2018 A/L Physics Past Paper · Question 41 (Sinhala Medium)

විශේෂ බෝතලයක ජලය — උෂ්ණත්වය සමග මට්ටම

රූපයේ පෙන්වා ඇති සිරස් හරස්කඩකින් යුත් විශේෂ හැඩයක් සහිත වීදුරු බෝතලයක් විශාල කුහරයකින් ද අරය rr වූ කුඩා ගෝලාකාර කුහරයකින් ද ක්‍රමයෙන් අරය කුඩා වන දිග ll වූ පටු නළයකින් ද සමන්විත වේ. පෙන්වා ඇති පරිදි විශාල කුහරයේ සම්පූර්ණ පරිමාව ද කුඩා කුහරයේ පරිමාවෙන් අර්ධයක් ද ආරම්භයේ දී 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} ඇති ජලයෙන් පුරවා ඇත. බෝතලයේ ප්‍රසාරණය නොගිණිය හැකි නම්, XYXY මට්ටමේ සිට ජල පෘෂ්ඨයට මනින ලද උස (h)(h), ජලයේ උෂ්ණත්වය (θ)(\theta) සමග වෙනස්වීම වඩාත් ම හොඳින් නිරූපණය කරනු ලබන්නේ,

  1. (1) රූපය (1)
  2. (2) රූපය (2)
  3. (3) රූපය (3)
  4. (4) රූපය (4)
  5. (5) රූපය (5)
Answer and explanation

Answer: (4) රූපය (4)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} සිට උෂ්ණත්වය θ\theta සමග ජල මට්ටමේ උස hh වෙනස් වන ප්‍රස්තාරය.

අදාළ න්‍යාය

මේ ප්‍රස්තාරයෙන් පෙනී යන්නේ 0 °C සිට 4 °C දක්වා උෂ්ණත්වය නැංවීමේ දී ජලය ප්‍රසාරණය වීම වෙනුවට සිදු වන්නේ සංකෝචනය වීම බවයි.

මේ අනුව ජලයේ ප්‍රසාරණය ඇරඹෙන්නේ 4 °C උෂ්ණත්වය ඉක්මවූ පසුවයි.

ප්‍රධාන අදහස.

විශාල කුහරය පිරී ඇත. එහි ජලයේ පරිමාව වෙනස් වූ විට එම වෙනස පෙනෙන්නේ කුඩා කුහරයේ හා නළයේ පමණි.

පටු තැනක දී එම පරිමා වෙනස ම විශාල උස වෙනසක් ලබා දෙයි.

dhdθ=1A(h) dVdθ\frac{dh}{d\theta} = \frac{1}{A(h)}\,\frac{dV}{d\theta}

මෙහි A(h)A(h) යනු hh උසේ දී හරස්කඩ වර්ගඵලය යි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

dhdθ=1A(h)dVdθ\frac{dh}{d\theta} = \frac{1}{A(h)}\frac{dV}{d\theta}

තර්කය / ගණනය

අක්ෂ.

තිරස්: උෂ්ණත්වය θ\theta (°C).

සිරස්: XYXY සිට උස hh.

සලකුණු: rr ගෝලයේ මැද ය. 2r2r එහි මුදුන ය. 2r+l2r + l නළයේ කෙළවර ය.

ආරම්භයේ θ=0 ∘C\theta = 0\ ^\circ\text{C}.

කුඩා කුහරය අඩක් පිරී ඇත. එබැවින් h=rh = r.

වෙනසක් සිදු වන තැන් තුනක්.

4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දී ජලයේ පරිමාව අඩු වීම නැවතී එය ප්‍රසාරණය වීමට පටන් ගනී.

h=rh = r දී ගෝලය පළල්ම ය.

h=2rh = 2r දී ගෝලය නළය බවට හැරේ.

දැන් එක් එක් කොටස.

0 සිට 4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දක්වා ජලයේ පරිමාව අඩු වේ. එබැවින් hh අඩු වේ. 4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දී එය අවමය.

ඉන්පසු hh ඉහළ යයි. h=rh = r අසල ගෝලය පළල් ය. එබැවින් hh සෙමින් ඉහළ යයි.

ඊට ඉහළින් ගෝලය පටු වේ. එබැවින් hh වේගයෙන් ඉහළ යයි.

පටු වන නළය තුළ එය තවත් වේගයෙන් ඉහළ යයි.

කෙළවරවල අගයන්.

එය h=rh = r දී ආරම්භ වේ.

අවම hh ඇත්තේ 4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දී ය. එය rr ට වඩා අඩු ය, නමුත් ශුන්‍ය නොවේ.

ඉන්පසු එය 2r+l2r + l දක්වා ඉහළ යයි.

වක්‍රයේ හැඩය.

4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දී වක්‍රය මොහොතකට තිරස් ය.

h=rh = r අසල ඉහළ යාම සෙමින් ය.

2r2r දී කොනක් නැත. මන්ද ගෝලය සුමට ලෙස නළය බවට හැරේ.

මුදුන අසල වක්‍රය ඉහළට නැමේ. ඉහළ යාම තව තවත් වේගවත් වේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

rr සිට අඩු වේ. 4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දී අවමය. rr අසල සෙමින් ඉහළ යයි. ඉන්පසු කොනක් නැතිව වේගයෙන් ඉහළ යයි.

මෙම හැඩය ඇත්තේ රූපය (4) ට පමණි.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (1). මෙහි hh ආරම්භයේ සිට ම ඉහළ යයි.

නමුත් 0 සිට 4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දක්වා ජලයේ පරිමාව අඩු වේ. එබැවින් hh මුලින් අඩු විය යුතු ය.

එබැවින් මෙය වැරදි ය.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (2). මෙහි ද hh ආරම්භයේ සිට ම ඉහළ යයි.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (3). එහි වක්‍රයට 2r2r දී තියුණු කොනක් ඇත.

නමුත් ගෝලය සුමට ලෙස නළය බවට හැරේ. එබැවින් අනුක්‍රමණය ද සුමට ලෙස වෙනස් වේ.

මෙම වරණය කියන්නේ: රූපය (5). එහි 2r2r අසල ඉහළ යාම සෙමින් වේ.

නමුත් ගෝලයේ මුදුන අසල හරස්කඩ කුඩා ය. එම පරිමා වෙනස ම hh හි විශාල වෙනසක් ලබා දෙයි. එබැවින් එහි hh වේගයෙන් ඉහළ යයි.

නිගමනය

4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දක්වා hh අඩු වේ.

ඉන්පසු කොනක් නැතිව ඉහළ යයි. rr අසල සෙමින් ද පටු නළයේ වේගයෙන් ද ඉහළ යයි.

පිළිතුර වරණ (4).

ගවේෂණය කරන්න

ජලය 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} දී ආරම්භ වේ. කුඩා කුහරය අඩක් පිරී ඇත.

4 ∘C4\ ^\circ\text{C} දක්වා ජලයේ පරිමාව අඩු වේ. මට්ටම පහළ යයි.

4 ∘C4\ ^\circ\text{C} ට ඉහළ දී ජලය ප්‍රසාරණය වේ. ගෝලයේ පළල් මැද දී මට්ටම සෙමින් ද පසුව වේගයෙන් ද ඉහළ යයි.

පටු නළය තුළ එය ඉතා වේගයෙන් ඉහළ යයි. එය රූපය (4) යි.

தமிழ் · English