কত তাপমাত্রায় বায়ুতে শব্দের বেগ 0° সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রার বেগের তিনগুন হবে?

কত তাপমাত্রায় বায়ুতে শব্দের বেগ 0° সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রার বেগের তিনগুন হবে?
- 2457 কেলভিন (Correct)
- 2048 কেলভিন (Incorrect)
- 1528 কেলভিন (Incorrect)
- 273 কেলভিন (Incorrect)
বায়ুতে শব্দের বেগ এবং তাপমাত্রা
বায়ুতে শব্দের বেগ তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল। তাপমাত্রা বাড়লে শব্দের বেগ বাড়ে এবং তাপমাত্রা কমলে শব্দের বেগ কমে। বায়ুতে শব্দের বেগের সূত্র হলো:
v = \\sqrt{\\frac{γRT}{M}}
যেখানে:
- v = শব্দের বেগ
- γ = বায়ুর জন্য তাপ ধারণ ক্ষমতার অনুপাত (প্রায় 1.4)
- R = গ্যাস ধ্রুবক (8.314 J/(mol·K))
- T = পরম তাপমাত্রা (কেলভিনে)
- M = বায়ুর মোলার ভর (প্রায় 0.0289645 kg/mol)
সমীকরণ সরলীকরণ
যেহেতু γ, R, এবং M ধ্রুবক, আমরা লিখতে পারি:
v ∝ \\sqrt{T}
সুতরাং, \\(\\frac{v_2}{v_1} = \\sqrt{\\frac{T_2}{T_1}}\\)
যেখানে:
- \\(v_1\\) = 0°C (273 K) তাপমাত্রায় শব্দের বেগ
- \\(v_2\\) = অজানা তাপমাত্রায় শব্দের বেগ
- \\(T_1\\) = 273 K
- \\(T_2\\) = অজানা তাপমাত্রা
বেগের সম্পর্ক
প্রশ্নানুসারে, \\(v_2 = 3v_1\\)।
তাপমাত্রা নির্ণয়
এখন আমরা তাপমাত্রার সম্পর্ক ব্যবহার করে \\(T_2\\) নির্ণয় করব:
\\frac{3v_1}{v_1} = \\sqrt{\\frac{T_2}{273}}
3 = \\sqrt{\\frac{T_2}{273}}
উভয় দিকে বর্গ করে পাই,
9 = \\frac{T_2}{273}
T_2 = 9 \\times 273
T_2 = 2457 K
বিকল্পগুলোর বিশ্লেষণ
এখন আমরা বিকল্পগুলো বিশ্লেষণ করে দেখব কোনটি সঠিক:
- 2457 কেলভিন (Correct)
- 2048 কেলভিন (Incorrect)
- 1528 কেলভিন (Incorrect)
- 273 কেলভিন (Incorrect)
সিদ্ধান্ত
2457 কেলভিন তাপমাত্রায় বায়ুতে শব্দের বেগ 0°C তাপমাত্রার বেগের তিনগুন হবে।
টেবিলের মাধ্যমে উপস্থাপন
বিষয়টি আরও সহজে বোঝার জন্য একটি টেবিলের মাধ্যমে উপস্থাপন করা হলো:
| পরামিতি | প্রতীক | মান |
|---|---|---|
| 0°C তাপমাত্রায় বেগ | \\(v_1\\) | \\(v_1\\) |
| অজানা তাপমাত্রায় বেগ | \\(v_2\\) | \\(3v_1\\) |
| 0°C তাপমাত্রা (কেলভিন) | \\(T_1\\) | 273 K |
| অজানা তাপমাত্রা (কেলভিন) | \\(T_2\\) | ? |
সূত্র ব্যবহার করে:
\\frac{v_2}{v_1} = \\sqrt{\\frac{T_2}{T_1}} \\implies 3 = \\sqrt{\\frac{T_2}{273}} \\implies T_2 = 2457 K
সঠিক উত্তর: A. 2457 কেলভিন