পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর গলন চলাকালে নির্দিষ্ট গলনাঙ্কে যে পরিমাণ তাপ দিয়ে পুরো কঠিন পদার্থকে তরলে রূপান্তর করা হয়, সেই তাপকে গলনের সুপ্ততাপ বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কঠিন পদার্থে অণুগুলো আন্তঃআণবিক বন্ধনে আবদ্ধ থাকে। গলন চলাকালে প্রদত্ত তাপ এই আন্তঃআণবিক বন্ধন শিথিল করতে ব্যয় হয়। এ তাপ অণুগুলোর গতিশক্তি বাড়ায় না। অণুর গড় গতিশক্তি না বাড়ায় মিশ্রণের তাপমাত্রা বাড়ে না। পুরো কঠিন পদার্থ তরলে পরিণত হওয়ার পর তাপমাত্রা আবার বাড়তে শুরু করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর এখানে, বরফের ভর $m_1 = 200\text{ g} = 0.2\text{ kg}$, জুসের ভর $m_2 = 1.5\text{ kg}$, জুসের আদি তাপমাত্রা $50^\circ\text{C}$। ধরি, চূড়ান্ত তাপমাত্রা $T$।
   বরফ গলতে ও $T$ তাপমাত্রায় পৌঁছাতে গৃহীত তাপ $= m_1 L + m_1 s (T - 0)$
   জুস কর্তৃক পরিত্যক্ত তাপ $= m_2 s (50 - T)$
   তাপের নীতি অনুযায়ী, $m_1 L + m_1 s T = m_2 s (50 - T)$
   বা, $0.2 \times 334000 + 0.2 \times 4200 \times T = 1.5 \times 4200 \times (50 - T)$
   বা, $66800 + 840T = 315000 - 6300T$
   বা, $7140T = 248200$
   বা, $T = 34.76^\circ\text{C} \approx 34.8^\circ\text{C}$
   অতএব, চূড়ান্ত তাপমাত্রা প্রায় $34.8^\circ\text{C}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর গ অংশ থেকে $200\text{ g}$ বরফ দিলে জুসের চূড়ান্ত তাপমাত্রা হয় প্রায় $34.8^\circ\text{C}$, যা $30^\circ\text{C}$ এর চেয়ে বেশি। সুতরাং $200\text{ g}$ বরফ যথেষ্ট নয়।
   ধরি, প্রয়োজনীয় বরফের ভর $m$ kg এবং চূড়ান্ত তাপমাত্রা $30^\circ\text{C}$।
   বরফ কর্তৃক গৃহীত তাপ $= mL + m s (30 - 0) = m(334000 + 4200 \times 30) = 460000m$ J
   জুস কর্তৃক পরিত্যক্ত তাপ $= 1.5 \times 4200 \times (50 - 30) = 126000$ J
   তাপের নীতি অনুযায়ী, $460000m = 126000$
   বা, $m = \frac{126000}{460000} = 0.274\text{ kg} = 274\text{ g}$
   অতএব, জুসকে $30^\circ\text{C}$ এ ঠান্ডা করতে মোট প্রায় $274\text{ g}$ বরফ প্রয়োজন, অর্থাৎ আরও প্রায় $74\text{ g}$ বরফ দিতে হবে। বরফ দ্বারা গলনের সুপ্ততাপ শোষণের কারণেই অল্প বরফে অনেক বেশি শীতলতা পাওয়া যায়, কিন্তু পরিমাণ যথেষ্ট না হলে লক্ষ্য তাপমাত্রা পাওয়া যায় না।