পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর পাত্রের প্রসারণ বিবেচনায় না রেখে তরলের যে প্রসারণ পরিমাপ করা হয়, তাকে তরলের আপাত প্রসারণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর তাপ দেওয়া হলে তাপ প্রথমে কাচের বাল্বে পৌঁছায়, তরলে পৌঁছাতে সময় লাগে। তরলের তাপমাত্রা বাড়ার আগেই বাল্বের তাপমাত্রা বেড়ে যায় এবং বাল্বটি প্রসারিত হয়ে একটু বড় হয়ে যায়। ফলে বাল্বের আয়তন বেড়ে যাওয়ায় তরলের তল কিছুটা নিচে নেমে আসে। পরে তরল তাপ পেয়ে বাল্বের চেয়ে বেশি প্রসারিত হলে তল আবার ওপরে উঠতে থাকে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর এখানে, তরলের আদি আয়তন, $V = 500\text{ cm}^3$
   তাপমাত্রার পরিবর্তন, $\Delta T = 70 - 20 = 50\text{ K}$
   নলের প্রস্থচ্ছেদ, $a = 0.5\text{ cm}^2$
   BC = $5.4\text{ cm}$
   তরলের প্রকৃত প্রসারণ, $V_L = a \times BC = 0.5 \times 5.4 = 2.7\text{ cm}^3$
   প্রকৃত প্রসারণ সহগ, $\gamma_r = \frac{V_L}{V \Delta T} = \frac{2.7}{500 \times 50} = 1.08 \times 10^{-4}\text{ K}^{-1}$
   অতএব, তরলটির প্রকৃত প্রসারণ সহগ $1.08 \times 10^{-4}\text{ K}^{-1}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কাচের বাল্বের ক্ষেত্রে: বাল্বের প্রসারণ $V_B = a \times AB = 0.5 \times 0.4 = 0.2\text{ cm}^3$। আপাত প্রসারণ, $V_a = V_L - V_B = 2.7 - 0.2 = 2.5\text{ cm}^3$। অর্থাৎ কাচের ক্ষেত্রে বাল্বের প্রসারণ তরলের তুলনায় অনেক কম, তাই তল উপরে ওঠে।
   নতুন বাল্বের ক্ষেত্রে: বাল্বের আয়তন প্রসারণ সহগ $\gamma_g' = 1.08 \times 10^{-4}\text{ K}^{-1}$।
   বাল্বের আয়তন বৃদ্ধি, $V_B' = V \gamma_g' \Delta T = 500 \times 1.08 \times 10^{-4} \times 50 = 2.7\text{ cm}^3$
   তরলের প্রকৃত প্রসারণ $V_L = 2.7\text{ cm}^3$ (একই তরল ও একই তাপমাত্রা পরিবর্তন)।
   আপাত প্রসারণ, $V_a' = V_L - V_B' = 2.7 - 2.7 = 0$
   অর্থাৎ বাল্বের আয়তন যতটুকু বাড়বে তরলের আয়তনও ঠিক ততটুকুই বাড়বে। তাই তরলের তল A দাগেই স্থির থাকবে, ওপরে উঠবে না। যদিও তরলটির প্রকৃত প্রসারণ ঘটেছে, কিন্তু আপাত প্রসারণ শূন্য হওয়ায় তা চোখে ধরা পড়বে না। এ থেকে বোঝা যায় আপাত প্রসারণ সহগ = প্রকৃত প্রসারণ সহগ − পাত্রের প্রসারণ সহগ।