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. ৭২১

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি রেফ্রিজারেটরের কার্যকৃত সহগ K = 2.51। 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

   রেফ্রিজারেটরের কার্যকৃত সহগ K = Q₂W, যেখানে Q₂ = ঠান্ডা প্রকোষ্ঠ থেকে অপসারিত তাপ = 500 J। তাহলে W = Q₂K = 5002.51 ≈ 199.2 J ≈ 200 J। সুতরাং উত্তর ঘ (200 J)।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

2. ৭২২

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি তাপ ইঞ্জিন সম্পর্কে ধারণা পাই--- (i) এর দক্ষতা উৎস ও তাপগ্রাহকের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে (ii) এর দক্ষতা কখনও 100% হতে পারে না (iii) এটি শীতল উৎস থেকে তাপ গ্রহণ করে পরিবেশে খালাস 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 →

3. ৭২৩

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   কোন 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 →

4. ৭২৪

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   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 →

5. ৭২৫

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   একটি তাপ ইঞ্জিনের কার্যকর বস্তু 600K তাপমাত্রায় উৎস হতে 1200 J তাপ গ্রহণ করে এবং শীতল আধারে 300 J তাপ বর্জন করে। নিচের ৫৪ ও ৫৫নং প্রশ্নের উত্তর দাও:

   • 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 →

6. ৭২৬

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় (γ = 1.4) দ্বি-পারমাণবিক 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 →

7. ৭২৭

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   সমতাপীয় পরিবর্তনে---

   • ক এনট্রপি ও বিভবশক্তি হ্রাস পায়
   • খ এনট্রপি ও শূন্যশক্তি বৃদ্ধি পায়
   • গ এনট্রপি ও শূন্যশক্তি হ্রাস পায়
   • ঘ এনট্রপি ও বিভবশক্তি বৃদ্ধি পায়
   সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

   সঠিক উত্তর: ঘ) এনট্রপি ও বিভবশক্তি বৃদ্ধি পায়

   সমতাপীয় (isothermal) প্রসারণে তাপমাত্রা স্থির থাকলেও গ্যাস তাপ শোষণ করে বাহ্যিক কাজ সম্পাদন করে, ফলে dS = dQT > 0 — এনট্রপি বৃদ্ধি পায়। একই সাথে গ্যাস প্রসারিত হওয়ায় অণুগুলোর মধ্যে গড় দূরত্ব বৃদ্ধি পায়, তাই গতিশক্তি/তাপমাত্রা অপরিবর্তিত থাকলেও আন্তঃআণবিক বিভবশক্তি বৃদ্ধি পায়। সুতরাং সমতাপীয় পরিবর্তনে এনট্রপি ও বিভবশক্তি উভয়ই বৃদ্ধি পায় → উত্তর ঘ।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

8. ৭২৮

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

   কোনো গ্যাসের তাপধারণ 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 →

9. ৭২৯

   তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

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

   • 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 (PV^γ=ধ্রুবক ও আদর্শ গ্যাস সমীকরণ PV=nRT একত্রে ব্যবহার করে প্রতিপাদিত), তাই এই উক্তি মিথ্যা। (iii) TP^(1-γ)/γ = ধ্রুবক — এটিও প্রতিষ্ঠিত T-P রুদ্ধতাপীয় সম্পর্ক, সত্য। সুতরাং সঠিক উক্তি i ও iii → উত্তর খ।

   এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

10. ৭৩০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

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

    • 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 →

11. ৭৩১

    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

    • 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 →

12. ৭৩২

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    রুদ্ধতাপীয় প্রক্রিয়ায় কোনো একটি গ্যাসের জন্য PV^1.33 = ধ্রুবক পাওয়া গেল। গ্যাসটির জন্য প্রযোজ্য হবে---
    (i) Cp = 1.33 Cv
    (ii) সমোষ্ণ রেখা রুদ্ধতাপীয় রেখা অপেক্ষা 1.33 গুণ খাড়া
    (iii) গ্যাসটি ত্রি বা বহু পরমাণু দ্বারা গঠিত

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

    সঠিক উত্তর: গ) i ও iii

    এখানে γ = CpCv = 1.33। (i) সংজ্ঞা অনুযায়ী Cp = γCv = 1.33Cv — সত্য। (ii) P-V লেখচিত্রে যেকোনো বিন্দুতে রুদ্ধতাপীয় রেখার ঢাল সমোষ্ণ রেখার ঢালের γ গুণ, অর্থাৎ রুদ্ধতাপীয় রেখাই সমোষ্ণ রেখা অপেক্ষা 1.33 গুণ বেশি খাড়া — উল্টোটা নয়। তাই সমোষ্ণ রেখা রুদ্ধতাপীয় রেখা অপেক্ষা 1.33 গুণ খাড়া — উক্তিটি মিথ্যা। (iii) γ≈1.33 (≈43) মান ত্রি বা বহু-পরমাণুক গ্যাসের বৈশিষ্ট্যসূচক (একপরমাণুক গ্যাসে γ≈1.67, দ্বিপরমাণুকে γ≈1.4) — সত্য। সুতরাং সঠিক উক্তি i ও iii → উত্তর গ।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

13. ৭৩৩

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    ⚠️[যাচাই দরকার] AC লেখচিত্রের ক্ষেত্রে কোনটি সঠিক?

    • ক PV = ধ্রুবক
    • খ PV^{γ -1} = ধ্রুবক
    • গ PV^{γ +1} = ধ্রুবক
    • ঘ PV^γ = ধ্রুবক
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) PV = ধ্রুবক

    ⚠️ এই প্রশ্নটা এখনো যাচাই করা হয়নি -- কারণ: P-V ডায়াগ্রাম (বিন্দু A,B,C) missing, বইয়ের পাতার ছবি দরকার

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

14. ৭৩৪

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    ⚠️[যাচাই দরকার] AB লেখচিত্রের ক্ষেত্রে চাপ ও আয়তনের মধ্যকার সম্পর্ক হলো---

    • ক PV^{γ -1} = ধ্রুবক
    • খ PV = ধ্রুবক
    • গ PV^-1 = ধ্রুবক
    • ঘ PV^γ = ধ্রুবক
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) PV^{γ -1} = ধ্রুবক

    ⚠️ এই প্রশ্নটা এখনো যাচাই করা হয়নি -- কারণ: P-V ডায়াগ্রাম (বিন্দু A,B,C) missing, বইয়ের পাতার ছবি দরকার

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

15. ৭৩৫

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    রুদ্ধতাপীয় পরিবর্তনে নিচের কোন সম্পর্কটি সত্য?

    • ক TV = C
    • খ T^{γ -1}V = C
    • গ TV^{γ -1} = C
    • ঘ T^γV = C
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) TV^{γ -1} = C

    রুদ্ধতাপীয় পরিবর্তনে PVγ = ধ্রুবক। আদর্শ গ্যাস সমীকরণ PV = nRT থেকে P = nRTV বসিয়ে পাওয়া যায়: (nRTV)Vγ = ধ্রুবক ⇒ TV^γ−1 = ধ্রুবক।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

16. ৭৩৬

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    নির্দিষ্ট পরিমাণ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি নিম্নোক্ত কোনটির উপর নির্ভর করে না?

    • ক চাপ
    • খ ভর
    • গ তাপমাত্রা
    • ঘ আয়তন
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: খ) ভর

    এখানে "নির্দিষ্ট পরিমাণ" বলতে গ্যাসের ভর/পরিমাণ আগে থেকেই ধ্রুব ধরে নেওয়া হয়েছে। সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তি এর তাপগতীয় অবস্থা-নির্ণায়ক রাশি চাপ (P), আয়তন (V) ও তাপমাত্রার (T) ওপর নির্ভরশীল একটি রাষ্ট্র-অপেক্ষক, কিন্তু নির্দিষ্ট/ধ্রুব ভরের ওপর তা সরাসরি নির্ভর করে না, কারণ ভর নিজেই এখানে পরিবর্তনশীল চলক নয়, বরং আগে থেকেই নির্ধারিত। তাই উত্তর ভর।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

17. ৭৩৭

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি সিস্টেমকে তিনটি অবস্থা A (20° সে.), B (80° সে.) ও C (80° সে.)-এর মধ্য দিয়ে নেওয়া হয়। A থেকে B-তে যাওয়ার পথে সিস্টেম কর্তৃক কৃতকাজ dW = 2 J। B থেকে C-তে আয়তন V থেকে V+dV হয়, তাপমাত্রা 80° সে.-ই থাকে। dQ = 5 J হলে A থেকে B-তে অভ্যন্তরীণ পরিবর্তন কত?

    • ক −3 J
    • খ 0 J
    • গ 3 J
    • ঘ 7 J
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: গ) 3 J

    চিত্র অনুযায়ী A অবস্থা (20°C, আয়তন V) থেকে B অবস্থায় (80°C, আয়তন V অপরিবর্তিত) যাওয়ার সময় dQ = 5 J তাপ শোষিত হয় এবং dW = 2 J কাজ সম্পাদিত হয় (চিত্রে চিহ্নিত)। প্রথম সূত্র অনুযায়ী: dU = dQ − dW = 5 − 2 = 3 J।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

18. ৭৩৮

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    কোনো গ্যাসের দুটি আপেক্ষিক তাপের অনুপাত একটি ধ্রুব রাশি। এই ধ্রুব রাশিকে যে প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয় তা হলো---

    • ক γ
    • খ R
    • গ λ
    • ঘ K
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) γ

    গ্যাসের দুই আপেক্ষিক তাপ Cp ও Cv-এর অনুপাত (CpCv) একটি নির্দিষ্ট ধ্রুব রাশি, যাকে γ (গামা) প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

19. ৭৩৯

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    এক কাপ গরম চায়ে একটি ঠান্ডা চামচ ডুবানো হলো কী ঘটে?

    • ক চামচের অভ্যন্তর শক্তি বৃদ্ধি পায়
    • খ চামচের অভ্যন্তর শক্তি হ্রাস পেতে থাকে
    • গ চা-এর অভ্যন্তর শক্তি বৃদ্ধি পায়
    • ঘ চামচের অভ্যন্তর শক্তি একই থাকে
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) চামচের অভ্যন্তর শক্তি বৃদ্ধি পায়

    তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র অনুযায়ী তাপ সর্বদা উষ্ণতর বস্তু থেকে শীতলতর বস্তুর দিকে প্রবাহিত হয়। গরম চা থেকে তাপ ঠান্ডা চামচে প্রবাহিত হওয়ায় চামচের অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি পায় (এবং সমপরিমাণে চায়ের অভ্যন্তরীণ শক্তি হ্রাস পায়)।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

20. ৭৪০

    তাপগতিবিদ্যা ইসহাক স্যার

    একটি ফুটবলের অভ্যন্তরে বায়ুর আয়তন 20 লিটার এবং চাপ 2 atm, বলটি হঠাৎ ফেটে গেল। এর ফলে ফুটবলস্ফীত বায়ুর তাপমাত্রা ও আয়তন যথাক্রমে কী হবে?

    • ক কমবে এবং বাড়বে
    • খ বাড়বে এবং কমবে
    • গ কমবে এবং কমবে
    • ঘ বাড়বে এবং বাড়বে
    সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা

    সঠিক উত্তর: ক) কমবে এবং বাড়বে

    ফুটবল হঠাৎ ফেটে যাওয়া একটি দ্রুত (রুদ্ধতাপীয়) প্রক্রিয়া — এত দ্রুত ঘটে যে পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময়ের সময় পাওয়া যায় না (dQ = 0)। রুদ্ধতাপীয় প্রসারণে গ্যাস কাজ সম্পাদন করে নিজের অভ্যন্তরীণ শক্তি ব্যয় করে, ফলে আয়তন বৃদ্ধি পায় এবং তাপমাত্রা হ্রাস পায়।

    এই প্রশ্নটার আলাদা পাতা দেখো →

অন্যান্য অধ্যায়

সব অধ্যায় দেখো →