2021 A/L Physics Past Paper · Question 05 (Tamil Medium)

Answer: (4) தனி வெப்பநிலையை

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: இலட்சிய வாயு மூலக்கூறு ஒன்றின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி எந்தக் கணியத்தைச் சார்ந்தது.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$m$ ($\text{kg}$): ஒரு மூலக்கூறின் திணிவு.

$\overline{c^2}$ ($\text{m}^2\ \text{s}^{-2}$): மூலக்கூறுகளின் கதிகளின் வர்க்கங்களின் சராசரி.

$\tfrac{1}{2} m\overline{c^2}$ ($\text{J}$): ஒரு மூலக்கூறின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி.

$T$ ($\text{K}$): தனி வெப்பநிலை.

$k$ ($\text{J K}^{-1}$): ஒரு மாறிலி.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

இலட்சியவாயுவில் அகச்சக்தியானது இயக்கச்சக்தியாக மாத்திரம் தோன்றுகிறது (வாயு ஒன்றில் மூலக்கூறுகளுக்கிடையில் விசைகள் இல்லாததால், நிலைப்பண்பு சக்தி இல்லை) ஆகவே இலட்சிய வாயு (அண்ணளவாக எல்லா வாயுக்களும்) ஒன்றுக்கு வெப்பம் கொடுக்கப்பட்டால், அதன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும். எனவே அதன் அகச்சக்தி அதிகரிக்கும்.

($KE \propto T$ என்பதால் இங்கு T ஆனது K இல் உள்ளது)

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

உதாரணமாக, நிழலில் இரண்டு பலூன்களை எடுங்கள். ஒன்று சிறியது, இறுக்கமானது. மற்றது பெரியது, தளர்வானது.

அவற்றின் அமுக்கம், கனவளவு, அடர்த்தி வேறுபட்டவை. ஆனால் அவை ஒரே வெப்பநிலை $T$ இல் உள்ளன. எனவே அவற்றின் வளி மூலக்கூறுகள் ஒரே வேகத்தில் இயங்குகின்றன. ஒவ்வொரு மூலக்கூறுக்கும் ஒரே இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி $\tfrac{1}{2} m\overline{c^2}$.

இப்போது ஒரு பலூனை வெயிலுக்குக் கொண்டு செல்லுங்கள். அதன் வெப்பநிலை $T$ கூடுகிறது.

அதன் மூலக்கூறுகள் வேகமாக இயங்குகின்றன. எனவே ஒவ்வொன்றின் இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி கூடுகிறது.

$$\tfrac{1}{2} m\overline{c^2} = \tfrac{3}{2} kT$$

சொற்களில்: ஒரு மூலக்கூறின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி = ஒரு மாறிலி $\times$ தனி வெப்பநிலை.

இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்திக்கும் வெப்பநிலைக்கும் இடையிலான தொடர்பு:

இங்கு $k$ ஒரு மாறிலி. $T$ என்பது கெல்வினில் உள்ள தனி வெப்பநிலை.

$T$ மட்டுமே இதில் உள்ளது. அமுக்கம், கனவளவு, அடர்த்தி, தன்வெப்பக் கொள்ளளவு இதில் இல்லை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

அமுக்கம் $\tfrac{3}{2}kT$ இல் இல்லை.

கனவளவு $\tfrac{3}{2}kT$ இல் இல்லை.

அடர்த்தி $\tfrac{3}{2}kT$ இல் இல்லை.

தன்வெப்பக் கொள்ளளவு $\tfrac{3}{2}kT$ இல் இல்லை.

முடிவு

இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி $\tfrac{3}{2}kT$. அது தனி வெப்பநிலையை மட்டுமே சார்ந்தது.

விடை (4).

இலட்சிய வாயுவுக்கு வெப்பநிலை என்பது மூலக்கூறுகளின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தியின் அளவீடு.

தனி வெப்பநிலை இரட்டிப்பானால் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தியும் இரட்டிப்பாகும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு