2023 A/L Physics Past Paper · Question 36 (Sinhala Medium)

Answer: (5) ප්‍රස්තාරය (5)

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

අපට අවශ්‍ය: දණ්ඩ දිගේ තාපය ගලන ශීඝ්‍රතාව $\dfrac{Q}{t}$ හි ප්‍රස්තාරය.

එක් එක් අකුරේ තේරුම:

$\dfrac{Q}{t}$ ($\text{W}$): හරස්කඩක් හරහා සෑම තත්පරයකම ගලන තාපය.

$K$ ($\text{W m}^{-1}\,\text{K}^{-1}$): තාප සන්නායකතාව. දඬු තුනේම එය එකම අගයකි.

$A$ ($\text{m}^2$): හරස්කඩ වර්ගඵලය.

$\dfrac{\Delta\theta}{l}$ ($\text{K m}^{-1}$): දණ්ඩ ඔස්සේ උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණය.

$r$ ($\text{m}$): දණ්ඩක අරය.

අදාළ න්‍යාය

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

$K$ යන සමානුපාතික නියතය දණ්ඩ තනා ඇති ද්‍රව්‍යයේ තාප සන්නායකතාව ලෙස හැඳින්වේ.

පළමු උද්ධෘතය කියන්නේ අනවරත අවස්ථාවේදී ඕනෑම හරස්කඩක් හරහා තාපය ගලන ශීඝ්‍රතාව සමාන බව ය. මන්ද තාපය දණ්ඩේ අක්ෂය දිගේ ගලයි. දෙවන උද්ධෘතය කියන්නේ නියතය $K$ යනු කුමක් ද යන්න ය.

නිදසුනක් ලෙස තුනී වන නළයක් හරහා ජලය ගලන ආකාරය සිතන්න. නළය කාන්දු නොවේ නම් සෑම තත්පරයකම එක් එක් ලක්ෂ්‍යය පසු කරන ලීටර් ගණන සමාන ය. තුනී කොටසේ ජලය වේගයෙන් ගමන් කරයි.

අවුරා ඇති දණ්ඩක තාපය ද එසේ ම ය. සෑම තත්පරයකම එකම තාපය යයි. තුනී දණ්ඩකට එය ගෙන යාමට බෑවුම් උෂ්ණත්ව පහළ වැටීමක් අවශ්‍ය ය.

අවශ්‍ය සමීකරණ

$\dfrac{Q}{t} = K\,A\,\dfrac{\Delta\theta}{l}$

$A = \pi r^2$

$\dfrac{\Delta\theta}{l} = \dfrac{Q/t}{K\,A}$

වර්ගඵලය අරයේ වර්ගයට සමානුපාතික ය. අරයන් $4:2:1$ අනුපාතයේ ඇති බැවින් වර්ගඵල $16:4:1$ අනුපාතයේ ඇත.

තර්කය / ගණනය

දණ්ඩෙන් දණ්ඩට:

ශීඝ්‍රතාව $\dfrac{Q}{t}$ සෑම දණ්ඩකම එකම අගයකි. වර්ගඵල $16:4:1$ ය. එබැවින් අනුක්‍රමණ $\dfrac{\Delta\theta}{l}$ $1:4:16$ අනුපාතයේ විය යුතු ය.

තුනී දණ්ඩේ උෂ්ණත්ව පහළ වැටීම වඩාත්ම බෑවුම් ය. ඝන දණ්ඩේ වඩාත්ම මන්දගාමී ය. වර්ගඵලය සහ අනුක්‍රමණය අතර ගුණිතය වෙනස් නොවේ.

$1,\ 4,\ 16$

$\dfrac{\Delta\theta}{l} = \dfrac{16}{16},\ \dfrac{16}{4},\ \dfrac{16}{1}$

$16,\ 16,\ 16$

$\dfrac{Q}{t} = 1 \times 16 \times 1,\ 1 \times 4 \times 4,\ 1 \times 1 \times 16$

ප්‍රස්තාරයේ හැඩය:

කොටස් තුනම එකම උසෙහි ඇත. එබැවින් ඒවා $0$ සිට $3l$ දක්වා එක තිරස් සරල රේඛාවක් බවට එක් වේ.

රේඛාව නගින්නේත් නැත, බසින්නේත් නැත. තාපය ගලන බැවින් එය ශුන්‍යය නොස්පර්ශ කරයි.

$k * a * g$

විකල්ප පරීක්ෂා කිරීම

දැන් එය ප්‍රස්තාර පහ සමග ගළපන්න.

ප්‍රස්තාරය (5) තිරස් සරල රේඛාවකි. එය ගැළපේ.

ප්‍රස්තාරය (1) සහ ප්‍රස්තාරය (2) නගී. ප්‍රස්තාරය (3) ශුන්‍යය දක්වා බසී. ප්‍රස්තාරය (4) පියවරෙන් පියවර බසී. මේවා නොගැළපේ.

අනෙක් විකල්ප වැරදි වන්නේ ඇයි

ප්‍රස්තාරය (1) නගී. නමුත් සෑම හරස්කඩකම ශීඝ්‍රතාව සමාන ය.

ප්‍රස්තාරය (2) ශුන්‍යයෙන් ආරම්භ වේ. නමුත් $A$ හිදී තාපය දණ්ඩට ඇතුළු වේ.

ප්‍රස්තාරය (3) ශුන්‍යය දක්වා බසී. නමුත් අවුරා ඇති දණ්ඩකින් තාපය නොසිදු වේ.

ප්‍රස්තාරය (4) පියවරෙන් පියවර බසී. නමුත් එක් එක් දණ්ඩේ ශීඝ්‍රතාව සමාන කිරීමට අනුක්‍රමණය වෙනස් වේ.

නිගමනය

$\dfrac{Q}{t} = K\,A\,\dfrac{\Delta\theta}{l} = \text{constant}$

සංයුක්ත දණ්ඩ පුරා තාපය ගලන ශීඝ්‍රතාව එකම අගයකි. එය ප්‍රස්තාරය (5) වේ.

පිළිතුර (5) යි.

උද්ධෘත මගින් අනවරත අවස්ථාවේදී ඕනෑම හරස්කඩක ශීඝ්‍රතාව සමාන බව සහ $K$ යනු කුමක් ද යන්න ලැබේ. ශීඝ්‍රතාව $K A \dfrac{\Delta\theta}{l}$ බව සහ අනුක්‍රමණය දණ්ඩෙන් දණ්ඩට වෙනස් වන බව පාඩමේ නීතිය ය. අවුරා ඇති බැවින් පැති හරහා තාපය පිටවන්නේ නැත.

ගුරු සටහන

අවුරා ඇති දණ්ඩක අනවරත අවස්ථාවේදී තාපය ගලන ශීඝ්‍රතාව එක් එක් හරස්කඩ හරහා සමාන ය. තුනී දණ්ඩක් අඩු තාපයක් ගෙන නොයයි. එයට බෑවුම් උෂ්ණත්ව පහළ වැටීමක් ඇත.

විභාග ඉඟිය