2022 A/L Physics Past Paper · Question 40 (Sinhala Medium)

Answer: (2) ප්‍රස්තාරය (2)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුතු දේ: $AB$, $BC$ සහ $CE$ දඬු දිගේ තාපය ගලා යෑමේ ශීඝ්‍රතාව $Q$ හි ප්‍රස්තාරය.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$Q$ ($\text{W}$): දණ්ඩක් දිගේ තාපය ගලා යෑමේ ශීඝ්‍රතාව.

$\theta_1$ ($\text{K}$): $A$ කෙළවරේ උෂ්ණත්වය. එය වැඩි එකයි.

$\theta_2$ ($\text{K}$): $E$ කෙළවරේ උෂ්ණත්වය.

$k_1$ ($\text{W m}^{-1}\text{K}^{-1}$): $AB$, $BC$, $BD$ දඬුවල තාප සන්නායකතාව.

$k_2$ ($\text{W m}^{-1}\text{K}^{-1}$): $CD$, $CE$, $DE$ දඬුවල තාප සන්නායකතාව.

අදාළ න්‍යාය

සිදු වන්නේ කුමක් ද:

තාපය උණුසුම් කෙළවර $A$ සිට සිසිල් කෙළවර $E$ දක්වා දඬු දිගේ ගලයි.

ආරම්භයේ දී දඬුවල කොටස් රත් වේ, ගලා යෑම වෙනස් වේ. ටික වේලාවකින් සෑම ලක්ෂ්‍යයක ම උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම නවතී. එය අනවරත අවස්ථාවයි.

$B$ හිදී තාපයට සර්වසම දඬු දෙකක් වන $BC$ සහ $BD$ හමු වේ. මාර්ග දෙක එක සමාන ය, එබැවින් තාපය සම කොටස් දෙකකට බෙදේ.

ජාලය $C$ සිට බැලුවත් $D$ සිට බැලුවත් එක සමාන ය. එබැවින් $C$ සහ $D$ එක ම උෂ්ණත්වයක ඇත, $CD$ දිගේ තාපය නොගලයි.

එබැවින් $BC$ දිගේ එන අඩ $CE$ දිගේ ඉදිරියට යන අතර $BD$ දිගේ එන අඩ $DE$ දිගේ ඉදිරියට යයි.

අනවරත අවස්ථාවේ දී දණ්ඩෙහි $P$ හෝ $R$ වැනි ඕනෑම හරස්කඩක් තුළින් තාපය ගලා යන ශීඝ්‍රතාව එක ම අගයකි.

අනවරත අවස්ථාවේ දී අවුරා ඇති දණ්ඩක් දිගේ තාපය ගලායෑමේ ශීඝ්‍රතාව $\Delta Q/\Delta t$ පහත දැක්වෙන රාශීන්ට සමානුපාතික වන බව පරීක්ෂණාත්මකව පෙන්වා ඇත.

1. දණ්ඩෙහි හරස්කඩ වර්ගඵලය $(A)$

2. දණ්ඩ ඔස්සේ උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණය $\left(\frac{\Delta\theta}{\Delta l}\right)$

තාපය ගලා යෑමේ ශීඝ්‍රතාව උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණය මත රඳා පවතී. දෙකෙළවර ම එක ම උෂ්ණත්වයක ඇති දණ්ඩකට උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණයක් නැත, එබැවින් එය දිගේ තාපය නොගලයි. එය දණ්ඩ $CD$ ය.

උදාහරණයක් ලෙස, සම ධාරා දෙකකට බෙදී නැවත එක් වන ගංගාවක්. එක් එක් ධාරාව ජලයෙන් අඩක් ගෙන යයි. ධාරා දෙක යා කරන කුඩා ඇළේ දෙකෙළවරේ ම ජලය එක ම උසක ඇත්නම් එහි ජලය නොගලයි.

දඬුවල තාපය ඒ ජලය වැනි ය. $BC$ සහ $BD$ ධාරා දෙක ය, $CD$ කුඩා ඇළ ය.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$Q_{AB} = Q$

$Q_{BC} = Q_{BD} = \dfrac{Q}{2}$

$Q_{CD} = 0$

$Q_{CE} = Q_{BC} = \dfrac{Q}{2}$

තර්කය / ගණනය

මෙහි ඇති සියලු රාශි $\text{W}$ වලින් තාපය ගලා යෑම් වේ. $\dfrac{Q}{2}$ ගලා යෑම් දෙකක් $B$ හිදී එකතු වී $Q$ වේ, එබැවින් සන්ධියේ දෙපස එකතුව එක ම ය.

පරීක්ෂා කිරීමට නියැදි සංඛ්‍යා ගනිමු. $k_1 = 4$ සහ $k_2 = 2$ යැයි ගනිමු, දණ්ඩක් $k \times$ (උෂ්ණත්ව වෙනස) ගෙන යන ඒකකවලින්. $\theta_1 = 100$ සහ $\theta_2 = 0$ යැයි ගනිමු.

උෂ්ණත්ව $\theta_B = 60$ සහ $\theta_C = \theta_D = 40$ ලෙස ගෙන බලමු. පසුව සෑම සන්ධියකට ම ඇතුළු වන තාපය පිටවන තාපයට සමාන දැයි බලමු.

$160$

$Q_{AB} = k_1(\theta_1 - \theta_B) = 4 \times (100 - 60)$

$80$

$Q_{BC} = k_1(\theta_B - \theta_C) = 4 \times (60 - 40)$

$0$

$Q_{CD} = k_2(\theta_C - \theta_D) = 2 \times (40 - 40)$

$Q_{CE} = k_2(\theta_C - \theta_2) = 2 \times (40 - 0)$

$B$ හිදී: $160$ ඇතුළු වේ, $BC$ සහ $BD$ දිගේ $80 + 80 = 160$ පිටවේ. $C$ හිදී: $BC$ දිගේ $80$ ඇතුළු වේ, $CE$ දිගේ $80$ පිටවේ, $CD$ දිගේ $0$. $B$ හිදී සහ $C$ හිදී ඇතුළු වන තාපය පිටවන තාපයට සමාන ය, $D$ $C$ වැනි ම ය. එබැවින් මේ උෂ්ණත්ව අනවරත අවස්ථාව වේ.

එබැවින් $Q_{AB} = 160$, $Q_{BC} = Q_{CE} = 80$. ප්‍රස්තාරය $AB$ දිගේ තිරස්ව පවතින අතර $B$ හිදී අඩකට පහත වැටී $BC$ සහ $CE$ දිගේ එම අගයේ ම නැවත තිරස්ව පවතී.

ප්‍රස්තාර පහ පරීක්ෂා කරන්න.

ප්‍රස්තාරය (1) හි පහත වැටීමක් නැත. ප්‍රස්තාරය (3) හි $C$ හිදී ද පහත වැටීමක් ඇත. ප්‍රස්තාර (4) සහ (5) බෑවුම් වේ හෝ වක්‍ර වේ.

ප්‍රස්තාරය (2) $B$ හිදී පහත වැටී, පසුව $E$ දක්වා තිරස්ව පවතී. එය ගැළපේ.

පරීක්ෂා කිරීම

$k2 * (tc - te)$

මෙය සාධාරණ ද?

$A$ හි සිට පිටවන තාපය $E$ වෙත ළඟා විය යුතු ය, මන්ද දඬු අවුරා ඇති අතර මග දී කිසිවක් නැති නොවේ. $E$ හිදී $CE$ සහ $DE$ දඬු දෙක $80 + 80 = 160$ ගෙන එයි. එය $A$ හි සිට පිටවූ $160$ ය.

$k_1$ සහ $k_2$ හි අගයන් $B$, $C$, $D$ හි උෂ්ණත්ව වෙනස් කරයි. නමුත් ප්‍රස්තාරයේ හැඩය වෙනස් නොකරයි.

නිගමනය

$\text{ප්‍රස්තාරය }(2)$

තාපය ගලා යෑම $B$ හිදී අඩකට පහත වැටී, පසුව $BC$ සහ $CE$ දිගේ තිරස්ව පවතී. ප්‍රස්තාරය (2).

පිළිතුර (2) ය.

සර්වසම දඬු දෙකක් ඇති සන්ධියක තාපය සමව බෙදේ.

දෙකෙළවර ම එක ම උෂ්ණත්වයක ඇති දණ්ඩක් තාපය ගෙන නොයයි. එය රූපයෙන් ඉවත් කිරීමට එය භාවිත කරන්න.

විභාග ඉඟිය