2021 A/L Physics Past Paper · Question 30 (Sinhala Medium)

Answer: (2) $15\ \text{kJ}$

දී ඇති තොරතුරු

දී ඇත්තේ:

දඟරය: $R = 100\ \Omega$, $I = 1\ \text{A}$, $t = 5\ \text{min} = 300\ \text{s}$.

වාතය: නියත පීඩනය $p = 150\ \text{kPa} = 1.5 \times 10^5\ \text{Pa}$, පරිමාව $0.4\ \text{m}^3$ සිට $0.5\ \text{m}^3$ දක්වා.

භාජනය හොඳින් පරිවරණය කර ඇත. එබැවින් තාපය පිටතට කාන්දු නොවේ.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$R$ ($\Omega$): දඟරයේ ප්‍රතිරෝධය.

$I$ ($\text{A}$): ධාරාව.

$t$ ($\text{s}$): කාලය.

$p$ ($\text{Pa}$): වාතයේ පීඩනය.

$V$ ($\text{m}^3$): වාතයේ පරිමාව.

$\Delta Q$ ($\text{J}$): දඟරයෙන් ලැබෙන තාපය.

$\Delta W$ ($\text{J}$): වාතය කරන කාර්යය.

$\Delta U$ ($\text{J}$): වාතයේ අභ්‍යන්තර ශක්ති වෙනස.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: වාතයේ අභ්‍යන්තර ශක්ති වෙනස $\Delta U$ ය.

සැලැස්ම: දඟරයෙන් ලැබෙන තාපය සොයන්න. වාතය කරන කාර්යය සොයන්න. ඉන්පසු පළමුවැනි නියමය යොදන්න.

අදාළ න්‍යාය

ප්‍රතිරෝධකයක් තුළින් විද්‍යුත් ධාරාවක් ගලායන විට ප්‍රධාන වශයෙන් තාපය උත්පාදනය වන අතර එය "ජූල් තාපනය" ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.

$\therefore$ $W = VIt$ ලෙස ලියා දැක්විය හැකි අතර එහි ඒකකය J (ජූල්) වේ

යම් පද්ධතියක සඵල තාප හුවමාරුව $\Delta Q$ ද, අභ්‍යන්තර ශක්තියෙහි වෙනස් වීම $\Delta U$ ද සිදු කරනු ලබන කාර්යය $\Delta W$ ද නම්,

$\Delta W = p.\Delta V$ (නියත පීඩනයේ දී)

අවශ්‍ය සමීකරණ

$\Delta Q = I^2 R t$

$\Delta W = p\,\Delta V$

$\Delta Q = \Delta U + \Delta W$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

උදාහරණයක් ලෙස:

අම්මා බර පියනක් ඇති බඳුනක බත් උයයි. ලිපේ ගින්න බඳුනට තාපය දෙයි. ඒ දඟරයෙන් ලැබෙන තාපය $\Delta Q$ ය.

හුමාලය බර පියන ඉහළට තල්ලු කරයි. ඒ පිස්ටනය ඉහළට තල්ලු කරන විට වාතය කරන කාර්යය $\Delta W$ ය.

ඉතිරි තාපය ජලය තවත් රත් කරයි. ඒ වාතය තුළ රැඳෙන අභ්‍යන්තර ශක්තිය $\Delta U$ ය.

$$\Delta Q = \Delta U + \Delta W$$

වචනවලින්: ගින්න දුන් තාපය = ජලය රත් කළ තාපය + පියන එසවූ කාර්යය. ඇතුළු වන තාපය = රැඳෙන අභ්‍යන්තර ශක්තිය + කළ කාර්යය.

ධාරාව, ප්‍රතිරෝධය, කාලය වැඩි වූ විට දඟරය වැඩි තාපයක් දෙයි. පීඩනය, පරිමා වෙනස වැඩි වූ විට වාතය වැඩි කාර්යයක් කරයි.

$30000$

$\Delta Q = 1^2 \times 100 \times 300$

$0.1$

$\Delta V = 0.5 - 0.4$

$15000$

$\Delta W = 1.5 \times 10^5 \times 0.1$

$\Delta U = \Delta Q - \Delta W = 30000 - 15000$

$\Delta Q$ සහ $\Delta W$ දෙකම ජූල්වලිනි. එබැවින් $\Delta U$ ද ජූල්වලින්: $15000\ \text{J} = 15\ \text{kJ}$.

තර්කය / ගණනය

තාපයෙන් අඩක් පිස්ටනය ඉහළට තල්ලු කිරීමට යයි. අනෙක් අඩ වාතයේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය ලෙස රැඳේ.

$\Delta U = 15\ \text{kJ}$. පිළිතුර (2) යි.

පරීක්ෂා කිරීම

$i * i * r * t - p * v$

අර්ථවත් ද?

වාතය ප්‍රසාරණය වේ. එබැවින් එය කාර්යය කරයි, $\Delta W$ ධනයි. එබැවින් $\Delta U$ සැපයූ තාපය $30\ \text{kJ}$ ට වඩා අඩු විය යුතුය.

නියත පීඩනයේ දී වාතය රත් කරන නිසා එහි උෂ්ණත්වය ඉහළ යයි. එබැවින් $\Delta U$ ධන විය යුතුය. $15\ \text{kJ}$ දෙකටම ගැළපේ.

නිගමනය

$\Delta U = I^2Rt - p\Delta V = 15\ \text{kJ}$

$\Delta Q = 30\ \text{kJ}$, $\Delta W = 15\ \text{kJ}$.

$\Delta U = 30 - 15 = 15\ \text{kJ}$. පිළිතුර (2) යි.

චලනය වන පිස්ටනයක් ඇති තාපන ප්‍රශ්නයක දී තාපය දෙකට බෙදේ: පිස්ටනය මත කාර්යය සහ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වැඩි වීම.

$I^2Rt$ භාවිත කිරීමට පෙර මිනිත්තු තත්පරවලට හරවන්න.

විභාග ඉඟිය