2023 A/L Physics Past Paper · Question 06 (Tamil Medium)

Answer: (4) பதினாறு மடங்கினால் அதிகரிக்கும்.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: கரும்பொருளின் தனி வெப்பநிலை $2$ மடங்கு ஆகும்போது, ஓரலகுப் பரப்பளவினால் ஓரலகு நேரத்தில் கதிர்க்கப்படும் சக்தி எத்தனை மடங்கு ஆகும்.

வினாத்தாள் "இரு மடங்கினால் உயர்த்தப்படும்" என்கிறது. அதன் பொருள் வெப்பநிலை $2$ மடங்கு ஆகிறது என்பதே. தெரிவுகளும் அதே விதமாக வாசிக்கப்படுகின்றன.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$E$ ($\text{W m}^{-2}$): ஓரலகுப் பரப்பளவினால் ஓரலகு நேரத்தில் கதிர்க்கப்படும் சக்தி.

$T$ ($\text{K}$): கரும்பொருளின் தனி வெப்பநிலை.

$\sigma$ ($\text{W m}^{-2}\,\text{K}^{-4}$): ஸ்ரெபான் மாறிலி.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

சூடான கரும்பொருளொன்றின் அலகுப் பரப்பளவினால் கதிர்க்கப்படும் மொத்த வலு அப்பொருளின் தனி வெப்பநிலையின் நான்காம் அடுக்குக்கு நேர்விகிதசமமானது.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$E = \sigma T^4$

காரணம் / கணக்கீடு

மாறாதது: மாறிலி $\sigma$ உம் கரும்பொருளும்.

மாறுவது: தனி வெப்பநிலை $T$ உம், அதனுடன் சக்தி $E$ உம்.

உதாரணமாக, ஓர் அடுப்புச் சுருள் சூடாவதைப் பாருங்கள்.

முதலில் மங்கிய சிவப்பாக ஒளிரும். பின் பிரகாசமான ஆரஞ்சாக ஒளிரும், அதன் ஒவ்வொரு பகுதியும் ஒவ்வொரு விநாடியும் மிக அதிகமான வெப்பத்தையும் ஒளியையும் வெளிவிடும்.

அது சிறிதளவு அதிகரிப்பு அல்ல. விதிப்படி சக்தி $T$ இன் நான்காம் அடுக்குடன் செல்கிறது. எனவே $T$ இல் சிறிய உயர்வு $E$ இல் பெரிய உயர்வைத் தரும்.

முதல் வெப்பநிலைக்கும் இரண்டாம் வெப்பநிலைக்கும் விதியை எழுதி, வகுக்கவும்.

$$E_1 = \sigma T_1^4 \qquad E_2 = \sigma T_2^4$$

$$\dfrac{E_2}{E_1} = \left(\dfrac{T_2}{T_1}\right)^4$$

மாறிலி $\sigma$ நீங்கிவிடும்.

புதிய வெப்பநிலை பழையதின் $2$ மடங்கு.

$$\dfrac{T_2}{T_1} = 2$$

பிரதியிடுக:

$$\dfrac{E_2}{E_1} = 2^4 = 16$$

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

சக்தி $16$ மடங்கு ஆகும். அது தெரிவு (4).

தெரிவுகள் (1), (2), (3), (5) முறையே $2^1$, $2^2$, $2^3$, $2^5$. ஒவ்வொன்றும் தவறான அடுக்கைப் பயன்படுத்துகிறது.

சரிபார்ப்பு

பரிமாணச் சரிபார்ப்பு:

$\dfrac{E_2}{E_1}$ என்பது $\text{W m}^{-2}$ ஐ $\text{W m}^{-2}$ ஆல் வகுப்பது. அலகுகள் நீங்கி வெறும் எண் கிடைக்கிறது, மடங்கு எண்ணிக்கை அப்படித்தான் இருக்க வேண்டும்.

$n * n * n * n$

இது பொருத்தமானதா?

வெப்பநிலை உயர்ந்தது, எனவே சக்தியும் உயர வேண்டும்.

சக்தி $T$ இன் நான்காம் அடுக்குடன் செல்வதால் காரணி $2$ ஐ விடப் பெரியதாக இருக்க வேண்டும். $16$ என்பது $2$ ஐ விடப் பெரியது.

முடிவு

$\dfrac{E_2}{E_1} = 16$

$\dfrac{E_2}{E_1} = \left(\dfrac{T_2}{T_1}\right)^4 = 2^4 = 16$.

விடை (4).

ஸ்ரெபான் விதியில் $T^4$ உள்ளது. $T$ ஆனது $n$ மடங்கானால் $E$ ஆனது $n^4$ மடங்காகும்.

விகிதம் $\left(\dfrac{T_2}{T_1}\right)^4$ ஐ எழுதி எண்ணைப் பிரதியிடுங்கள்.

பரீட்சைக் குறிப்பு