2022 A/L Physics Past Paper · Question 15 (Tamil Medium)

Answer: (2) (C) மாத்திரம் உண்மையானது.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: தனிப் பூச்சியம் பற்றிய (A), (B), (C) கூற்றுகளில் எவை உண்மை.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$T$ ($\text{K}$): தனி வெப்பநிலை.

$m$ ($\text{kg}$): வாயு மூலக்கூறு ஒன்றின் திணிவு.

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

$R$ ($\text{J mol}^{-1}\ \text{K}^{-1}$): மூலர் வாயு மாறிலி.

$M$ ($\text{kg mol}^{-1}$): வாயுவின் மூலர்த் திணிவு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

புள்ளி O' இல் வெப்பநிலையின் பெறுமானம் -273.15 °C (செல்சியஸின்).

இங்கு உற்பத்திக்குரிய வெப்பநிலை தனிப்பூச்சியம் எனப்படும்.

$$\overline{c^2} = \frac{3RT}{M}$$

(1) $M$ - மாறிலியாயின் r.m.s கதி $\propto \sqrt{T}$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

தெரிவுகள் (A), (B), (C) இன் சேர்மானங்கள்.

ஒவ்வொரு கூற்றையும் தனித்தனியாகச் சோதிப்போம்.

உதாரணமாக, தட்டில் உள்ள கோலிகளை அசைப்பதைப் பாருங்கள்.

தட்டை வேகமாக அசைத்தால் கோலிகள் வேகமாக நகரும். மெதுவாக அசைத்தால் மெதுவாக நகரும்.

முழுவதுமாக அசைப்பதை நிறுத்தினால் ஒவ்வொரு கோலியும் நின்றுவிடும். வாயு மூலக்கூறுகளுக்குத் தனிப் பூச்சியம் அதுவே: இயக்கம் நின்றுவிட்ட மிகக் குறைந்த நிலை.

வாயுவில் மூலக்கூறுகளின் கதி வெப்பநிலையுடன் பிணைந்துள்ளது.

$$\overline{c^2} = \dfrac{3RT}{M}$$

சொற்களில்: சராசரி வர்க்கக் கதி என்பது $3RT$ ஐ மூலர்த் திணிவால் வகுத்தது.

ஒரு மூலக்கூறின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி $\dfrac{1}{2}m\overline{c^2}$. எனவே அது $T$ க்கு நேர்விகிதசமம்.

காரணம் / கணக்கீடு

அது வளிமண்டல அமுக்கத்தில் நீர் உறையும் வெப்பநிலையாகும்.

நீர் $0\ ^\circ\text{C}$ இல் உறைகிறது. கெல்வினில் அது $273.15\ \text{K}$. புத்தகம் தனிப் பூச்சியத்தை $-273.15\ ^\circ\text{C}$ எனத் தருகிறது, முற்றிலும் வேறு வெப்பநிலை.

A

அது எல்லா வாயுக்களும் திரவங்களாக மாறும் வெப்பநிலையாகும்.

உண்மையான வாயுக்கள் தனிப் பூச்சியத்தை விட மிக உயர்ந்த வெப்பநிலைகளில் திரவமாகின்றன. புத்தகம் தனிப் பூச்சியத்தை வெப்ப இயக்கவியல் அளவுத்திட்டத்தின் பூச்சியம் என்று வரையறுக்கிறது, எல்லா வாயுக்களும் திரவமாகும் புள்ளி என்று அல்ல.

B

அது ஓர் இலட்சிய வாயுவின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி பூச்சியமாகும் வெப்பநிலையாகும்.

$T = 0$ இல் சமன்பாடு $\overline{c^2} = 0$ தருகிறது. இலட்சிய வாயுவின் மூலக்கூறுகளுக்குக் கதி இல்லை. எனவே இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி $\dfrac{1}{2}m\overline{c^2}$ பூச்சியம்.

C

கூற்று (A) தவறு: தனிப் பூச்சியம் $-273.15\ ^\circ\text{C}$, நீர் உறையும் வெப்பநிலை அல்ல.

கூற்று (B) தவறு: வாயுக்கள் தனிப் பூச்சியத்தை விட மிக உயர்ந்த வெப்பநிலைகளிலேயே திரவமாகின்றன.

கூற்று (C) உண்மை: $\overline{c^2} = \dfrac{3RT}{M}$ ஆனது $T = 0$ இல் பூச்சியமாகிறது, எனவே இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி பூச்சியம்.

எனவே (C) மாத்திரம் உண்மை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

கூற்று (A) தவறு. நீர் $273.15\ \text{K}$ இல் உறைகிறது. கூற்று (C) உண்மை.

கூற்று (A) தவறு. நீர் $273.15\ \text{K}$ இல் உறைகிறது, தனிப் பூச்சியத்தில் அல்ல.

கூற்று (B) தவறு. வாயுக்கள் மிக உயர்ந்த வெப்பநிலைகளில் திரவமாகின்றன. மூலக்கூறுகளின் கதி $T$ ஐச் சார்ந்தது.

கூற்றுகள் (A), (B) தவறு. (C) மாத்திரமே உண்மை.

முடிவு

கூற்று (C) மாத்திரம் உண்மை. தனிப் பூச்சியத்தில் இலட்சிய வாயுவின் இடை இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி பூச்சியமாகிறது.

விடை (2).

தனிப் பூச்சியம் என்பது கெல்வின் அளவுத்திட்டத்தின் பூச்சியம், $-273.15\ ^\circ\text{C}$.

$T = 0$ இல் இலட்சிய வாயுவின் மூலக்கூறுகளுக்கு இயக்கப்பாட்டுச் சக்தி இல்லை.

பரீட்சைக் குறிப்பு