2018 A/L Physics Past Paper · Question 40 (Tamil Medium)

Answer: (1) $90\ ^\circ\text{C}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எல்லாக் கோல்களுக்கும் ஒரே நீளம் $l$, ஒரே குறுக்குவெட்டுப் பரப்பளவு $A_c$.

$100\ ^\circ\text{C}$ தேக்கத்திலிருந்து $A$ இற்கு மூன்று கோல்கள்: $k_1 = 10$, $k_2 = 30$, $k_3 = 50\ \text{W m}^{-1}\text{K}^{-1}$.

$A$ இலிருந்து $0\ ^\circ\text{C}$ தேக்கத்திற்கு ஒரு கோல்: $k_1 = 10$.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: உறுதி நிலையில் தேக்கம் $A$ இன் வெப்பநிலை $\theta$.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

அதாவது பொருள் ஒன்றின் எல்லாப் புள்ளிகளும் உறுதியான வெப்பநிலையிலிருப்பபின் அப்பொருளாது உறுதிநிலையிலிருக்கும்.

விகிதசமமாறிலி K ஆனது கோலின் பதார்த்தத்தின் வெப்பக் கடத்தாறு எனப்படும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$\frac{Q}{t} = \frac{kA_c\,\Delta\theta}{l}$

$\left(\frac{Q}{t}\right)_{உள்} = \left(\frac{Q}{t}\right)_{வெளி}$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

முதலில் $A$ இற்குள் வரும் வெப்பப் பாய்ச்சல் வீதத்தை எழுதுவோம்.

மூன்று கோல்களுக்கும் ஒரே நீளமும் ஒரே பரப்பளவும் உண்டு. ஆகவே அவற்றின் $k$ கூட்டப்படும்.

$$10 + 30 + 50 = 90$$

$\left(\frac{Q}{t}\right)_{உள்} = \frac{A_c}{l}(10 + 30 + 50)(100 - \theta)$

$\tfrac{A_c}{l}\,90(100 - \theta)$

$\left(\frac{Q}{t}\right)_{உள்} = \frac{A_c}{l}\,90\,(100 - \theta)$

காரணம் / கணக்கீடு

$\tfrac{A_c}{l}\,10\theta$

$\left(\frac{Q}{t}\right)_{வெளி} = \frac{A_c}{l}\,10\,(\theta - 0)$

$90(100 - \theta) = 10\theta$

$9000 - 90\theta = 10\theta$

$90$

$\theta = \frac{9000}{100}$

$\theta = 90\ ^\circ\text{C}$. இது தெரிவு (1).

சரிபார்ப்பு

அலகுகளைச் சோதிப்போம்.

$k$ இன் அலகு $\text{W m}^{-1}\text{K}^{-1}$. $A_c/l$ இன் அலகு m. $\Delta\theta$ இன் அலகு K.

$$\text{W m}^{-1}\text{K}^{-1} \times \text{m} \times \text{K} = \text{W}$$

இரு பக்கமும் W. ஆகவே $A_c/l$ இரு பக்கத்திலும் நீங்குகிறது.

$100 * (k1 + k2 + k3) / (k1 + k2 + k3 + k1)$

உள்வரும் கோல்கள் வெளியேறும் கோலிலும் 9 மடங்கு நன்றாகக் கடத்துகின்றன.

ஆகவே $A$ சூடான தேக்கத்துக்கு அண்மையில் இருக்க வேண்டும். $\theta = 90\ ^\circ\text{C}$ பொருத்தமானது.

முடிவு

$\theta = 90\ ^\circ\text{C}$

$$90(100 - \theta) = 10\theta$$

ஆகவே $\theta = 90\ ^\circ\text{C}$.

விடை தெரிவு (1).

ஒரே நீளமும் ஒரே பரப்பளவும் உள்ள கோல்கள் அருகருகே இருந்தால், அவற்றின் $k$ ஐக் கூட்டி ஒரு கோலாகக் கருதலாம்.

உறுதி நிலையில், உள்வரும் வெப்பப் பாய்ச்சல் வீதம் வெளியேறும் வீதத்திற்குச் சமன்.

பரீட்சைக் குறிப்பு