2023 A/L Physics Past Paper · Question 10 (Tamil Medium)

Answer: (1) (A) இனால் மாத்திரம்.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: (A), (B), (C) ஆகிய செயன்முறைகளில் எதில் இலட்சிய வாயுவிற்கு வழங்கிய வெப்பம் முழுவதும் வாயுவினால் செய்யப்படும் வேலையாக மாறுகிறது.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$\Delta Q$ ($\text{J}$): வாயுவிற்கு வழங்கிய வெப்பம்.

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

$\Delta W$ ($\text{J}$): வாயுவினால் செய்யப்படும் வேலை.

$p$ ($\text{Pa}$): வாயுவின் அமுக்கம்.

$\Delta V$ ($\text{m}^3$): வாயுவின் கனவளவு மாற்றம்.

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

தொடர்புடைய கோட்பாடு

சமவெப்ப செயன்முறைக்கு

$\Delta T = 0$ (வெப்பநிலை மாறிலி)

$\therefore KE = 0$ ($KE \propto T$ என்பதால் இங்கு T ஆனது K இல் உள்ளது)

$\therefore \Delta U = 0$ (இலட்சிய வாயுவொன்றுக்குரிய அகச் சக்தியானது முழுமையாக இயக்கச்சக்தியாக அமையும்)

அதாவது, தொகுதியின் அகச்சக்தி, மாறிலியாகும்.

1ம் விதியாகிய $\Delta Q = \Delta U + \Delta W$ ஆனது இப்போது

$\Delta Q = 0 + \Delta W$ என அமையும்

$\Delta Q = \Delta W$

$\therefore$ $\Delta Q$, நேராயின் (+), $\Delta W$ வும் நேராகும் (+) (அதாவது தொகுதியினால் செய்யப்பட்ட வேலை)

மாறாக்கனவளவில், வாயுவினால் அல்லது வாயுவின் மீது வேலை செய்யப்படுவதில்லை (கனவளவில் மாற்றம் இல்லததால் $\Delta W = 0$)

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

அமுக்கம் மாறாதிருக்கையில் குறித்த திணிவுடைய வாயு ஒன்றின் கனவளவு அதன் தனி வெப்பநிலைக்கு நேர்விகிதசமமாகும்.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

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

ஒவ்வொரு செயன்முறையையும் தனித்தனியாகச் சோதிப்போம்.

உதாரணமாக, கைச்செலவுப் பணத்தைக் கருதுங்கள். உங்களுக்குக் கொஞ்சம் பணம் கிடைக்கிறது, அது வெப்பம். அதை ஒரு பரிசுக்குச் செலவழிக்கலாம், அது வேலை. அல்லது உங்கள் பணப்பையில் வைத்திருக்கலாம், அது அகச்சக்தி.

பணப்பையிலுள்ள பணம் மாறாமல் இருந்தால், கிடைத்த பணம் முழுவதையும் செலவழித்திருக்க வேண்டும்.

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

சொற்களில்: வழங்கிய வெப்பம் அகச்சக்திக்கும் வேலைக்கும் செல்கிறது.

எனவே $\Delta U = 0$ ஆக இருக்கும்போது மாத்திரமே வெப்பம் முழுவதும் வேலையாக மாறும்.

காரணம் / கணக்கீடு

சமவெப்பச் செயன்முறையில் வழங்கிய வெப்பம் முழுவதும் வாயுவினால் செய்யப்படும் வேலையாக மாறுகிறது.

சமவெப்பச் செயன்முறையில் வெப்பநிலை மாறாது. இலட்சிய வாயுவின் அகச்சக்தி முழுவதும் இயக்கச்சக்தி, அது வெப்பநிலையுடன் செல்கிறது, எனவே $\Delta U = 0$. முதலாம் விதி $\Delta Q = \Delta W$ எனத் தருகிறது.

A

மாறாக் கனவளவுச் செயன்முறையில் வழங்கிய வெப்பம் முழுவதும் வாயுவினால் செய்யப்படும் வேலையாக மாறுகிறது.

மாறாக் கனவளவுச் செயன்முறையில் $\Delta V = 0$, எனவே $\Delta W = p\,\Delta V = 0$. வாயு வேலை செய்யாது. வெப்பம் அகச்சக்திக்குச் செல்கிறது, வாயு வெப்பமாகிறது.

B

மாறா அமுக்கச் செயன்முறையில் வழங்கிய வெப்பம் முழுவதும் வாயுவினால் செய்யப்படும் வேலையாக மாறுகிறது.

மாறா அமுக்கச் செயன்முறையில் வாயு விரிவடைகிறது, அதன் கனவளவு $T$ உடன் செல்கிறது. எனவே $T$ கூடுகிறது, $\Delta U$ பூச்சியம் அல்ல. வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி அகச்சக்தியை உயர்த்துகிறது.

C

கூற்று (A) உண்மை, ஏனெனில் அகச்சக்தி மாறவில்லை.

கூற்று (B) தவறு, ஏனெனில் வாயு வேலை செய்யவில்லை.

கூற்று (C) தவறு, ஏனெனில் வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி வாயுவை வெப்பமாக்குகிறது.

எனவே (A) மாத்திரமே உண்மை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

(B) இல் கனவளவு மாறாது, எனவே வாயு வேலை செய்யாது. வெப்பம் அகச்சக்திக்குச் செல்கிறது.

(C) இல் கனவளவு கூடுகிறது, கனவளவு தனி வெப்பநிலையுடன் செல்கிறது. எனவே வாயு வெப்பமாகிறது, வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி வேலை அல்ல.

(C) இல் வாயு வெப்பமாகிறது, எனவே வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி அகச்சக்தியை உயர்த்துகிறது. (A) உண்மை, ஆனால் (C) தவறு.

(B) இல் வேலையே இல்லை, (C) இல் வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி வாயுவை வெப்பமாக்குகிறது. (A) மாத்திரமே உண்மை.

முடிவு

சமவெப்பச் செயன்முறை (A) இல் மாத்திரமே வெப்பம் முழுவதும் வேலையாக மாறுகிறது. (B), (C) தவறு.

விடை (1).

$\Delta Q = \Delta U + \Delta W$ ஐ எழுதி, வெப்பம் எங்கே செல்கிறது என்று கேளுங்கள்.

அகச்சக்தி மாறாதபோது மாத்திரமே வெப்பம் முழுவதும் வேலையாக மாறும். இலட்சிய வாயுவுக்கு அதன் பொருள் வெப்பநிலை மாறாமை.

பரீட்சைக் குறிப்பு