পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর পাত্রের প্রসারণ বিবেচনা না করে পাত্রে রাখা তরলের যে প্রসারণ দেখা যায়, তাকে তরলের আপাত প্রসারণ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর তরল সবসময় কোনো পাত্রে রাখতে হয়। তরলকে উত্তপ্ত করলে পাত্রটিও উত্তপ্ত হয় এবং পাত্রের আয়তনও বৃদ্ধি পায়। ফলে পাত্রে তরলের যে প্রসারণ আমরা দেখতে পাই তা তরলের সত্যিকারের প্রসারণ নয়, তা হলো আপাত প্রসারণ। পাত্রের প্রসারণ হিসাব করলে তরলের প্রকৃত প্রসারণ পাওয়া যায়। তাই সাধারণত তরলের প্রসারণ কঠিনের প্রসারণের চেয়ে বেশি বলে আপাত প্রসারণের মান প্রকৃত প্রসারণের চেয়ে কম হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর দেওয়া আছে, ফ্লাস্কের আদি আয়তন $V = 500\ \mathrm{cm^3}$, তাপমাত্রা বৃদ্ধি $\Delta T = 100^{\circ}\mathrm{C}$। কাচের আয়তন প্রসারণ সহগ, $\gamma_g = 3\alpha = 3 \times 9 \times 10^{-6} = 2.7 \times 10^{-5}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। পারদের আয়তন প্রসারণ সহগ, $\gamma_r = 1.8 \times 10^{-4}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। পারদের আপাত প্রসারণ সহগ, $\gamma_a = \gamma_r - \gamma_g = 1.8 \times 10^{-4} - 0.27 \times 10^{-4} = 1.53 \times 10^{-4}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। উপচে পড়া পারদের আয়তন $= V \gamma_a \Delta T = 500 \times 1.53 \times 10^{-4} \times 100 = 7.65\ \mathrm{cm^3}$। অতএব, $7.65\ \mathrm{cm^3}$ পারদ উপচে পড়বে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর দ্বিতীয় ফ্লাস্কের উপাদানের আয়তন প্রসারণ সহগ, $\gamma_c = 3\alpha = 3 \times 7 \times 10^{-5} = 2.1 \times 10^{-4}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। পারদের আয়তন প্রসারণ সহগ $\gamma_r = 1.8 \times 10^{-4}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। এখানে $\gamma_c > \gamma_r$, অর্থাৎ ফ্লাস্কের আয়তন পারদের চেয়ে বেশি বাড়ে। পারদের আপাত প্রসারণ সহগ, $\gamma_a = \gamma_r - \gamma_c = 1.8 \times 10^{-4} - 2.1 \times 10^{-4} = -3 \times 10^{-5}\ ^{\circ}\mathrm{C}^{-1}$। ঋণাত্মক মান নির্দেশ করে আপাত সংকোচন। আয়তনের আপাত পরিবর্তন $= V \gamma_a \Delta T = 500 \times (-3 \times 10^{-5}) \times 100 = -1.5\ \mathrm{cm^3}$। অর্থাৎ ফ্লাস্ক থেকে পারদ উপচে পড়বে না, বরং পারদের স্তর কানা থেকে নেমে যাবে যা $1.5\ \mathrm{cm^3}$ আয়তনের সমান। তুলনা: প্রথম ফ্লাস্কে পারদের প্রসারণ কাচের চেয়ে বেশি হওয়ায় $7.65\ \mathrm{cm^3}$ পারদ উপচে পড়ে (আপাত প্রসারণ), আর দ্বিতীয় ফ্লাস্কে পাত্রের প্রসারণ তরলের চেয়ে বেশি হওয়ায় পারদের আপাত সংকোচন ঘটে। তাই তরলের আপাত প্রসারণ কেবল তরলের নয়, পাত্রের উপাদানের ওপরও নির্ভর করে।