2020 A/L Physics Past Paper · Question 27 (Tamil Medium)

Answer: (4) வரைபு (4)

வினா என்ன கேட்கிறது

கேட்கப்படுவது: உறுதி நிலையில் அச்சு வழியே $\theta$–$l$ வரைபின் வடிவம் — ஒவ்வொரு பகுதியிலும் சாய்வும் வளைவும்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

கோலின் ஒரு முனைக்கு வெப்பம் கொடுக்கையில், கோலின் அச்சின் வழியேயான வெப்பப் பாய்ச்சலைக் காவலியானது உறுதிசெய்யும். ஏனெனில் வளைந்த மேற்பரப்பினூடு வெப்பம் பாயமாட்டாது.

உறுதிநிலையில் வெப்பப்பாய்ச்சல் அச்சின் வழியேயிருப்பதால் எந்தவொரு P அல்லது R குறுக்கு வெட்டினூடாகவும் வெப்பபாய்ச்சல் வீதம் சமமாகும்.

$$\frac{\Delta Q}{\Delta t} = K\frac{A(\theta_1 - \theta_2)}{l}$$

உறுதி நிலையில், காவலிடப்பட்டகோலின் அச்சின் வழியே வெப்பநிலைப் படித்திறன் மாறிலியாகும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$\frac{\Delta Q}{\Delta t} = K A \frac{\Delta\theta}{\Delta l} = \text{மாறிலி}$

$\left|\frac{\Delta\theta}{\Delta l}\right| \propto \frac{1}{A}$

காரணம் / கணக்கீடு

அச்சுகள்: கிடை அச்சு $A$ இலிருந்து தூரம் $l$, நிலைக்குத்து அச்சு வெப்பநிலை $\theta$. வரைபின் சாய்வு = வெப்பநிலைப் படித்திறன்.

தொடக்க நிபந்தனைகள்: $l = 0$ (A) இல் $\theta = 100^\circ\text{C}$, D இல் $20^\circ\text{C}$; இடையில் வெப்பநிலை தொடர்ந்து குறைகிறது (வெப்பம் A இலிருந்து D நோக்கிப் பாய்கிறது).

பிரிவுகள்: பரப்பின் நடத்தை மாறும் புள்ளிகள் B, C — மூன்று பகுதிகள் AB (மாறாப் பெரிய பரப்பு), BC (குறையும் பரப்பு), CD (மாறாச் சிறிய பரப்பு).

AB

பரப்பு பெரிது, மாறாது ⇒ படித்திறன் சிறிது, மாறாது: மென்சாய்வுள்ள நேர்கோடு.

BC

பரப்பு படிப்படியாகக் குறைகிறது ⇒ படித்திறன் படிப்படியாகக் கூடுகிறது: கீழ்நோக்கி வளைந்து செங்குத்தாகும் வளையி.

CD

பரப்பு மிகச் சிறிது, மாறாது ⇒ படித்திறன் மிகப் பெரிது, மாறாது: செங்குத்தான நேர்கோடு.

எல்லைப் பெறுமானங்கள்: முனைகள் $100^\circ\text{C}$, $20^\circ\text{C}$; B, C இல் வரைபு தொடர்ச்சியானது (வெப்பநிலை தாவுவதில்லை), சாய்வு B இல் AB இன் சாய்விலிருந்தும் C இல் CD இன் சாய்வுக்கும் தொடர்ச்சியாக மாறுகிறது.

சாய்வு, வளைவு, குறி: சாய்வு எங்கும் மறை; அதன் பருமன் $AB < BC < CD$; BC இல் பருமன் கூடிக்கொண்டே செல்வதால் வளையி கீழ்நோக்கி வளைகிறது.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இப்போது மட்டும் தெரிவுகளுடன் ஒப்பிடுவோம்: மேற்கூறிய மூன்று பகுதி நடத்தையுடன் பொருந்துவது வரைபு (4) மட்டுமே.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

AB இல் செங்குத்து, CD இல் மென்மை — தலைகீழ்.

எங்கும் ஏறக்குறைய ஒரே சாய்வு — சீரான கோலுக்கு மட்டும்.

CD இல் மென்மையாகிறது — ஆனால் அங்கேயே பரப்பு மிகச் சிறியது.

BC இல் கிட்டத்தட்ட கிடை — வெப்ப ஓட்டம் நிற்கும் என்றாகும்.

முடிவு

உறுதி நிலையில் படித்திறன் $\propto 1/A$: AB மென்மையான நேர்கோடு, BC செங்குத்தாகும் வளையி, CD செங்குத்தான நேர்கோடு — விடை (4).

காவலிடப்பட்ட கோலில் "எல்லாக் குறுக்குவெட்டுகளினூடும் ஒரே வெப்ப ஓட்டம்" என்பதே திறவுகோல்: பரப்பு சிறியதாகும் இடத்தில் வெப்பநிலை வேகமாக விழுகிறது.

பரீட்சைக் குறிப்பு