2020 A/L Physics Past Paper · Question 27 (Sinhala Medium)

ඇරිච්ච, ඇවිරුණු දණ්ඩක් — අනවරත අවස්ථාවේ උෂ්ණත්ව බෙදීම

සමාන හරස්කඩක් ඇති ඝන ලෝහ දණ්ඩක, රූපයේ දැක්වෙන පරිදි BCBC කොටසෙහි හරස්කඩ වර්ගඵලය ක්‍රමයෙන් අඩු කර ඇත. මෙම වස්තුව මනාව ඇවිරී ඇති අතර, එහි දෙකෙළවරේ උෂ්ණත්වය 100∘C100^\circ\text{C} හා 20∘C20^\circ\text{C} ලෙස පවත්වනු ලැබේ. අනවරත අවස්ථාවේ දී වස්තුවේ අක්ෂය (l)(l) ඔස්සේ උෂ්ණත්වය (θ)(\theta) වෙනස් වන ආකාරය වඩාත් හොඳින් විස්තර කරන්නේ කුමක් ද?

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

Answer: (4) ප්‍රස්තාරය (4)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයන්නේ: අනවරත අවස්ථාවේ අක්ෂය ඔස්සේ θ\theta–ll ප්‍රස්තාරයේ හැඩය — එක් එක් කොටසෙහි බෑවුම හා වක්‍රතාව.

අදාළ න්‍යාය

දණ්ඩේ එක් කෙළවරකට තාපය සපයන කල, ඇවුරුම මගින්, දණ්ඩෙහි අක්ෂීය ව තාපය ගලා යෑම තහවුරු කරයි. මෙසේ වන්නේ දණ්ඩෙහි වක්‍ර පෘෂ්ඨය තුළින් තාප සංක්‍රාමණයක් සිදු නොවන හෙයිනි.

අනවරත අවස්ථාවේ දී දණ්ඩෙහි PP හෝ RR වැනි ඕනෑම හරස්කඩක් තුළින් තාපය ගලා යන ශීඝ්‍රතාව එක ම අගයකි. ඊට හේතුව තාපය අක්ෂීයව පමණක් ගලා යෑමයි.

∴ΔQΔt=KA(θ1−θ2)l\therefore \frac{\Delta Q}{\Delta t} = K\frac{A(\theta_1 - \theta_2)}{l}

මේ අනුව අනවරත අවස්ථාවේ දී අවුරා ඇති දණ්ඩක් දිගේ උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණය නියතයකි.

අවශ්‍ය සමීකරණ

ΔQΔt=KAΔθΔl=නියතයකි\frac{\Delta Q}{\Delta t} = K A \frac{\Delta\theta}{\Delta l} = \text{නියතයකි}

∣ΔθΔl∣∝1A\left|\frac{\Delta\theta}{\Delta l}\right| \propto \frac{1}{A}

තර්කය / ගණනය

අක්ෂ: තිරස් අක්ෂය A සිට දුර ll, සිරස් අක්ෂය උෂ්ණත්වය θ\theta. ප්‍රස්තාරයේ බෑවුම = උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණය.

ආරම්භක තත්ත්ව: l=0l = 0 (A) හි θ=100∘C\theta = 100^\circ\text{C}; D හි 20∘C20^\circ\text{C}; මැදදී උෂ්ණත්වය දිගටම පහත වැටේ (තාපය A සිට D දෙසට ගලයි).

කොටස්: වර්ගඵලය වෙනස් වන ස්ථාන B, C — කොටස් තුන AB (නියත විශාල වර්ගඵලය), BC (අඩු වන වර්ගඵලය), CD (නියත කුඩා වර්ගඵලය).

AB

වර්ගඵලය විශාල හා නියතයි ⇒ අනුක්‍රමණය කුඩා හා නියතයි: මද සරල රේඛාවක්.

BC

වර්ගඵලය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ ⇒ අනුක්‍රමණය ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ: පහළට නැමෙන, තියුණු වන වක්‍රයක්.

CD

වර්ගඵලය ඉතා කුඩා හා නියතයි ⇒ අනුක්‍රමණය ඉතා විශාල හා නියතයි: තියුණු සරල රේඛාවක්.

සීමා අගයන්: දෙකෙළවර 100∘C100^\circ\text{C}, 20∘C20^\circ\text{C}; B, C හි ප්‍රස්තාරය අඛණ්ඩයි (උෂ්ණත්වය පැනීමක් නැත), බෑවුම B හි AB හි බෑවුමෙන් C හි CD හි බෑවුම දක්වා අඛණ්ඩව වෙනස් වේ.

බෑවුම, වක්‍රතාව, ලකුණ: බෑවුම පුරාම සෘණ; එහි විශාලත්වය AB<BC<CDAB < BC < CD; BC හි විශාලත්වය දිගටම වැඩි වන බැවින් වක්‍රය පහළට නැමේ.

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් තෝරා ගැනීම් සමගින් සසඳමු: ඉහත කොටස් තුනේ ගති ලක්ෂණ සමග ගැළපෙන්නේ ප්‍රස්තාරය (4) පමණි.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

AB හි තියුණු, CD හි මද — ප්‍රතිවිරුද්ධ ය.

පුරාම පාහේ එකම බෑවුමකි — සමාන දණ්ඩකට පමණක් ගැළපේ.

CD හි නැවත මද වේ — නමුත් එහි ම වර්ගඵලය ඉතා කුඩාය.

BC හි පැහැදිලිව තිරස් — එනම් තාප ප්‍රවාහය නැවතේ.

නිගමනය

අනවරත අවස්ථාවේ දී අනුක්‍රමණය ∝1/A\propto 1/A: AB හි මද සරල රේඛාව, BC හි තියුණු වන වක්‍රය, CD හි තියුණු සරල රේඛාව — පිළිතුර (4).

ඇවිරුණු දණ්ඩක "සෑම හරස්කඩකින්ම එකම තාප ප්‍රවාහයක්" යන්නම මූල ය: වර්ගඵලය කුඩා වන තැන උෂ්ණත්වය ඉක්මනින් පහත වැටේ.

විභාග ඉඟිය

தமிழ் · English