புத்தக வினாக்கள் விடைகள்

வெப்ப இயற்பியல் – அறிவியல்

 

I. சரியான விடையைத் தேர்வு செய்க.

 

1. பொது வாயு மாறிலியின் மதிப்பு

அ) 3.81 J மோல்^-1 K^-1

ஆ) 8.03 J மோல்^-1 K^-1

இ) 1.38 J மோல்^-1 K^-1

ஈ) 8.31 J மோல்^-1 K^-1

 

2. ஒரு பொருளை வெப்பப்படுத்தினாலோ அல்லது குளிர்வித்தாலோ அப்பொருளின் நிறையில் ஏற்படும் மாற்றம்

அ) நேர்க்குறி

ஆ) எதிர்க்குறி

இ) சுழி

ஈ) இவற்றில் எதுவுமில்லை

 

3. ஒரு பொருளை வெப்பப்படுத்தும்போது அல்லது குளிர்விக்கும்போது ஏற்படும் நீள்வெப்ப விரிவு எந்த அச்சு வழியாக நடைபெறும்?

அ) X அல்லது - X

ஆ) Y அல்லது - Y

இ) அ) மற்றும் ஆ)

ஈ) அ) அல்லது ஆ)

 

4. மூலக்கூறுகளின் சராசரி ------------ வெப்பநிலை ஆகும்.

அ) இயக்க ஆற்றல் மற்றும் நிலை ஆற்றலுக்கிடையே உள்ள வேறுபாடு

ஆ) இயக்க ஆற்றல் மற்றும் நிலை ஆற்றலின் கூடுதல்

இ) மொத்த ஆற்றல் மற்றும் நிலை ஆற்றலுக்கிடையேயான வேறுபாடு

ஈ) இயக்க ஆற்றல் மற்றும் மொத்த ஆற்றலுக்கிடையேயான வேறுபாடு

 

5. கொடுக்கப்பட்டுள்ள படத்தில் வெப்ப ஆற்றல் பரவும் திசைகள்

அ) A ← B, A ← C, B ← C

ஆ) A → B, A → C, B → C

இ) A → B, A ← C, B → C

ஈ) A ← B, A → C, B ← C

 

II. கோடிட்ட இடங்களை நிரப்புக.

 

1, அவகேட்ரோ எண்ணின் மதிப்பு 6.023 × 10²³.

2. வெப்பம் மற்றும் வெப்பநிலை என்பது ஸ்கேலார் அளவுகள்.

3. 1 gram நிறையுள்ள நீரின் வெப்பநிலையை 1°C உயர்த்த தேவையான வெப்ப ஆற்றலின் அளவு ஒரு கலோரி என வரையறுக்கப்படுகிறது.

4. பாயில் விதியின் படி, மாறா வெப்பநிலையில் ஒரு குறிப்பிட்ட நிறையுடைய வாயுவின் அழுத்தம் அவ்வாயுவின் பருமனுக்கு எதிர்த்தகவில் அமையும்.

 

III. சரியா? தவறா? தவறு எனில் கூற்றினை திருத்துக.

 

1. திரவத்திற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்ப ஆற்றல் அளிக்கும்போது ஏற்படும் தோற்ற விரிவு என்பது இயல்பு விரிவை விட அதிகம்.

விடை: தவறு

சரியான விடை: திரவத்திற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்ப ஆற்றல் அளிக்கும் போது ஏற்படும் இயல்பு விரிவு என்பது தோற்ற விரிவை விட அதிகம்.

 

2. ஒரு பொருளில் வெப்ப ஆற்றலானது எப்பொழுதும் உயர் வெப்பநிலை பகுதியிலிருந்து குறைந்த வெப்பநிலை பகுதிக்குப் பரவும்.

விடை: சரி

 

3. சார்லஸ் விதியின்படி, மாறா அழுத்தத்தில் உள்ள வாயுவில் வெப்பநிலை பருமனுக்கு எதிர் தகவில் அமையும்.

விடை: தவறு

சரியான விடை: சார்லஸ் விதிப்படி, மாறா அழுத்தத்தில் உள்ள வாயுவின் வெப்பநிலை பருமனுக்கு நேர்த்தகவில் அமையும்.

 

IV. பொருத்துக:

பகுதி - I பகுதி - II

1) நீள் வெப்ப விரிவு - அ) பருமனில் மாற்றம்

2) பரப்பு வெப்ப விரிவு - ஆ) சூடான பொருளிலிருந்து குளிர்ச்சியான பொருள்   

3) பரும வெப்ப விரிவு - இ) 1.381 x 10^-23 JK^-1   

4) வெப்ப ஆற்றல் பரவல் - ஈ) நீளத்தில் மாற்றம்  

5) போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி - உ) பரப்பில் மாற்றம்  

விடை:

1) நீள் வெப்ப விரிவு - நீளத்தில் மாற்றம்

2) பரப்பு வெப்ப விரிவு -  பரப்பில் மாற்றம்

3) பரும வெப்ப விரிவு -  பருமனில் மாற்றம்

4) வெப்ப ஆற்றல் பரவல் - சூடான பொருளிலிருந்து குளிர்ச்சியான பொருள்

5) போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி - 1.381 x 10^-23 JK^-1

 

V. பின்வரும் வினாக்களில் கூற்றும் அதனையடுத்து காரணமும் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. பின்வருனவற்றுள் எது சரியான தெரிவோ அதனைத் தெரிவு செய்க.

 

1. கூற்று : ஒரு உலோகத்தின் ஒரு முனையில் வெப்பப்படுத்தும் போது மற்றொரு முனையும் வெப்பம் அடையும்.

காரணம் : வெப்ப ஆற்றலானது வெப்பநிலை குறைவாக உள்ள பகுதியிலுள்ள வெப்பநிலை குறைவாக உள்ள பகுதியிலிருந்து வெப்பநிலை அதிகமாக உள்ள பகுதிக்கு பரவும்.

அ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. மேலும், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கம்.

ஆ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. ஆனால், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கமல்ல.

இ) கூற்று சரியானது ஆனால், காரணம் தவறு.

ஈ) கூற்று தவறானது ஆனால், காரணம் சரியானது.

விடை: அ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி, மேலும், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கம்.

 

2. கூற்று: திட மற்றும் திரவ பொருள்களை விட வாயு பொருட்கள் அதிக அழுத்தத்திற்கு உட்படும்.

காரணம்: அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே உள்ள தொலைவு ஒப்பிடத் தகுந்த வகையில் அதிகம்.

அ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. மேலும், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கம்.

ஆ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. ஆனால், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கமல்ல.

இ) கூற்று சரியானது ஆனால், காரணம் தவறு.

ஈ) கூற்று தவறானது ஆனால், காரணம் சரியானது.

விடை: அ) கூற்று மற்றும் காரணம் ஆகிய இரண்டும் சரி. மேலும், காரணம் கூற்றுக்கு சரியான விளக்கம்.

 

VI. சுருக்கமாக விடையளி:

 

1. ஒரு கலோரி வரையறு.

ஒரு கிராம் நிறையுள்ள நீரின் வெப்பநிலை 1°C உயர்த்தத் தேவைப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் அளவு ஒரு கலோரி என வரையறுக்கப்படுகிறது.

 

2. நீள் வெப்ப விரிவு மற்றும் பரப்பு வெப்ப விரிவு - வேறுபடுத்துக.

நீள் வெப்ப விரிவு

1. ஒரு திடப்பொருளை வெப்பப்படுத்துதலின் விளைவாக அப்பொருளின் நீளம் அதிகரிப்பதால் ஏற்படும் விரிவு நீள் வெப்ப விரிவு எனப்படும்.

2. ஓரலகு வெப்பநிலை உயர்வால் பொருளின் நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கும், ஓரலகு நீளத்திற்கும் உள்ள தகவு நீள் வெப்ப விரிவு குணகம் என அழைக்கப்படுகிறது.

3. ΔL/L₀ = α_L  ΔT

பரப்பு வெப்ப விரிவு

1. ஒரு திடப்பொருளை வெப்பப்படுத்துதலின் விளைவாக அப்பொருளின் பரப்பு அதிகரிப்பதால் ஏற்படும் விரிவு பரப்பு வெப்ப விரிவு எனப்படும்.

2. ஓரலகு வெப்பநிலை உயர்வால் பொருளின் பரப்பில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கும், ஓரலகு பரப்பிற்கும் உள்ள தகவு பரப்பு வெப்ப விரிவு குணகம் என அழைக்கப்படுகிறது.

3. ΔA/A₀ = α_A ΔT

 

3. பரும வெப்ப விரிவு குணகம் என்றால் என்ன?

ஓரலகு வெப்பநிலை உயர்வால் பொருளின் பருமனில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்கும் ஓரலகு பருமனுக்கும் உள்ள தகவு பரும வெப்ப விரிவு குணகம் என அழைக்கப்படும்.

இதன் SI அலகு கெல்வின்^-1

 

4. பாயில் விதியைக் கூறுக.

மாறா வெப்பநிலையில், ஒரு குறிப்பிட்ட நிறையுடைய வாயுவின் அழுத்தம் அவ்வாயுவின் பருமனுக்கு எதிர்த்தகவில் அமையும்.

 

5. பரும விதியைக் கூறுக.

மாறா அழுத்தத்தில் வாயுவின் பருமன் அவ்வாயுவின் வெப்பநிலைக்கு நேர்த்தகவில் அமையும்.

 

6. இயல்பு வாயு மற்றும் நல்லியல்பு வாயு – வேறுபடுத்துக.

இயல்பு வாயு

குறிப்பிட்ட கவர்ச்சி விசையினால், ஒன்றோடொன்று இடைவினை புரிந்து கொண்டிருக்கும் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் அடங்கிய வாயுக்கள் இயல்பு வாயுக்கள் எனப்படும்.

நல்லியல்பு வாயு

ஒன்றோடொன்று இடைவினை புரியாமல் இருக்கும் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளை உள்ளடக்கிய வாயுக்கள் நல்லியல்பு வாயுக்கள் என அழைக்கப்படும்.

 

7. உண்மை வெப்ப விரிவு குணகம் என்றால் என்ன?

ஓரலகு வெப்பநிலை உயர்வால் திரவத்தில் அதிகரிக்கும் உண்மை பருமனுக்கும் அத்திரவத்தின் ஓரலகு பருமனுக்கும் உள்ள தகவு உண்மை வெப்ப விரிவு குணகம் என அழைக்கப்படும். இதன் SI அலகு K^-1.

 

8. தோற்ற வெப்ப விரிவு குணகம் என்றால் என்ன?

ஓரலகு வெப்பநிலை உயர்வால் திரவத்தில் அதிகரிக்கும் தோற்ற பருமனுக்கும் அத்திரவத்தின் ஓரலகு பருமனுக்கும் உள்ள தகவு உண்மை தோற்ற விரிவு குணகம் என அழைக்கப்படும். இதன் SI அலகு K^-1.

 

VII. கணக்கீடுகள் :

 

1. காப்பர் தண்டினை வெப்பப்படுத்தும் போது அதன் குறுக்கு வெட்டுப் பரப்பு 10மீ² லிருந்து 11மீ² ஆக உயருகிறது. காப்பர் தண்டின் தொடக்க வெப்பநிலை 90K எனில் அதனுடைய இறுதி வெப்பநிலையைக் கணக்கிடுக. (காப்பரின் பரப்பு வெப்ப விரிவு குணகத்தின் மதிப்பு 0.0021 K^-1)

பரப்பில் ஏற்படும் மாற்றம் Δ A = 11 – 10

= 1 மீ²

தொடக்க வெப்பநிலை T₁ = 90K

வெப்ப விரிவு குணகம் α_A = 0.0021

இறுதி வெப்ப நிலை T₂ = ?

ΔΑ / Ao = α_A ΔT

1m² / 10 m² = 0.0021 [T₂ - 90]

0.1 = 0.0021 [T₂ - 90]

0.1 / 0.0021 = T₂ - 90

T₂ = (0.1 / 0.0021) + 90

T₂ = 137.61k

காப்பர் தண்டின் இறுதி வெப்பநிலை = 137.61k

 

2. துத்தநாக தகட்டின் வெப்பநிலையை 50K அதிகரிக்கும் போது அதனுடைய பருமன் 0.25 மீ'² லிருந்து 0.3 மீ² ஆக உயருகிறது எனில், அந்த துத்தநாக தகட்டின் பரும வெப்ப விரிவு குணகத்தைக் கணக்கிடுக.

தொடக்க பருமன் = 0.25மீ³

இறுதி பருமன் = 0.3மீ³

வெப்பநிலை மாற்றம் = 50K

αv = ?

Δv/V₀ = -α_vΔT

= 0.05 / 0.25 = α_v (50)

= 0.2  = α_v (50)

α_v = 0.2 / 50 = 0.004/ K

பரும வெப்ப விரிவு குணகம் = 0.004 / K

 

VIII. விரிவாக விடையளி:

 

1. நல்லியல்பு வாயு சமன்பாட்டினை தருவி

விடை:

நல்லியல்பு வாயுக்களின் பண்புகளை (அழுத்தம், பருமன், வெப்பநிலை மற்றும் அணுக்களின் எண்ணிக்கை) தொடர்புபடுத்தும் சமன்பாடு அவ்வாயுக்களின் நல்லியல் சமன்பாடு ஆகும். ஒரு நல்லியல்பு வாயுவானது பாயில் விதி, சார்லஸ் விதி மற்றும் அவகேட்ரோ விதிகளுக்கு உட்படும்.

பாயில் விதிப்படி

PV = மாறிலி              ……………... (1)

சார்லஸ் விதிப்படி

V/T = மாறிலி              ……………... (2)

அவகேட்ரோ விதிப்படி

V/n = மாறிலி              ……………... (3)

சமன்பாடு (1) (2) மற்றும் (3) சமன்பாடுகளிலிருந்து

PV/nT = மாறிலி            ……………... (4)

மேற்கண்ட இந்த சமன்பாடு வாயு இணை சமன்பாடு என அழைக்கப்படும். μ மோல் அளவுள்ள வாயுவினைக் கொண்டிருக்கும் வாயுக்களில் உள்ள மொத்த அணுக்களின் எண்ணிக்கை அவகேட்ரோ எண்ணின் (N_A) μ மடங்கிற்கு சமமாகும். இந்த மதிப்பானது

சமன்பாடு (4) பிரதியிட

அதாவது n = μ N_A          ……………... (5)

சமன்பாடு (5) ஐ சமன்பாடு (4)ல் பிரதியிட

PV / μN_A T = மாறிலி

இந்த மாறிலி போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி (K_B = 1.381 × 10^-23JK^-1) என அழைக்கப்படுகிறது.

PV= μN_A T = K_B

PV = μN_A K_B T

இங்கு μN_A K_B = R, இது பொது வாயு மாறிலி என அழைக்கப்படும். இதன் மதிப்பு 8.31 J mol^-1 K^-1

PV = RT            ……………... (6)

 

2. திரவத்தின் உண்மை வெப்ப விரிவு மற்றும் தோற்ற வெப்ப விரிவினை அளவிடும் சோதனையை தெளிவான படத்துடன் விவரி.

உண்மை வெப்ப விரிவு மற்றும் தோற்ற வெப்ப விரிவு கணக்கிட வேண்டிய திரவத்தினை கொள்கலனில் நிரப்பி சோதனையை தொடங்கலாம். இப்பொழுது கொல்கலனில் உள்ள திரவத்தின் நிலையை L₁ என குறித்துக் கொள்ளலாம். பிறகு கொள்கலன் மற்றும் திவரத்தினை படத்தில் காட்டியுள்ளவாறு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. தொடக்கத்தில் கொள்கலனானது வெப்ப ஆற்றலைப் பெற்று விரிவடையும். அப்போது திரவத்தின் பருமன் குறைவதாகத் தோன்றும். இப்போது இந்த நிலையை L₂ எனக் குறித்துக் கொள்ளலாம். மேலும் வெப்பப்படுத்தும்போது திரவமானது விரிவடைகிறது. தற்போது திரவத்தின் நிலையை L₃ எனக் குறித்துக்கொள்ளலாம். நிலை L₁ மற்றும் L₃ க்கு இடையேயான வேறுபாடு தோற்ற வெப்ப விரிவு எனவும், நிலை L₂ மற்றும் L₃ இடையேயான வேறுபாடு உண்மை வெப்ப விரிவு எனவும் அழைக்கப்படுகிறது. எப்போதும் உண்மை வெப்ப விரிவு தோற்ற வெப்ப விரிவை விட அதிகமாக இருக்கும்.

உண்மை வெப்ப விரிவு = L₃ – L₂

தோற்ற வெப்ப விரிவு = L₃ – L₁