(Originais Teachy 2023) - سوال درمیانی کا طبیعیات

ایک طبیعیات کی لیبارٹری میں، ایک محقق ایک دائری لوپ کا استعمال کرتا ہے جس کا رداس R ہے، جس کے ذریعے ایک برقی کرنٹ I بہتا ہے تاکہ ایک مقناطیسی میدان پیدا کیا جا سکے۔ آلے کی خصوصیات جانچنے کے لیے، وہ اس نقطے پر مقناطیسی میدان کی شدت معلوم کرنا چاہتا ہے جو لوپ کے مرکز سے گزرتے ہوئے عمودی محور کے ساتھ فاصلے x پر واقع ہے۔ اس نقطے پر لوپ کی طرف سے پیدا کردہ مقناطیسی میدان کی شدت کا حساب لگائیں۔

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 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۔