2021 A/L Physics Past Paper · Question 05 (Sinhala Medium)

Answer: (4) නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය මත ය.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: පරිපූර්ණ වායු අණුවක මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය රඳා පවතින රාශිය කුමක් ද යන්නයි.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$m$ ($\text{kg}$): අණුවක ස්කන්ධය.

$\overline{c^2}$ ($\text{m}^2\ \text{s}^{-2}$): අණුවල වේගවල වර්ගවල මධ්‍යන්‍යය.

$\tfrac{1}{2} m\overline{c^2}$ ($\text{J}$): අණුවක මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය.

$T$ ($\text{K}$): නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය.

$k$ ($\text{J K}^{-1}$): බෝල්ස්ට්මන් නියතය.

අදාළ න්‍යාය

වායු අණුවක මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය හා උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධය

$\frac{1}{2}m\overline{c^2} = \frac{3}{2}kT$

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

උදාහරණයක් ලෙස, සෙවණේ බැලූන දෙකක් ගන්න. එකක් කුඩා හා තද ය. අනෙක විශාල හා බුරුල් ය.

ඒවායේ පීඩනය, පරිමාව, ඝනත්වය වෙනස් ය. නමුත් ඒවා එකම උෂ්ණත්වය $T$ හි ඇත. එබැවින් ඒවායේ වාත අණු එකම වේගයෙන් චලනය වේ. සෑම අණුවකටම එකම චාලක ශක්තිය $\tfrac{1}{2} m\overline{c^2}$ ඇත.

දැන් එක් බැලූනයක් අව්වට ගෙන යන්න. එහි උෂ්ණත්වය $T$ වැඩි වේ.

එහි අණු වේගයෙන් චලනය වේ. එබැවින් සෑම අණුවකම චාලක ශක්තිය වැඩි වේ.

$$\tfrac{1}{2} m\overline{c^2} = \tfrac{3}{2} kT$$

වචනවලින්: අණුවක මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය = නියතයක් $\times$ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය.

මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය සහ උෂ්ණත්වය අතර සම්බන්ධය:

මෙහි $k$ බෝල්ස්ට්මන් නියතය වන අතර $T$ කෙල්වින්වලින් නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයයි.

මෙහි ඇත්තේ $T$ පමණි. පීඩනය, පරිමාව, ඝනත්වය, විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව මෙහි නැත.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

පීඩනය $\tfrac{3}{2}kT$ හි නැත.

පරිමාව $\tfrac{3}{2}kT$ හි නැත.

ඝනත්වය $\tfrac{3}{2}kT$ හි නැත.

විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව $\tfrac{3}{2}kT$ හි නැත.

නිගමනය

මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තිය $\tfrac{3}{2}kT$ වේ. එය රඳා පවතින්නේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය මත පමණි.

පිළිතුර (4) යි.

පරිපූර්ණ වායුවක උෂ්ණත්වය යනු අණුවල මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තියේ මිනුමකි.

නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය දෙගුණ වුවහොත් මධ්‍යන්‍ය චාලක ශක්තියත් දෙගුණ වේ.

විභාග ඉඟිය