যমে ঘটে, তাই শূন্যস্থানেও সম্ভব — সূর্যের তাপ এভাবেই পৃথিবীতে আসে।
পরিবহনে কণার কম্পন, পরিচলনে কণার স্থানান্তর লাগে।
ফাঁদ: পরিচলনকে বিকিরণ ভাবা। -
৬৮০
তাপমাত্রা স্কেলে কেলভিন ও সেলসিয়াসের সম্পর্ক কোনটি?
- ক K = °C + 273.15
- খ K = °C − 273.15
- গ K = 1.8 °C + 32
- ঘ K = °C273
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) K = °C + 273.15
T(K) = t(°C) + 273.15; পরম শূন্য 0 K = −273.15 °C।
ফারেনহাইটের সাথে সম্পর্ক °F = 1.8 °C + 32।
ফাঁদ: ফারেনহাইটের সূত্রের সাথে গুলিয়ে ফেলা।
তাপগতিবিদ্যা নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।