মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান ২০১৮ - বিভাগ 'ক'
মাধ্যমিক পরীক্ষা - ২০১৮ (ভৌতবিজ্ঞান)
বিভাগ-‘ক’ (বহুবিকল্পভিত্তিক প্রশ্ন)
১.১ গ্রিনহাউস গ্যাস হিসেবে পৃথিবীর উষ্ণতা বৃদ্ধির জন্য নীচের কোন গ্যাসটির অবদান সবচেয়ে বেশি?
(a) \(N_2O\) (b) \(CH_4\) (c) \(CO_2\) (d) \(H_2O\) বাষ্প
সঠিক উত্তর: (c) \(CO_2\)
ব্যাখ্যা: গ্লোবাল ওয়ার্মিং বা বিশ্ব উষ্ণায়নে কার্বন ডাইঅক্সাইডের (\(CO_2\)) অবদান প্রায় ৫০%-এর বেশি, যা অন্যান্য গ্রিনহাউস গ্যাসের তুলনায় সর্বাধিক।
১.২ বয়েলের সূত্র অনুযায়ী \(PV-P\) লেখচিত্র কোনটি?
(a) [মূলবিন্দুগামী সরলরেখা] (b) [P-অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা] (c) [V-অক্ষের সমান্তরাল] (d) [পরাবৃত্তাকার]
সঠিক উত্তর: (b) \(PV\) অক্ষের সমান্তরাল সরলরেখা
ব্যাখ্যা: স্থির উষ্ণতায় গ্যাসের চাপ (\(P\)) পরিবর্তন করা হলেও বয়েলের সূত্রানুসারে \(PV\) গুণফল ধ্রুবক থাকে। তাই \(PV\) বনাম \(P\) লেখচিত্রটি \(P\)-অক্ষের সমান্তরাল হয়।
১.৩ কার্বনযুক্ত কোনো গ্যাসীয় পদার্থের বাষ্পঘনত্ব ১৩ হলে, তার আণবিক সংকেত নীচের কোনটি হতে পারে?
(a) \(CO_2\) (b) \(C_2H_4\) (c) \(C_2H_6\) (d) \(C_2H_2\)
সঠিক উত্তর: (d) \(C_2H_2\)
ব্যাখ্যা: বাষ্পঘনত্ব \(D=13\) হলে আণবিক ভর \(M = 2 \times 13 = 26\)।
অপশনগুলির মধ্যে \(C_2H_2\) (অ্যাসিটিলিন)-এর আণবিক ভর = \((12 \times 2) + (1 \times 2) = 24 + 2 = 26\)।
১.৪ কোনো কঠিনের রৈখিক প্রসারণ গুণাঙ্কের একক হল—
(a) \(m\) (b) \(m^{-1}\) (c) \(^{\circ}C^{-1}\) (d) \(^{\circ}C\)
সঠিক উত্তর: (c) \(^{\circ}C^{-1}\)
ব্যাখ্যা: রৈখিক প্রসারণ গুণাঙ্কের একক দৈর্ঘ্যের এককের ওপর নির্ভর করে না, শুধুমাত্র তাপমাত্রার এককের ওপর নির্ভর করে (প্রতি ডিগ্রি সেলসিয়াস বা কেলভিন)।
১.৫ একটি পাতলা উত্তল লেন্সের আলোককেন্দ্র ও ফোকাসের মধ্যে একটি বস্তু রাখা আছে। বস্তুটির প্রতিবিম্বের প্রকৃতি কোনটি?
(a) সদ ও অবশীর্ষ (b) অসদ ও অবশীর্ষ (c) সদ ও সমশীর্ষ (d) অসদ ও সমশীর্ষ
সঠিক উত্তর: (d) অসদ ও সমশীর্ষ
ব্যাখ্যা: উত্তল লেন্সের ফোকাস দূরত্বের মধ্যে বস্তু রাখলে লেন্সটি বিবর্ধক কাঁচ হিসেবে কাজ করে এবং বস্তুর সোজা (সমশীর্ষ) ও অসদ প্রতিবিম্ব গঠন করে।
১.৬ কোনো আলোকরশ্মি একটি স্বচ্ছ কাচের স্ল্যাবের ওপর লম্বভাবে আপতিত হলে, এর চ্যুতি কোণ কত হবে?
(a) \(0^{\circ}\) (b) \(180^{\circ}\) (c) \(30^{\circ}\) (d) \(90^{\circ}\)
সঠিক উত্তর: (a) \(0^{\circ}\)
ব্যাখ্যা: লম্ব আপতনের ক্ষেত্রে আপতন কোণ \(i=0\), তাই প্রতিসরণ কোণ \(r=0\)। ফলে চ্যুতি কোণ \(\delta = i - r = 0\)।
১.৭ এককগুলির মধ্যে কোনটি রোধের SI একক?
(a) ভোল্ট (b) অ্যাম্পিয়ার (c) কুলম্ব (d) ওহম
সঠিক উত্তর: (d) ওহম
ব্যাখ্যা: রোধের SI একক ওহম (\(\Omega\))। ভোল্ট বিভবের, অ্যাম্পিয়ার প্রবাহমাত্রার এবং কুলম্ব আধানের একক।
১.৮ গৃহস্থালির বৈদ্যুতিক বর্তনীতে ফিউজ তার নীচের কোনটির সঙ্গে যুক্ত থাকে?
(a) আর্থ লাইন (b) লাইভ লাইন (c) নিউট্রাল লাইন (d) লাইভ ও নিউট্রাল উভয় লাইন
সঠিক উত্তর: (b) লাইভ লাইন
ব্যাখ্যা: ফিউজ তার সর্বদাই লাইভ তারের সঙ্গে শ্রেণি সমবায়ে যুক্ত করা হয় যাতে অতিরিক্ত প্রবাহ হলে বর্তনী বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়।
১.৯ তেজস্ক্রিয় মৌল থেকে নির্গত \(\beta\)-রশ্মি হল—
(a) ইলেকট্রনের স্রোত (b) প্রোটনের স্রোত (c) নিউটনের স্রোত (d) তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ
সঠিক উত্তর: (a) ইলেকট্রনের স্রোত
ব্যাখ্যা: বিটা কণা হলো নিউক্লিয়াস থেকে নির্গত তীব্র গতিবেগ সম্পন্ন ইলেকট্রন কণা।
১.১০ দীর্ঘ পর্যায় সারণিতে শ্রেণিসংখ্যা কত?
(a) 7 (b) 8 (c) 9 (d) 18
সঠিক উত্তর: (d) 18
ব্যাখ্যা: আধুনিক দীর্ঘ পর্যায় সারণিতে মোট ১৮টি শ্রেণি (Group) এবং ৭টি পর্যায় (Period) আছে।
১.১১ কোন্ যৌগটি গঠনের ক্ষেত্রে অষ্টক নীতি মান্য হয় না?
(a) \(NaCl\) (b) \(LiH\) (c) \(KCl\) (d) \(CaO\)
সঠিক উত্তর: (b) \(LiH\)
ব্যাখ্যা: লিথিয়াম হাইড্রাইডে \(Li^+\) এবং \(H^-\) আয়ন থাকে। উভয়েরই ইলেকট্রন বিন্যাস হিলিয়ামের মতো (২টি ইলেকট্রন), অর্থাৎ এটি দ্বৈত নীতি (Duplet rule) মেনে চলে, অষ্টক নয়।
১.১২ কোনটি তড়িৎ পরিবহন করতে পারে?
(a) গলিত \(NaCl\) (b) তরল \(HCl\) (c) কঠিন \(NaCl\) (d) গ্লুকোজের জলীয় দ্রবণ
সঠিক উত্তর: (a) গলিত \(NaCl\)
ব্যাখ্যা: আয়নীয় যৌগগুলি কঠিন অবস্থায় তড়িৎ পরিবহন করে না, কিন্তু গলিত বা জলে দ্রবীভূত অবস্থায় আয়নগুলো মুক্ত হওয়ায় তড়িৎ পরিবহন করে। তরল \(HCl\) বা গ্লুকোজ সমযোজী হওয়ায় তড়িৎ পরিবহন করে না।
১.১৩ কপার সালফেটের জলীয় দ্রবণে অতিরিক্ত পরিমাণ জলীয় অ্যামোনিয়া যোগ করলে উৎপন্ন দ্রবণের রং কী হবে?
(a) হলুদ (b) সবুজ (c) গাঢ় নীল (d) বাদামি
সঠিক উত্তর: (c) গাঢ় নীল
ব্যাখ্যা: কিউপ্রিক আয়ন অ্যামোনিয়ার সাথে বিক্রিয়া করে গাঢ় নীল বর্ণের জটিল আয়ন \([Cu(NH_3)_4]^{2+}\) (টেট্রাঅ্যামিন কপার সালফেট) গঠন করে।
১.১৪ কোন্ ধাতুসংকরে জিঙ্ক বর্তমান?
(a) কাঁসা (b) পিতল (c) ব্রোঞ্জ (d) ডুরালুমিন
সঠিক উত্তর: (b) পিতল
ব্যাখ্যা: পিতল (Brass) হলো তামা (\(Cu\)) ও দস্তার (\(Zn\)) সংকর ধাতু। কাঁসা ও ব্রোঞ্জ তামা ও টিনের সংকর।
১.১৫ কোনটি একটি সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন?
(a) \(C_3H_6\) (b) \(C_2H_4\) (c) \(C_2H_2\) (d) \(C_2H_6\)
সঠিক উত্তর: (d) \(C_2H_6\)
ব্যাখ্যা: সম্পৃক্ত হাইড্রোকার্বন বা অ্যালকেনের সাধারণ সংকেত \(C_nH_{2n+2}\)। এখানে \(C_2H_6\) (ইথেন) এই সূত্র মেনে চলে (\(n=2\))। বাকিগুলো অসম্পৃক্ত।
মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান ২০১৮ - বিভাগ 'খ'
বিভাগ-‘খ’ (২০১৮)
অতিসংক্ষিপ্ত উত্তরভিত্তিক প্রশ্নাবলী
২.১ বায়োগ্যাসের একটি ব্যবহার উল্লেখ করো।
উত্তর: রান্নার কাজে বা আলো জ্বালাতে জ্বালানি হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
অথবা, ওজোন স্তরে ওজোনের বিয়োজনে NO-এর ভূমিকা কী?
উত্তর: NO ওজোনের সাথে বিক্রিয়া করে অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন ডাইঅক্সাইড উৎপন্ন করে ওজোন স্তর ক্ষয় করে (\(NO + O_3 \rightarrow NO_2 + O_2\))।
২.২ কাঠকয়লা, পেট্রোল ও ইথানলের মধ্যে কোনটি জীবাশ্ম জ্বালানি?
উত্তর: পেট্রোল (Petrol)।
২.৩ স্থির চাপে কত ডিগ্রি সেলসিয়াস উষ্ণতায় চার্লস সূত্র অনুসারে কোনো আদর্শ গ্যাসের আয়তন শূন্য হবে?
উত্তর: \(-273^{\circ}C\)।
২.৪ \(PV = \frac{W}{M}RT\) সমীকরণটিতে \(M\)-এর একক কী?
উত্তর: গ্রাম/মোল (\(g \cdot mol^{-1}\))।
২.৫ নীচের বিবৃতিটি সত্য না মিথ্যা? কোনো তরলের প্রকৃত প্রসারণ তরলটি যে-পাত্রে রাখা হয় তার প্রসারণের ওপর নির্ভর করে।
উত্তর: মিথ্যা।
(প্রকৃত প্রসারণ তরলের নিজস্ব ধর্ম, এটি পাত্রের প্রসারণের ওপর নির্ভর করে না। আপাত প্রসারণ নির্ভর করে)।
অথবা, লোহা, ইনভার ও তামার মধ্যে সবচেয়ে কম দৈর্ঘ্য প্রসারণ গুণাঙ্ক কোনটির?
উত্তর: ইনভার (Invar)।
২.৬ আলোকরশ্মি লঘু মাধ্যম থেকে ঘন মাধ্যমে গেলে আপতন কোণ ও প্রতিসরণ কোণের মধ্যে কোনটি বড়ো?
উত্তর: আপতন কোণ (Angle of incidence)।
২.৭ মোটরগাড়ির ভিউ ফাইন্ডারে কোন্ ধরনের দর্পণ ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: উত্তল দর্পণ (Convex Mirror)।
২.৮ উষ্ণতার বৃদ্ধিতে অর্ধপরিবাহীর রোধ কীভাবে পরিবর্তিত হয়?
উত্তর: কমে (হ্রাস পায়)।
২.৯ ডায়নামোতে কোন্ ধরনের শক্তি তড়িৎশক্তিতে রূপান্তরিত হয়?
উত্তর: যান্ত্রিক শক্তি (Mechanical Energy)।
২.১০ \(\alpha, \beta\) ও \(\gamma\) রশ্মিকে তাদের ভেদন ক্ষমতার ঊর্ধ্বক্রমে সাজাও।
উত্তর: \(\alpha < \beta < \gamma\) (গামা রশ্মির ভেদন ক্ষমতা সর্বাধিক)।
অথবা, কোন্ ধরনের নিউক্লীয় বিক্রিয়া সূর্যের শক্তির উৎস?
উত্তর: নিউক্লীয় সংযোজন (Nuclear Fusion)।
২.১১ বামস্তম্ভের সঙ্গে ডানস্তম্ভের সামঞ্জস্য বিধান করো:
| বামস্তম্ভ |
ডানস্তম্ভ (সঠিক উত্তর) |
| ২.১১.১ একটি ক্ষার ধাতু |
(iii) \(K\) (পটাশিয়াম) |
| ২.১১.২ যে মৌলের অ্যানায়ন লোহায় মরিচা পড়াকে ত্বরান্বিত করে |
(iv) \(Cl\) (ক্লোরাইড আয়ন) |
| ২.১১.৩ হিমাটাইট থেকে নিষ্কাশিত হয় |
(ii) \(Fe\) (আয়রন) |
| ২.১১.৪ সর্বাধিক তড়িৎ-ঋণাত্মক মৌল |
(i) \(F\) (ফ্লুরিন) |
২.১২ \(CaO\)-তে কী ধরনের রাসায়নিক বন্ধন বর্তমান?
উত্তর: আয়নীয় বা তড়িৎযোজী বন্ধন।
২.১৩ তামার চামচের ওপর রূপোর তড়িৎ লেপন করতে ক্যাথোড হিসেবে কী ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: তামার চামচ।
অথবা, একটি যৌগের উদাহরণ দাও যার জলীয় দ্রবণ মৃদু তড়িৎবিশ্লেষ্য।
উত্তর: অ্যাসিটিক অ্যাসিড (\(CH_3COOH\)) বা কার্বনিক অ্যাসিড।
২.১৪ তড়িৎবিশ্লেষণের সময় কোন্ ইলেকট্রোডকে ক্যাথোড বলা হয়?
উত্তর: ব্যাটারির ঋণাত্মক মেরুর সঙ্গে যুক্ত তড়িৎদ্বারকে (যেখানে বিজারণ ঘটে)।
২.১৫ তরল অ্যামোনিয়ার একটি ব্যবহার উল্লেখ করো।
উত্তর: হিমায়ক (Refrigerant) হিসেবে কোল্ড স্টোরেজে ব্যবহৃত হয়।
অথবা, অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণে অ্যামোনিয়ার জলীয় দ্রবণ যোগ করলে যে অধঃক্ষেপ পড়ে তার সংকেত লেখো।
উত্তর: \(Al(OH)_3\) (অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রক্সাইড)।
২.১৬ নাইট্রোজেনের পরীক্ষাগার প্রস্তুতিতে অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণের সঙ্গে অপর কোন্ যৌগের জলীয় দ্রবণ মিশ্রিত করে উত্তপ্ত করা হয়?
উত্তর: সোডিয়াম নাইট্রাইট (\(NaNO_2\))।
২.১৭ \(CH_3CH_2CHO\)-এর IUPAC নাম লেখো।
উত্তর: প্রোপান্যাল (Propanal)।
অথবা, \(CH_3CH_2CH_2OH\)-এর একটি অবস্থানগত সমাবয়বের গঠনসংকেত লেখো।
উত্তর: \(CH_3-CH(OH)-CH_3\) (প্রোপান-২-অল)।
২.১৮ পলি (টেট্রাফ্লুরোইথিলিন)-এর একটি ব্যবহার উল্লেখ করো।
উত্তর: নন-স্টিক রান্নার বাসনপত্র (যেমন ফ্রাইং প্যান) তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
ভৌতবিজ্ঞান সমাধান - বিভাগ 'গ' (২০১৮)
বিভাগ-‘গ’ (২০১৮)
সংক্ষিপ্ত উত্তরভিত্তিক প্রশ্নাবলী (২ নম্বরের প্রশ্ন)
৩.১ মিথেন হাইড্রেট কী?
উত্তর:
মিথেন হাইড্রেট হলো বরফের মতো দেখতে এক প্রকার কঠিন কেলাসাকার পদার্থ, যেখানে জলের অণুর খাঁচার মধ্যে প্রচুর পরিমাণে মিথেন অণু আবদ্ধ থাকে। এটি সমুদ্রের তলদেশে নিম্ন তাপমাত্রায় ও উচ্চ চাপে পাওয়া যায়। একে 'ফায়ার আইস'ও বলা হয়। সংকেত: \(4CH_4 \cdot 23H_2O\)।
৩.২ \(0^{\circ}C\) উষ্ণতায় রক্ষিত একটি নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের চাপ দ্বিগুণ ও আয়তন অর্ধেক করা হলো। গ্যাসটির অন্তিম উষ্ণতা কত হবে?
সমাধান:
প্রাথমিক উষ্ণতা, \(T_1 = 0^{\circ}C = 273 \ K\)
প্রাথমিক চাপ ও আয়তন যথাক্রমে \(P\) ও \(V\)।
অন্তিম চাপ \(P_2 = 2P\) এবং অন্তিম আয়তন \(V_2 = V/2\)।
চার্লস ও বয়েলের সমন্বয় সূত্রানুযায়ী:
\(\frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2}\)
\(\Rightarrow \frac{PV}{273} = \frac{(2P)(V/2)}{T_2}\)
\(\Rightarrow \frac{PV}{273} = \frac{PV}{T_2}\)
\(\Rightarrow T_2 = 273 \ K = 0^{\circ}C\)।
উত্তর: গ্যাসটির অন্তিম উষ্ণতা \(0^{\circ}C\) হবে।
অথবা, স্থির চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসকে \(0^{\circ}C\) থেকে \(546^{\circ}C\) উষ্ণতায় উত্তপ্ত করা হলো। গ্যাসটির অন্তিম আয়তনের সঙ্গে প্রাথমিক আয়তনের অনুপাত কত?
সমাধান:
প্রাথমিক উষ্ণতা, \(T_1 = 0 + 273 = 273 \ K\)
অন্তিম উষ্ণতা, \(T_2 = 546 + 273 = 819 \ K\)
চার্লসের সূত্রানুযায়ী (চাপ স্থির): \(V \propto T\)
\(\frac{V_2}{V_1} = \frac{T_2}{T_1} = \frac{819}{273} = 3\)।
উত্তর: আয়তনের অনুপাত \(3:1\)।
৩.৩ কোনো উত্তল লেন্সের আলোককেন্দ্র বলতে কী বোঝায়?
উত্তর:
লেন্সের প্রধান অক্ষের ওপর অবস্থিত এমন একটি বিন্দু, যার মধ্য দিয়ে কোনো আলোকরশ্মি গেলে লেন্স থেকে নির্গমনের সময় নির্গত রশ্মিটি আপতিত রশ্মির সমান্তরাল হয়, সেই বিন্দুকে লেন্সের আলোককেন্দ্র বলে। (পাতলা লেন্সের ক্ষেত্রে রশ্মিটি সোজাসুজি বেরিয়ে যায়)।
অথবা, দিনের বেলায় পৃথিবীর আকাশ নীল দেখায় কেন?
উত্তর:
বায়ুমণ্ডলে ভাসমান ধূলিকণা ও গ্যাসীয় অণু দ্বারা সূর্যালোকের বিক্ষেপণ ঘটে। র্যালের বিক্ষেপণ সূত্রানুসারে, কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোর বিক্ষেপণ বেশি হয় (\(I \propto \frac{1}{\lambda^4}\))। নীল আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য কম হওয়ায় এটি আকাশে সবচেয়ে বেশি চারদিকে ছড়িয়ে পড়ে, তাই আকাশ নীল দেখায়।
৩.৪ তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ সংক্রান্ত লেঞ্জের সূত্রটি লেখো।
উত্তর:
তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের ফলে আবিষ্ট তড়িৎচালক বল বা আবিষ্ট প্রবাহের অভিমুখ এমন হয় যে, এটি যে কারণে সৃষ্টি হয় সেই কারণকেই বাধা দেয়।
৩.৫ লুইস-এর ধারণা অনুসারে সমযোজী বন্ধন কীভাবে গঠিত হয় একটি উদাহরণ দিয়ে লেখো।
উত্তর:
দুটি পরমাণু তাদের যোজ্যতা কক্ষের ইলেকট্রনগুলিকে সমভাবে ব্যবহার করে এক বা একাধিক ইলেকট্রন জোড় গঠন করে এবং সেই ইলেকট্রন জোড়কে উভয় পরমাণু সমভাবে ব্যবহার করে নিকটতম নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সুস্থিত ইলেকট্রন বিন্যাস লাভ করে যে বন্ধন তৈরি করে, তাকে সমযোজী বন্ধন বলে।
উদাহরণ: হাইড্রোজেন অণু (\(H_2\)) গঠনে দুটি \(H\) পরমাণু ১টি করে ইলেকট্রন দিয়ে ১টি ইলেকট্রন জোড় গঠন করে এবং তা শেয়ার করে দ্বৈত পূর্ণ করে। (\(H \cdot + \cdot H \rightarrow H : H\) বা \(H-H\))।
অথবা, সোডিয়াম ক্লোরাইডের বন্ধন \(NaCl\) হিসেবে প্রকাশ করা যায় না কেন?
উত্তর:
সোডিয়াম ক্লোরাইড একটি আয়নীয় যৌগ। এর কেলাসে \(Na^+\) ও \(Cl^-\) আয়নগুলি ত্রিমাত্রিক তলে সজ্জিত থাকে। এখানে কোনো পৃথক অণুর অস্তিত্ব নেই। প্রতিটি \(Na^+\) ছয়টি \(Cl^-\) দ্বারা এবং প্রতিটি \(Cl^-\) ছয়টি \(Na^+\) দ্বারা পরিবেষ্টিত থাকে। যেহেতু এটি অণু গঠন করে না, তাই একে \(Na-Cl\) বন্ধন হিসেবে প্রকাশ করা যায় না, বরং \(Na^+Cl^-\) বা সংকেত হিসেবে \(NaCl\) লেখা হয়।
৩.৬ একটি তরল ও একটি কঠিন সমযোজী যৌগের উদাহরণ দাও।
উত্তর:
তরল সমযোজী যৌগ: জল (\(H_2O\)) বা ইথানল।
কঠিন সমযোজী যৌগ: চিনি (সুক্রোজ) বা ন্যাপথলিন বা হীরা।
৩.৭ জলীয় কপার সালফেট দ্রবণের মধ্যে \(H_2S\) গ্যাস চালনা করলে কী ঘটে সমিত রাসায়নিক সমীকরণ-সহ লেখো।
উত্তর:
নীল রঙের কপার সালফেট দ্রবণে \(H_2S\) গ্যাস চালনা করলে কালো রঙের কপার সালফাইডের (\(CuS\)) অধঃক্ষেপ পড়ে এবং সালফিউরিক অ্যাসিড উৎপন্ন হয়।
সমীকরণ: \(CuSO_4 + H_2S \rightarrow CuS \downarrow (\text{কালো}) + H_2SO_4\)।
৩.৮ \(MSO_4\) (\(M\) = ধাতু)-এর জলীয় দ্রবণকে তড়িৎবিশ্লেষণ করলে ক্যাথোডে কী বিক্রিয়া ঘটে লেখো। বিক্রিয়াটি জারণ না বিজারণ বিক্রিয়া যুক্তি-সহ লেখো।
ক্যাথোড বিক্রিয়া:
\(M^{2+} + 2e^- \rightarrow M\) (ধাতু)।
যুক্তি:
এটি একটি বিজারণ বিক্রিয়া। কারণ, এখানে ধাতব ক্যাটায়ন (\(M^{2+}\)) ক্যাথোড থেকে ইলেকট্রন গ্রহণ করছে। ইলেকট্রন গ্রহণ করা মানেই বিজারণ।
ভৌতবিজ্ঞান সমাধান - বিভাগ 'ঘ' (২০১৮)
বিভাগ-‘ঘ’ (২০১৮)
দীর্ঘ উত্তরভিত্তিক প্রশ্নাবলী (৩ নম্বরের প্রশ্ন)
৪.১ বয়েলের সূত্র, চার্লসের সূত্র ও অ্যাভোগাড্রো সূত্রের ওপর ভিত্তি করে আদর্শ গ্যাস সমীকরণটি প্রতিষ্ঠা করো।
প্রতিষ্ঠা:
গ্যাসের চাপ \(P\), আয়তন \(V\), পরম উষ্ণতা \(T\) এবং মোল সংখ্যা \(n\)।
বয়েলের সূত্রানুযায়ী: \(V \propto \frac{1}{P}\) (যখন \(n, T\) স্থির)।
চার্লসের সূত্রানুযায়ী: \(V \propto T\) (যখন \(n, P\) স্থির)।
অ্যাভোগাড্রো সূত্রানুযায়ী: \(V \propto n\) (যখন \(P, T\) স্থির)।
যৌগিক ভেদের উপপাদ্য অনুযায়ী: \(V \propto \frac{nT}{P}\)
বা, \(V = \frac{nRT}{P}\) (যেখানে \(R\) = সর্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক)।
\(\therefore PV = nRT\)।
৪.২ আয়রন পাইরাইটিসকে অতিরিক্ত বায়ুপ্রবাহে পুড়িয়ে সালফিউরিক অ্যাসিডের শিল্পোৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় \(SO_2\) উৎপাদন করা হয়। \(512 \ g \ SO_2\) উৎপাদনের জন্য কত গ্রাম \(FeS_2\) প্রয়োজন? \([Fe=56, S=32, O=16]\)
সমাধান:
বিক্রিয়ার সমীকরণ: \(4FeS_2 + 11O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 8SO_2\)
\(4FeS_2\)-এর ভর = \(4 \times [56 + (32 \times 2)] = 4 \times 120 = 480 \ g\)।
\(8SO_2\)-এর ভর = \(8 \times [32 + (16 \times 2)] = 8 \times 64 = 512 \ g\)।
সমীকরণ অনুযায়ী, \(512 \ g \ SO_2\) উৎপন্ন করতে \(480 \ g \ FeS_2\) প্রয়োজন।
উত্তর: \(480\) গ্রাম আয়রন পাইরাইটিস প্রয়োজন।
অথবা, কোনো ধাতব কার্বনেটের \(200 \ g\)-কে উত্তপ্ত করলে \(112 \ g\) ধাতব অক্সাইড ও একটি গ্যাসীয় যৌগ উৎপন্ন হয়। গ্যাসীয় যৌগটির বাষ্পঘনত্ব \(22\)। বিক্রিয়াটিতে কত মোল গ্যাসীয় যৌগটি উৎপন্ন হয়?
সমাধান:
ভরের নিত্যতা সূত্রানুযায়ী, গ্যাসের ভর = কার্বনেটের ভর - অক্সাইডের ভর = \(200 - 112 = 88 \ g\)।
গ্যাসটির বাষ্পঘনত্ব \(D = 22\), তাই আণবিক ভর \(M = 2 \times 22 = 44 \ g/mol\) (এটি \(CO_2\))。
মোল সংখ্যা \(n = \frac{\text{প্রদত্ত ভর}}{\text{আণবিক ভর}} = \frac{88}{44} = 2\)।
উত্তর: \(2\) মোল গ্যাস উৎপন্ন হয়।
৪.৩ তাপ পরিবাহিতা কাকে বলে? এর SI একক কী?
সংজ্ঞা: একক বেধ ও একক প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট কোনো পদার্থের দুই বিপরীত পৃষ্ঠের উষ্ণতার পার্থক্য একক হলে, স্থিতাবস্থায় উষ্ণ পৃষ্ঠ থেকে শীতল পৃষ্ঠের দিকে লম্বভাবে একক সময়ে যে পরিমাণ তাপ পরিবাহিত হয়, তাকে ওই পদার্থের তাপ পরিবাহিতা বা তাপ পরিবাহিতাঙ্ক বলে।
SI একক: ওয়াট প্রতি মিটার-কেলভিন (\(W \cdot m^{-1} \cdot K^{-1}\))।
অথবা, ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্কের সংজ্ঞা দাও। এর SI একক লেখো।
সংজ্ঞা: কোনো কঠিন পদার্থের উষ্ণতা \(1 \ K\) (বা \(1^{\circ}C\)) বৃদ্ধি করলে ওর প্রতি একক ক্ষেত্রফলে যে পরিমাণ ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়, তাকে ওই পদার্থের ক্ষেত্র প্রসারণ গুণাঙ্ক বলে।
SI একক: \(K^{-1}\) (কেলভিন ইনভার্স)।
৪.৪ উত্তল লেন্সের সাহায্যে কীভাবে সমশীর্ষ ও বিবর্ধিত প্রতিবিম্ব গঠন করা যায়? কোন ধরনের লেন্সের সাহায্যে দীর্ঘ দৃষ্টি প্রতিকার করা যায়?
প্রতিবিম্ব গঠন: বস্তুকে উত্তল লেন্সের আলোককেন্দ্র ও ফোকাসের মধ্যে রাখলে বস্তুর দিকেই একটি অসদ, সমশীর্ষ ও বিবর্ধিত প্রতিবিম্ব গঠিত হয়। [attachment_0](attachment)
প্রতিকার: দীর্ঘ দৃষ্টি (Hypermetropia) প্রতিকারের জন্য উপযুক্ত ফোকাস দৈর্ঘ্যের উত্তল লেন্স ব্যবহার করা হয়।
৪.৫ কোনো মাধ্যমে আলোর বেগ \(2 \times 10^8 \ m/s\) হলে ওই মাধ্যমের প্রতিসরাঙ্ক কত?
সমাধান:
শূন্যস্থানে আলোর বেগ \(c = 3 \times 10^8 \ m/s\)।
মাধ্যমে আলোর বেগ \(v = 2 \times 10^8 \ m/s\)।
প্রতিসরাঙ্ক \(\mu = \frac{c}{v} = \frac{3 \times 10^8}{2 \times 10^8} = 1.5\)।
উত্তর: ১.৫।
অথবা, বায়ু সাপেক্ষে কোনো মাধ্যমের প্রতিসরাঙ্ক \(\sqrt{2}\)। বায়ুতে আলোকরশ্মির আপতন কোণ \(45^{\circ}\) হলে প্রতিসরণের ক্ষেত্রে রশ্মির চ্যুতিকোণ কত হবে নির্ণয় করো।
সমাধান:
স্নেলের সূত্র: \(\frac{\sin i}{\sin r} = \mu\)।
\(\frac{\sin 45^{\circ}}{\sin r} = \sqrt{2} \Rightarrow \frac{1/\sqrt{2}}{\sin r} = \sqrt{2}\)।
\(\sin r = \frac{1}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = \frac{1}{2}\)।
\(\therefore r = 30^{\circ}\)।
চ্যুতিকোণ \(\delta = i - r = 45^{\circ} - 30^{\circ} = 15^{\circ}\)।
উত্তর: ১৫ ডিগ্রি।
৪.৬ তড়িৎ প্রবাহের তাপীয় প্রভাব সংক্রান্ত জুলের সূত্রগুলি লেখো।
উত্তর:
১) পরিবাহীর রোধ (\(R\)) ও সময় (\(t\)) স্থির থাকলে, উৎপন্ন তাপ প্রবাহমাত্রার বর্গের সমানুপাতিক (\(H \propto I^2\))。
২) প্রবাহমাত্রা (\(I\)) ও সময় (\(t\)) স্থির থাকলে, উৎপন্ন তাপ রোধের সমানুপাতিক (\(H \propto R\))。
৩) প্রবাহমাত্রা (\(I\)) ও রোধ (\(R\)) স্থির থাকলে, উৎপন্ন তাপ সময়ের সমানুপাতিক (\(H \propto t\))。
৪.৭ \(10\) ওহম রোধবিশিষ্ট একটি তারকে সমান দু-ভাগে ভাগ করে সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত করা হলো। তুল্যরোধ কত হবে নির্ণয় করো।
সমাধান:
\(10 \ \Omega\) তারকে সমান দু-ভাগে ভাগ করলে প্রতিটি অংশের রোধ হবে \(5 \ \Omega\)।
সমান্তরাল সমবায়ে তুল্য রোধ \(R_p\) হলে:
\(\frac{1}{R_p} = \frac{1}{5} + \frac{1}{5} = \frac{2}{5}\)।
\(R_p = \frac{5}{2} = 2.5 \ \Omega\)।
উত্তর: \(2.5\) ওহম।
অথবা, একটি বাড়িতে \(2\)টি \(60\) ওয়াটের বাতি এবং \(2\)টি \(80\) ওয়াটের পাখা আছে। বাতি ও পাখাগুলি দৈনিক \(5\) ঘণ্টা করে চলে। প্রতি ইউনিটের দাম \(4\) টাকা হলে এক মাসে কত খরচ হবে নির্ণয় করো। (ধরে নাও \(1\) মাস = \(30\) দিন)
সমাধান:
মোট ক্ষমতা \(P = (2 \times 60) + (2 \times 80) = 120 + 160 = 280 \ W\)।
দৈনিক সময় \(t = 5 \ h\)। মাসিক সময় = \(5 \times 30 = 150 \ h\)।
ব্যয়িত শক্তি = \(\frac{280 \times 150}{1000} \ kWh = 42 \ \text{ ইউনিট}\)।
খরচ = \(42 \times 4 = 168\) টাকা।
উত্তর: ১৬৮ টাকা।
৪.৮ \(\alpha\) ও \(\gamma\) রশ্মির আধান ও আয়োনাইজিং ক্ষমতার তুলনা করো। তেজস্ক্রিয়তার একটি ব্যবহার উল্লেখ করো।
তুলনা:
১) আধান: \(\alpha\) কণা ধনাত্মক আধানযুক্ত (\(+2\)), কিন্তু \(\gamma\) রশ্মি নিস্তড়িৎ বা আধানহীন。
২) আয়নাইজিং ক্ষমতা: \(\alpha\) রশ্মির আয়নাইজিং ক্ষমতা সর্বাধিক, \(\gamma\) রশ্মির আয়নাইজিং ক্ষমতা অত্যন্ত নগণ্য (আলফার তুলনায় অনেক কম)।
ব্যবহার: ক্যানসার চিকিৎসায় (রেডিওথেরাপি) বা কার্বন ডেটিং পদ্ধতিতে জীবাশ্মের বয়স নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়।
৪.৯ কোনো মৌলের পরমাণুর আয়োনাইজেশন শক্তি বলতে কী বোঝায়? \(Li, Rb, K\) ও \(Na\)-কে আয়োনাইজেশন শক্তির ঊর্ধ্বক্রমে সাজাও।
সংজ্ঞা: ভূমিস্তরে বা সর্বনিম্ন শক্তিস্তরে অবস্থিত কোনো মৌলের বিচ্ছিন্ন গ্যাসীয় পরমাণু থেকে যোজ্যতা কক্ষের সবচেয়ে দুর্বলভাবে আবদ্ধ ইলেকট্রনটিকে অপসারিত করে পরমাণুটিকে গ্যাসীয় ক্যাটায়নে পরিণত করতে যে ন্যূনতম শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে আয়োনাইজেশন শক্তি বলে।
ক্রম: \(Rb < K < Na < Li\)。 (আকার কমলে আয়োনাইজেশন শক্তি বাড়ে)।
অথবা, হাইড্রোজেনের ধর্মের সঙ্গে গ্রুপ 1 মৌলগুলির একটি ধর্মের এবং গ্রুপ 17 মৌলগুলির দুটি ধর্মের সাদৃশ্য উল্লেখ করো।
গ্রুপ 1 (ক্ষার ধাতু)-এর সাথে সাদৃশ্য: ক্ষার ধাতুর মতো হাইড্রোজেনও একযোজী এবং ১টি ইলেকট্রন বর্জন করে ক্যাটায়ন (\(H^+\)) গঠন করতে পারে।
গ্রুপ 17 (হ্যালোজেন)-এর সাথে সাদৃশ্য: ১) হ্যালোজেনের মতো হাইড্রোজেনও দ্বি-পরমাণুক অণু (\(H_2\)) গঠন করে। ২) হ্যালোজেনের মতো হাইড্রোজেনও অধাতুর সাথে সমযোজী যৌগ গঠন করে।
৪.১০ তড়িৎবিশ্লেষণের সাহায্যে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশনের জন্য যে গলিত মিশ্রণের তড়িৎবিশ্লেষণ করা হয় তাতে বিশুদ্ধ অ্যালুমিনা ছাড়া আর কী কী থাকে? এই তড়িৎবিশ্লেষণে ক্যাথোড ও অ্যানোড হিসেবে কী কী ব্যবহৃত হয়?
মিশ্রণ: ওজনে ৬০% ক্রায়োলাইট (\(Na_3AlF_6\)) এবং ২০% ফ্লুওস্পার (\(CaF_2\)) মেশানো হয় (২০% অ্যালুমিনার সাথে)।
তড়িৎদ্বার:
ক্যাথোড: গ্যাস কার্বনের আস্তরণযুক্ত লোহার ট্যাঙ্ক।
অ্যানোড: গ্রাফাইট দণ্ড।
৪.১১ হেবার পদ্ধতিতে অ্যামোনিয়ার শিল্পোৎপাদনের শর্তবলি ও সমিত রাসায়নিক সমীকরণ লেখো।
শর্ত: ১) উদ্দীপক হিসেবে আয়রন চূর্ণ (\(Fe\)) এবং মলিবডেনাম (\(Mo\)) বা \(K_2O, Al_2O_3\) চূর্ণ। ২) তাপমাত্রা: প্রায় \(450^{\circ}C - 550^{\circ}C\)। ৩) চাপ: প্রায় \(200\) বায়ুমণ্ডলীয় চাপ।
সমীকরণ: \(N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3 + \text{তাপ}\)।
৪.১২ একটি জৈব যৌগের আণবিক সংকেত \(C_2H_4O_2\)। যৌগটি জলে দ্রাব্য এবং যৌগটির জলীয় দ্রবণে \(NaHCO_3\) যোগ করলে \(CO_2\) নির্গত হয়। জৈব যৌগটিকে শনাক্ত করো। জৈব যৌগটির সঙ্গে ইথানলের বিক্রিয়ার শর্ত ও সমিত রাসায়নিক সমীকরণ-সহ লেখো।
শনাক্তকরণ: যেহেতু যৌগটি \(NaHCO_3\)-এর সাথে বিক্রিয়া করে \(CO_2\) দেয়, তাই এটি একটি কার্বক্সিলিক অ্যাসিড। সংকেত অনুযায়ী এটি অ্যাসিটিক অ্যাসিড (\(CH_3COOH\))。
ইথানলের সাথে বিক্রিয়া (এস্টারিফিকেশন):
শর্ত: গাঢ় সালফিউরিক অ্যাসিড (\(H_2SO_4\)) অনুঘটকের উপস্থিতিতে।
সমীকরণ: \(CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{H_2SO_4} CH_3COOC_2H_5 \text{ (ইথাইল অ্যাসিটেট)} + H_2O\)।
অথবা, জৈব ও অজৈব যৌগের তিনটি ধর্মের তুলনা করো।
তুলনা:
| ধর্ম | জৈব যৌগ | অজৈব যৌগ |
| ১. বন্ধন প্রকৃতি | মূলত সমযোজী বন্ধন। | মূলত তড়িৎযোজী বন্ধন। |
| ২. গলনাঙ্ক ও স্ফুটনাঙ্ক | সাধারণত কম হয়। | সাধারণত অনেক বেশি হয়। |
| ৩. দহনযোগ্যতা | অধিকাংশই দাহ্য। | অধিকাংশই দাহ্য নয়। |