ऊष्मा एवं ऊष्मा गतिकी भाग-II

11. एक गर्म पिण्ड 90° से. से 75° से. तक ठण्डा होने में 25 सेकण्ड का समय लेता है, फिर वह 75° से. से 60° से. तक ठण्डा होने में कितना समय लेगा? [U.P. P.C.S. (Mains) 2017]

(a) 25 सेकण्ड
(b) 25 सेकण्ड से कम
(c) 25 सेकण्ड से अधिक
(d) कुछ नहीं कहा जा सकता।

Correct Answer: (c) 25 सेकण्ड से अधिक

Solution:न्यूटन के शीतलन नियम (Newton's law of cooling) के अनुसार, किसी तप्त पिण्ड द्वारा ऊष्मा खोने की दर उस पिण्ड तथा उसके परिवेश (Its surroundings) के ताप आधिक्य के अनुक्रमानुपाती (Directly Proportional) होती है और यह केवल तप्त पिण्ड के पृष्ठ की प्रकृति एवं क्षेत्रफल पर निर्भर करती है। न्यूटन के शीतलन नियम के अनुसार : -

dT/dt = K(T_t - T_s)

जहां, T_t = समय t पर ताप

T_s = पिण्ड के परिवेश का ताप

K = नियतांक

पहला अंतराल: 90°C से 75°C तक (तापमान में गिरावट = 15°C)

औसत तापमान = $(90 + 75) /2 = 82. 5^{\circ} C$

$दूसरा$ अंतराल: 75°C से 60°C तक (तापमान में गिरावट = 15°C)

औसत तापमान = $(75 + 60) /2 = 67. 5^{\circ} C$

दूसरे शब्दों में, अगर समय t में तापमान T₁ से परिवर्तित होकर T₂ हो जाता है, तब

(T₂ - T₁)/t = K[((T₁ + T₂)/2) - T_s]

पिण्ड 25 सेकण्ड में 90° से. से 75° से. तक ठण्डा होता है। पुनः, अगर 75° से. से 60° से. तक ठण्डा होने में लगने वाला समय t है, तो

15/25 = K(82.5 - T_s) ......... (1)

15/t = K(67.5 - T_s )...........(2)

समी. (1) में समी. (2) से भाग देने पर

t/25 = (82.5 - T_s)/(67.5 - T_s) > 1

t > 25

12. ग्रीष्मकाल में आर्द्र ऊष्मा का अनुभव होता है, जब मौसम- [U.P. P.C.S. (Pre) 2003]

(a) अपक्क होता है।
(b) तीक्ष्ण होता है।
(c) झुलसाने वाला होता है।
(d) उमस वाला होता है।

Correct Answer: (d) उमस वाला होता है।

Solution:ग्रीष्मकाल में जब मौसम उमस भरा होता है, तब आर्द्र ऊष्मा का अनुभव होता है।

13. शुष्कता दशा संदर्भित है- [U.P.R.O/A.R.O. (Pre) 2014]

(a) निम्न ताप से
(b) निम्न आर्द्रता से
(c) उच्च वाष्पन से
(d) अति उच्च ताप से

Correct Answer: (b) निम्न आर्द्रता से

Solution:

"शुष्कता दशा" (Aridity condition) का सीधा संबंध वातावरण में नमी या आर्द्रता की कमी (low humidity) से है।

शुष्क हवा (Dry air): वह हवा जिसमें जलवाष्प की मात्रा बहुत कम होती है।

शुष्कता: यह एक जलवायु स्थिति है जहाँ वर्षा की मात्रा बहुत कम होती है और वाष्पीकरण की दर अधिक होती है, जिससे मिट्टी और हवा में नमी की कमी बनी रहती है।

शुष्कता दशा से निम्न आर्द्रता का बोध होता है।

14. वायुमंडल हमारे ऊपर बहुत अधिक दबाव डालता है, परंतु हम इसका अनुभव नहीं करते हैं, क्योंकि- [U.P.P.C.S.(Pre) 2010]

(a) हमारा रक्त वायुमंडल के दबाव से कुछ अधिक दबाव डालता है।
(b) हम इसके अभ्यस्त हैं।
(c) हमारी हड्डियां काफी मजबूत हैं और इस दबाव को सहन कर सकती हैं।
(d) हमारे सिर का सतही क्षेत्रफल बहुत छोटा है।

Correct Answer: (a) हमारा रक्त वायुमंडल के दबाव से कुछ अधिक दबाव डालता है।

Solution:वायुमंडल हमारे ऊपर प्रत्येक दिशा से दबाव डालता है, परंतु हम इस दबाव का अनुभव नहीं करते क्योंकि हमारा रक्तचाप (Blood Pressure) इस बाह्य दाब को संतुलित कर देता है। परंतु हम जल के अंदर बाह्य दाब का अनुभव करते हैं, क्योंकि जल में बाह्य दाब हमारे सामान्य रक्तचाप से अधिक होता है।

15. निम्नलिखित में से कौन-सा एक कथन सही नहीं है? [I.A.S. (Pre) 2002]

(a) किसी जलीय विलयन का क्वथनांक शुद्ध जल के क्वथनांक से अधिक होता है।
(b) किसी विलयन में विलेयों के योग से इसका जल विभव बढ़ जाता है।
(c) किसी विलयन में जल का वाष्प दाब शुद्ध जल में वाष्प दाब की तुलना में निम्न होता है।
(d) जब किसी विलयन को एक अर्ध पारगम्य झिल्ली द्वारा जल से अलग किया जाता है, तो विलयन पर दबाव देने से जल के प्रवाह को रोका जा सकता है।

Correct Answer: (b) किसी विलयन में विलेयों के योग से इसका जल विभव बढ़ जाता है।

Solution:जल में किसी विलेय या अन्य घुलनशील पदार्थ को मिलाने पर क्वथनांक बढ़ जाता है क्योंकि सतह पर उपस्थित विलेय अणु जल के वाष्पन की दर को कम करता है। इससे विलयन में जल का वाष्प दाब शुद्ध जल में वाष्प दाब की तुलना में निम्न होता है। परासरण दाब (विलयन पर बाह्य दबाव) के द्वारा विलयन में विलायक का प्रवेश रोका जा सकता है। इस प्रकार विकल्प (a), (c) एवं (d) के कथन सही हैं, जबकि विकल्प (b) का कथन सही नहीं है।

16. ऊंचाई की जगहों पर पानी 100 सेण्टीग्रेड के नीचे के तापमान पर क्यों उबलता है? [U.P.P.C.S. (Pre) 1994]

(a) क्योंकि वायुमण्डलीय दबाव कम हो जाता है, अतः उबलने का बिन्दु नीचे आ जाता है।
(b) क्योंकि गुरुत्वाकर्षण कम होता है।
(c) पर्वतों पर भारी हवाओं के कारण।
(d) उपरोक्त में से कोई सही नहीं है।

Correct Answer: (a) क्योंकि वायुमण्डलीय दबाव कम हो जाता है, अतः उबलने का बिन्दु नीचे आ जाता है।

Solution:ऊंचाई पर जाने पर वायुमण्डलीय दबाव कम हो जाता है, अतः जल का क्वथनांक घट जाता है और जल कम ताप पर ही उबलने लगता है। इसी कारण ऊंचाई पर जाने पर खाना भी देर से पकता है।

17. कथन (A) : ऊंचाई बढ़ने के साथ-साथ जल का क्वथनांक बिंदु (boiling point) घटता जाता है। [I.A.S. (Pre) 2001]

कारण (R) : ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय दाब बढ़ता जाता है।

कूट :

(a) (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) का सही स्पष्टीकरण है।
(b) (A) और (R) दोनों सही हैं, किंतु (R), (A) का सही स्पष्टीकरण नहीं है।
(c) (A) सही है, परंतु (R) गलत है।
(d) (A) गलत है, परंतु (R) सही है।

Correct Answer: (c) (A) सही है, परंतु (R) गलत है।

Solution:पृथ्वी की सतह से बढ़ती ऊंचाई के अनुपात में वायुमंडलीय दाब घटता जाता है। वायु के घटते दबाव के साथ-साथ जल का क्वथनांक घटता जाता है। इस प्रकार कथन (A) सही है, जबकि कारण (R) गलत है।

18. प्रेशर कुकर में खाना जल्दी पकता है, क्योंकि- [U.P.P.C.S. (Pre) 2007]

(a) अधिक दाब पर पानी कम तापक्रम पर उबलने लगता है।
(b) अधिक दाब पर पानी अधिक तापक्रम पर उबलने लगता है।
(c) पानी 100°C पर ही उबलता है, लेकिन अधिक दाब पर ऊष्मा की मात्रा अधिक होती है।
(d) कुकर के अंदर संवहन धाराएं उत्पन्न हो जाती हैं।

Correct Answer: (b) अधिक दाब पर पानी अधिक तापक्रम पर उबलने लगता है।

Solution:कमरे के सामान्य तापक्रम एवं वायुदाब में पानी 100° सेल्सियस पर उबलता है, इसे 5 मिनट तक उबालें या 25 मिनट तक। वायुदाब पानी के उबलने के बिंदु को प्रभावित करता है। वायुदाब के परिवर्तित होने पर उबाल बिंदु (क्वथनांक) तथा ऊष्मा की मात्रा परिवर्तित होती है। अधिक वायुदाब होने पर उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा बढ़ेगी, जबकि निम्न वायुदाब की दशा में उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा घटेगी। प्रेशर कुकर में वायुदाब सामान्य कमरे के वायुदाब से लगभग दो गुना होता है। इसी कारण इसमें पानी लगभग 120°C पर उबलता है। फलतः इसमें अधिक ऊष्मा होती है। यही कारण है कि प्रेशर कुकर में खाना जल्दी पकता है। पहाड़ों पर कम वायुदाब के कारण सामान्य वातावरण में पानी थोड़े कम तापमान पर उबलता है और इसमें ऊष्मा कम होती है। इसीलिए पहाड़ों पर प्रेशर कुकर का प्रयोग अत्यधिक लाभदायक होता है।

19. प्रेशर कुकर में खाना जल्दी पक जाता है; क्योंकि [67th B.P.S.C. (Pre) 2022]

(a) उच्च दाब के कारण पानी निम्न तापमान पर उबलने लगता है
(b) उच्च दाब के कारण पानी उच्च तापमान पर उबलने लगता है
(c) कम दाब के कारण पानी कम तापमान पर उबलने लगता है
(d) निम्न दाब के कारण पानी उच्च तापमान पर उबलने लगता है
(e) उपर्युक्त में से कोई नहीं/उपर्युक्त में से एक से अधिक

Correct Answer: (b) उच्च दाब के कारण पानी उच्च तापमान पर उबलने लगता है

Solution:कमरे के सामान्य तापक्रम एवं वायुदाब में पानी 100° सेल्सियस पर उबलता है, इसे 5 मिनट तक उबालें या 25 मिनट तक। वायुदाब पानी के उबलने के बिंदु को प्रभावित करता है। वायुदाब के परिवर्तित होने पर उबाल बिंदु (क्वथनांक) तथा ऊष्मा की मात्रा परिवर्तित होती है। अधिक वायुदाब होने पर उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा बढ़ेगी, जबकि निम्न वायुदाब की दशा में उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा घटेगी। प्रेशर कुकर में वायुदाब सामान्य कमरे के वायुदाब से लगभग दो गुना होता है। इसी कारण इसमें पानी लगभग 120°C पर उबलता है। फलतः इसमें अधिक ऊष्मा होती है। यही कारण है कि प्रेशर कुकर में खाना जल्दी पकता है। पहाड़ों पर कम वायुदाब के कारण सामान्य वातावरण में पानी थोड़े कम तापमान पर उबलता है और इसमें ऊष्मा कम होती है। इसीलिए पहाड़ों पर प्रेशर कुकर का प्रयोग अत्यधिक लाभदायक होता है।

20. प्रेशर कुकर में खाना कम समय में पकता है, क्योंकि- [Uttaranchal P.C.S. (Pre) 2005]

(a) अधिक दाब के कारण उबलते समय पानी का ताप कम हो जाता है।
(b) चारों ओर से बंद होने के कारण वायु का प्रभाव नहीं पड़ता है।
(c) अधिक दाब के कारण उबलते पानी का ताप बढ़ जाता है।
(d) प्रयुक्त पानी का वाष्पन बहुत कम होता है।

Correct Answer: (c) अधिक दाब के कारण उबलते पानी का ताप बढ़ जाता है।

Solution:कमरे के सामान्य तापक्रम एवं वायुदाब में पानी 100° सेल्सियस पर उबलता है, इसे 5 मिनट तक उबालें या 25 मिनट तक। वायुदाब पानी के उबलने के बिंदु को प्रभावित करता है। वायुदाब के परिवर्तित होने पर उबाल बिंदु (क्वथनांक) तथा ऊष्मा की मात्रा परिवर्तित होती है। अधिक वायुदाब होने पर उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा बढ़ेगी, जबकि निम्न वायुदाब की दशा में उबाल बिंदु तथा ऊष्मा की मात्रा घटेगी। प्रेशर कुकर में वायुदाब सामान्य कमरे के वायुदाब से लगभग दो गुना होता है। इसी कारण इसमें पानी लगभग 120°C पर उबलता है। फलतः इसमें अधिक ऊष्मा होती है। यही कारण है कि प्रेशर कुकर में खाना जल्दी पकता है। पहाड़ों पर कम वायुदाब के कारण सामान्य वातावरण में पानी थोड़े कम तापमान पर उबलता है और इसमें ऊष्मा कम होती है। इसीलिए पहाड़ों पर प्रेशर कुकर का प्रयोग अत्यधिक लाभदायक होता है।