2021 A/L Physics Past Paper · Question 30 (Tamil Medium)

Answer: (2) $15\ \text{kJ}$

தரப்பட்ட தகவல்கள்

தரப்பட்டவை:

சுருள்: $R = 100\ \Omega$, $I = 1\ \text{A}$, $t = 5\ \text{min} = 300\ \text{s}$.

வளி: மாறா அமுக்கம் $p = 150\ \text{kPa} = 1.5 \times 10^5\ \text{Pa}$, கனவளவு $0.4\ \text{m}^3$ இலிருந்து $0.5\ \text{m}^3$ இற்கு.

கொள்கலம் நன்றாகக் காவலிடப்பட்டுள்ளது. எனவே வெப்பம் வெளியே கசிவதில்லை.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$R$ ($\Omega$): சுருளின் தடை.

$I$ ($\text{A}$): ஓட்டம்.

$t$ ($\text{s}$): நேரம்.

$p$ ($\text{Pa}$): வளியின் அமுக்கம்.

$V$ ($\text{m}^3$): வளியின் கனவளவு.

$\Delta Q$ ($\text{J}$): சுருள் தரும் வெப்பம்.

$\Delta W$ ($\text{J}$): வளி செய்யும் வேலை.

$\Delta U$ ($\text{J}$): வளியின் அகச்சக்தி மாற்றம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

காண வேண்டியது: வளியின் அகச்சக்தி மாற்றம் $\Delta U$.

திட்டம்: சுருள் தரும் வெப்பத்தைக் காண்க. வளி செய்யும் வேலையைக் காண்க. பின்னர் முதலாம் விதியைப் பயன்படுத்துக.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

தடையியொன்றின் ஊடாக, ஓட்டம் பாயும்போது பிரதானமாக வெப்பம் பிறப்பிக்கப்படுவதோடு அது யூல் வெப்பமாதல் என அழைக்கப்படுகின்றது.

$W = VIt$ என எழுதிக்காட்ட முடிவதோடு, அதன் அலகு யூல்($J$) ஆகும்.

தொகுதி ஒன்றில், தேறிய வெப்பப்பரிமாற்றம் $\Delta Q$ ஆகவும், அகச்சக்திமாற்றம் $\Delta U$ ஆகவும், செய்யப்பட்ட வேலையின் பருமன் $\Delta W$ ஆகவும் இருப்பின்.

வாயுவினால் செய்யப்பட்ட வேலை $= (P \cdot A) \cdot x = P \cdot (Ax) = P\Delta V$

தேவையான சமன்பாடுகள்

$\Delta Q = I^2 R t$

$\Delta W = p\,\Delta V$

$\Delta Q = \Delta U + \Delta W$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

உதாரணமாக:

அம்மா கனமான மூடி உள்ள ஒரு பாத்திரத்தில் சோறு சமைக்கிறார். அடுப்புத் தீ பாத்திரத்துக்கு வெப்பம் தருகிறது. அதுவே சுருள் தரும் வெப்பம் $\Delta Q$.

நீராவி கனமான மூடியை மேலே தள்ளுகிறது. அதுவே முசலத்தை மேலே தள்ளும்போது வளி செய்யும் வேலை $\Delta W$.

மீதி வெப்பம் நீரை மேலும் சூடாக்குகிறது. அதுவே வளிக்குள் எஞ்சும் அகச்சக்தி $\Delta U$.

$$\Delta Q = \Delta U + \Delta W$$

சொற்களில்: தீ தந்த வெப்பம் = நீரைச் சூடாக்கிய வெப்பம் + மூடியைத் தூக்கிய வேலை. உள்வரும் வெப்பம் = எஞ்சும் அகச்சக்தி + செய்த வேலை.

ஓட்டம், தடை, நேரம் கூடினால் சுருள் அதிக வெப்பம் தரும். அமுக்கம், கனவளவு மாற்றம் கூடினால் வளி அதிக வேலை செய்யும்.

$30000$

$\Delta Q = 1^2 \times 100 \times 300$

$0.1$

$\Delta V = 0.5 - 0.4$

$15000$

$\Delta W = 1.5 \times 10^5 \times 0.1$

$\Delta U = \Delta Q - \Delta W = 30000 - 15000$

$\Delta Q$, $\Delta W$ இரண்டும் யூலில் உள்ளன. எனவே $\Delta U$ உம் யூலில்: $15000\ \text{J} = 15\ \text{kJ}$.

காரணம் / கணக்கீடு

வெப்பத்தின் அரைவாசி முசலத்தை மேலே தள்ளுவதற்குச் செல்கிறது. மற்ற அரைவாசி வளியில் அகச்சக்தியாக எஞ்சுகிறது.

$\Delta U = 15\ \text{kJ}$. விடை (2).

சரிபார்ப்பு

$i * i * r * t - p * v$

பொருத்தமாக உள்ளதா?

வளி விரிவடைகிறது. எனவே அது வேலை செய்கிறது, $\Delta W$ நேர். எனவே $\Delta U$ ஆனது கொடுக்கப்பட்ட வெப்பம் $30\ \text{kJ}$ இலும் குறைவாக இருக்க வேண்டும்.

மாறா அமுக்கத்தில் வளி வெப்பமாக்கப்படுவதால் அதன் வெப்பநிலை கூடும். எனவே $\Delta U$ நேராக இருக்க வேண்டும். $15\ \text{kJ}$ இரண்டுக்கும் பொருந்துகிறது.

முடிவு

$\Delta U = I^2Rt - p\Delta V = 15\ \text{kJ}$

$\Delta Q = 30\ \text{kJ}$, $\Delta W = 15\ \text{kJ}$.

$\Delta U = 30 - 15 = 15\ \text{kJ}$. விடை (2).

அசையும் முசலம் உள்ள வெப்பமாக்கல் வினாவில் வெப்பம் இரண்டாகப் பிரியும்: முசலத்தின் மீது வேலை, அகச்சக்தி அதிகரிப்பு.

$I^2Rt$ ஐப் பயன்படுத்த முன் நிமிடங்களைச் செக்கன்களாக மாற்றுக.

பரீட்சைக் குறிப்பு