2020 A/L Physics Past Paper · Question 34 (Sinhala Medium)

නිව්ටන්ගේ සිසිලන නියමය — 44 °C සිට 36 °C දක්වා කාලය

30∘C30^\circ\text{C} හි ඇති කාමරයක එල්ලා ඇති රත් වස්තුවක් 60∘C60^\circ\text{C} සිට 50∘C50^\circ\text{C} දක්වා සිසිල් වීමට විනාඩි 5.05.0ක් ගත වේ. එම වස්තුව එකම තත්ත්ව යටතේ 44∘C44^\circ\text{C} සිට 36∘C36^\circ\text{C} දක්වා තව දුරටත් සිසිල් වීමට කොපමණ කාලයක් ගත වේ ද?

  1. (1) විනාඩි 1010
  2. (2) විනාඩි 12.512.5
  3. (3) විනාඩි 1515
  4. (4) විනාඩි 2020
  5. (5) විනාඩි 2525
Answer and explanation

Answer: (1) විනාඩි 1010

දී ඇති තොරතුරු

දී ඇත: කාමරය θR=30∘C\theta_R = 30^\circ\text{C}; 60→50∘C60 \to 50^\circ\text{C} ට විනාඩි 5.05.0; එකම තත්ත්ව යටතේ 44→36∘C44 \to 36^\circ\text{C}.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සොයන්නේ: 44∘C44^\circ\text{C} සිට 36∘C36^\circ\text{C} දක්වා සිසිල් වීමට ගත වන කාලය.

අදාළ න්‍යාය

රත් වූ වස්තුවක් කෘත සංවහන තත්ත්වයක් යටතේ සිසිල් වන විට එයින් තාපය හානි වන ශීඝ්‍රතාව එම වස්තුවක් එය අවට පරිසරයත් අතර පවතින උෂ්ණත්ව අන්තරයට අනුලෝම ව සමානුපාතික වේ.

dQdt∝(θ−θR)\frac{dQ}{dt} \propto (\theta - \theta_R)

dQdt=mcdθdt(ii)\frac{dQ}{dt} = mc\frac{d\theta}{dt} \quad \text{(ii)}

∴dθdt=K(θ−θR)\therefore \frac{d\theta}{dt} = K(\theta - \theta_R)

අවශ්‍ය සමීකරණ

dθdt=K(θ−θR)\frac{d\theta}{dt} = K(\theta - \theta_R)

ΔθΔt≈K(θˉ−θR)\frac{\Delta\theta}{\Delta t} \approx K(\bar\theta - \theta_R)

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

සැලැස්ම: (1) පළමු සිසිලීමෙන් KK (සාමාන්‍ය අතිරික්ත උෂ්ණත්වය 25∘C25^\circ\text{C}) සොයන්න.

(2) දෙවන සිසිලීමේ සාමාන්‍ය අතිරික්ත උෂ්ණත්වය 10∘C10^\circ\text{C} හි ශීඝ්‍රතාව සොයන්න.

(3) කාලය = වැටීම ÷ ශීඝ්‍රතාව. වස්තුව හා පරිසරය වෙනස් නොවන බැවින් K=kAmcK = \dfrac{kA}{mc} නියතයි.

තර්කය / ගණනය

2.02.0

60−505.0\frac{60 - 50}{5.0}

2525

60+502−30\frac{60 + 50}{2} - 30

0.0800.080

K=2.025K = \frac{2.0}{25}

1010

44+362−30\frac{44 + 36}{2} - 30

0.800.80

0.080×100.080 \times 10

t=44−360.80t = \frac{44 - 36}{0.80}

පරීක්ෂා කිරීම

ඒකක පරීක්ෂාව: KK හි ඒකකය ∘C/min∘C=min−1\dfrac{^\circ\text{C/min}}{^\circ\text{C}} = \text{min}^{-1}; ∘C∘C/min=min\dfrac{^\circ\text{C}}{^\circ\text{C/min}} = \text{min} ✓.

භෞතික විශ්වාසනීයත්වය: දෙවන වැටීම කුඩා ය (88 vs 10∘C10^\circ\text{C}), නමුත් ශීඝ්‍රතාව 2.52.5 ගුණයකින් අඩුය — එබැවින් කාලය වැඩි වේ: 5×2.5×0.8=105 \times 2.5 \times 0.8 = 10 විනාඩි ✓.

(පූර්ණ ඝාතීය ගණනයෙන් ≈10.4\approx 10.4 විනාඩි ලැබේ — තවමත් ආසන්නතම තෝරාගැනීම (1).)

8/(10/t1∗10/25)8 / (10 / t1 * 10 / 25)

නිගමනය

t=80.8=10 mint = \frac{8}{0.8} = 10\ \text{min}

ශීඝ්‍රතාව අතිරික්ත උෂ්ණත්වයට සමානුපාතික ය: 2.0→0.8 ∘C2.0 \to 0.8\ ^\circ\text{C}/විනාඩි; 8∘C8^\circ\text{C} වැටීමට විනාඩි 1010 — පිළිතුර (1).

ශීඝ්‍රතාව වස්තුවේම උෂ්ණත්වයට සමානුපාතික යැයි සිතීම.

නිව්ටන්ගේ නියමය: ශීඝ්‍රතාව (θ−θR)(\theta - \theta_R) — පරිසරයට වඩා අතිරික්තයට — සමානුපාතික ය.

தமிழ் · English