(Originais Teachy 2023) - سوال درمیانی کا طبیعیات

ایک تاریک کمرہ ایک آلہ ہے جو فوٹو گرافی کے کیمرے کے کام کا نمونہ بناتا ہے، جو خارجی اشیاء کی پلٹی ہوئی تصویروں کو دیکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ تصور کریں کہ ایک تجربہ ہے جس میں ایک تاریک کمرہ استعمال کرنا ہے تاکہ ایک دیوار پر کسی چیز کی تصویر پیش کی جا سکے۔ تاریک کمرہ ایک مستطیل خانہ ہے جس میں ایک چھوٹی کھڑکی ہوتی ہے، اور اس کے اندر ایک روشن شے رکھی جاتی ہے۔ کھڑکی کا حجم اہم ہے، کیونکہ یہ پیش کردہ تصویر کی وضاحت کو متاثر کرتا ہے۔ فرض کریں کہ تاریک کمرہ میں ایک مستطیل کھڑکی ہے جس کی چوڑائی 2 ملی میٹر اور اونچائی 1 ملی میٹر ہے، اور ایک شے کو کھڑکی سے 1 میٹر دور رکھا گیا ہے۔ تو دیوار پر پیش کردہ تصویر کی چوڑائی کیا ہوگی جو تاریک کمرہ کی کھڑکی سے 2 میٹر دور ہے؟ پھیلاؤ کے اثرات کو نظرانداز کریں اور فرض کریں کہ شے کھڑکی سے بہت بڑی ہے، تاکہ پیش کردہ تصویر واضح ہو۔ پھر یہ بحث کریں کہ کھڑکی کے حجم میں تبدیلی پیش کی جانے والی تصویر کی وضاحت کو کس طرح متاثر کرے گی، اسی شے اور فاصلوں کو مدنظر رکھتے ہوئے۔

ایک سلنڈر جس میں ایک مثالی گیس موجود ہے، گرم کیا جاتا ہے، اور اس کی اندرونی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ یہ مانتے ہوئے کہ ماحول کے ساتھ کوئی حرارت کا تبادلہ نہیں ہوتا، وضاحت کریں، تھرموڈینامکس کے اصولوں کی بنیاد پر، مثالی گیس کی اندرونی توانائی کس طرح اس گیس پر کام کرنے کے دوران عملیاتی طور پر گرمائش کے عمل سے متعلق ہے۔ تھرموڈینامکس کے پہلے قانون اور مثالی گیس کی اندرونی توانائی میں تبدیلی کے اظہار کو مدنظر رکھیں۔ پھر ان تصورات کی ایک مثال پیش کریں، مثالی یونی ایٹمی گیس کے 2 مولز کی اندرونی توانائی میں تبدیلی کا حساب کتاب کرتے ہوئے، جو ابتدائی طور پر 300 K کے درجہ حرارت پر ہے، جب اسے حجم کے مستقل پر الٹ گرم کیا جاتا ہے جب تک کہ وہ 400 K کے درجہ حرارت پر پہنچ نہ جائے۔ گیسوں کی مستقل R = 8.314 J/(mol·K) کا استعمال کریں اور مکمل حساب کتاب پیش کریں، جس میں استعمال ہونے والے فارمولے کے اخذ شامل ہیں۔ وضاحت کریں کہ یہ اندرونی توانائی میں تبدیلی کس طرح اس گیس پر کام کرنے کے ساتھ براہ راست متعلق ہے جب اسے حجم کے مستقل پر گرم کیا جاتا ہے۔

ایک رہائشی بجلی کی تنصیب میں، ایک الیکٹریشن کو روشنی کے سرکٹ میں موجود کرنٹ کو محدود کرنے کے لیے تین مزاحمتوں کی تسلسل کو سیریز میں نصب کرنے کی ضرورت ہے جو 120 V کی مستقل وولٹیج پر کام کرتا ہے۔ مزاحمتوں کی مزاحمتیں 30 ohms، 50 ohms اور 70 ohms ہیں۔ الیکٹریشن اپنے پروجیکٹ کی جانچ کرنا چاہتا ہے اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ سرکٹ میں گزرنے والی کرنٹ 1 A سے تجاوز نہ کرے، جو کہ استعمال ہونے والی تاروں کی زیادہ سے زیادہ برداشت کی گئی حد ہے۔ اس کے لیے، اسے سیریز میں موجود مزاحمتوں کے مجموعے کی مساوی مزاحمت کا حساب لگانے کی ضرورت ہے اور یہ طے کرنا ہے کہ سرکٹ میں گزرنے والی کرنٹ محفوظ حد میں ہے یا نہیں۔ اوہم کے قانون اور اس حقیقت کو مدنظر رکھتے ہوئے کہ سیریز میں مزاحمتوں کے لیے مساوی مزاحمت انفرادی مزاحمتوں کا مجموعہ ہے، جواب دیں: (1) تین مزاحمتوں کے ساتھ سرکٹ کی مساوی مزاحمت کیا ہے؟ (2) کیا سرکٹ میں گزرنے والی کرنٹ الیکٹریشن کے ذریعہ قائم کردہ حفاظتی حد میں ہے؟