Heat and Temperature MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Heat and Temperature - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सिद्धांत:

रेखीय प्रसार गुणांक:

• तापमान परिवर्तन के कारण धातु की छड़ की लंबाई में परिवर्तन निम्न द्वारा दिया जाता है:
  • ΔL = α L₀ ΔT, जहाँ:
    • ΔL लंबाई में परिवर्तन है (1.6 मिमी = 1.6 x 10⁻³ मीटर),
    • L₀ मूल लंबाई है (2 मीटर),
    • α रेखीय प्रसार गुणांक है, और
    • ΔT तापमान में परिवर्तन है (60°C - 0°C = 60°C).
• α के लिए सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करना:
  • α = ΔL / (L₀ ΔT)

गणना:

दिया गया है,

ΔL = 1.6 मिमी = 1.6 x 10⁻³ मीटर

L₀ = 2 मीटर

ΔT = 60°C

α के लिए सूत्र का उपयोग करके:

α = ΔL / (L₀ ΔT)

α = (1.6 x 10⁻³) / (2 x 60) = 1.33 x 10⁻⁵ /°C

इसलिए, धातु की छड़ का रेखीय प्रसार गुणांक 1.33 x 10⁻⁵ /°C है। विकल्प 1) सही है।

अवधारणा:

रैखिक प्रसार गुणांक:

• तापमान परिवर्तन के कारण धातु की छड़ की लंबाई में परिवर्तन निम्न द्वारा दिया जाता है:
  • ΔL = α L₀ ΔT, जहाँ:
    • ΔL लंबाई में परिवर्तन है (1.6 mm = 1.6 × 10⁻³ m),
    • L₀ मूल लंबाई है (2 m),
    • α रैखिक प्रसार गुणांक है, और
    • ΔT तापमान में परिवर्तन (60°C - 0°C = 60°C) है। 
• α के लिए सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करने पर:
  • α = ΔL / (L₀ ΔT)

गणना:

दिया गया है,

ΔL = 1.6 mm = 1.6 × 10⁻³ m

L₀ = 2 m

ΔT = 60°C

α के लिए सूत्र का उपयोग करने पर:

α = ΔL / (L₀ ΔT)

α = (1.6 × 10⁻³) / (2 × 60) = 1.33 × 10⁻⁵ /°C

इसलिए, धातु की छड़ का रेखीय प्रसार गुणांक 1.33 x 10⁻⁵ /°C है।

विकल्प 1) सही है।

संकल्पना:

जूल-थॉमसन प्रभाव: 

• जूल-थॉमसन प्रभाव को केल्विन-जूल प्रभाव या जूल-केल्विन प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है, द्रव के तापमान में परिवर्तन होता है क्योंकि यह उच्च दाब वाले क्षेत्र से कम दाब में बहता है।
• 
• जूल-थॉमसन प्रभाव का मूल सिद्धांत ऊष्मा के स्थानांतरण पर आधारित है।
• जूल-थॉमसन विस्तार में उत्पादित शीतलन ने इसे प्रशीतन में एक बहुत ही मूल्यवान उपकरण बना दिया है।

व्याख्या:

• जब एक छिद्र होता है, तो वायु अंदर के उच्च दाब वाले क्षेत्र से बाहर कम दाब वाले क्षेत्र में बहती है।
• जैसे ही वायु गतिज ऊर्जा प्राप्त करती है, वह इस ऊर्जा को वायु की आंतरिक ऊष्मा से प्राप्त करती है।
• क्योंकि यह संपीड़ित वायु की आंतरिक ऊर्जा का उपयोग करेगा, इसलिए यह आंतरिक ऊष्मा का उपयोग करता है और तापमान गिरता है।
• इस घटना को जूल-थॉमसन प्रभाव कहा जाता है।

सही उत्तर पानी-1200 है।

Key Pointsविशिष्ट ऊष्मा क्षमता

• ऊष्मा की मात्रा (J) सामग्री या पदार्थ के प्रति इकाई द्रव्यमान(kg) में अवशोषित होती है जब इसका तापमान 1 K (या 1 °C) बढ़ जाता है।
• इसकी इकाइयाँ J/(kg K) या J/(kg °C) हैं।

वायुमंडलीय दबाव

• समुद्र तल पर औसत वायुदाब 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है।
• वायुमंडल (एटीएम) एक इकाई है।
• 1एटीएम = 1,013 मिलीबार या 760 मिलीमीटर पारा।
• ऊंचाई बढ़ने पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है।

Additional Informationकुछ पदार्थ और विशिष्ट ऊष्मा क्षमता की सूची: 

सही उत्तर कैलोरी है। 

Key Point

• कैलोरी की अवधारणा:
  • कैलोरी, मीटर पद्धति में ऊष्मा ऊर्जा की एक इकाई है।
  • ऊष्मा के मापन को कैलोरीमिति कहते हैं।
  • कैलोरी, या ग्राम कैलोरी, 1 ग्राम शुद्ध पानी का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा है।
  • आहार विज्ञान में किलोकैलोरी का उपयोग भोजन की ऊष्मा सामग्री को बताने के लिए किया जाता है, अर्थात, भोजन द्वारा शरीर से गुजरने पर जितनी ऊष्मा ऊर्जा उत्पन्न हो सकती है; इस संदर्भ में, किलोकैलोरी को आमतौर पर केवल कैलोरी कहा जाता है।
  • 1 ग्राम पानी में 1 डिग्री सेल्सियस तापमान वृद्धि को प्रभावित करने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा तापमान के साथ बदलती रहती है (गर्मी क्षमता देखें); इस प्रकार तापमान सीमा जिस पर ताप होता है, कैलोरी को सटीक रूप से परिभाषित करने के लिए कहा जाना चाहिए।
  • 15° कैलोरी, या सामान्य कैलोरी, का व्यापक रूप से रसायन विज्ञान और भौतिकी में उपयोग किया जाता है; इसे 1 ग्राम पानी के नमूने को 14.5°C से 15.5°C तक 1-वायुमंडलीय दाब पर गर्म करके मापा जाता है।
  • 4° कैलोरी, जिसे छोटी कैलोरी या थर्म भी कहा जाता है, को 3.5°C से 4.5°C तक मापा जाता है (जल 3.98°C पर सबसे सघन होता है); बड़ी कैलोरी या कैलोरी, 1,000 छोटी कैलोरी के बराबर होती है।
  • 0°C से 100°C के बीच कैलोरी का औसत मान माध्य कैलोरी कहलाता है; यह 1 ग्राम पानी को उसके गलनांक से उसके क्वथनांक तक गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का 1⁄100 है।
  • कैलोरी को कुछ अन्य ऊर्जा इकाइयों में इसके मूल्य को व्यक्त करके भी परिभाषित किया जा सकता है।

 Additional Information

•  ओम 
  • ओम को Ω चिन्ह से प्रदर्शित किया जाता है। यह ग्रीक अक्षर ओमेगा है।
  • इसका नाम जर्मन भौतिक विज्ञानी जॉर्ज साइमन ओम के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने वोल्टता, विद्युत धारा और प्रतिरोध के बीच संबंधों का अध्ययन किया था।
  • प्रतिरोध विद्युत परिपथ में धारा प्रवाह के विरोध की माप है।
  • इसे विद्युत प्रवाह पर आरोपित वोल्टता के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जाता है जो इसके माध्यम से प्रवाहित होता है।
  • किसी पदार्थ का प्रतिरोध लंबाई के सीधे समानुपाती होता है और अनुप्रस्थ काट के क्षेत्र के व्युत्क्रमानुपाती होता है। यह पदार्थ की प्रतिरोधकता के सीधे आनुपातिक भी है।
  • चालकों का प्रतिरोध कम होता है और इसीलिए इसमें से विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित हो सकती है। रोधक में उच्च प्रतिरोध होता है और इसीलिए इसके माध्यम से विद्युत धारा आसानी से प्रवाहित नहीं हो सकती है।
  • ओम का नियम कहता है कि विद्युत धारा वोल्टेज के समानुपाती होती है और प्रतिरोध के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसे V=IR द्वारा दर्शाया जाता है।​
• न्यूटन
  • न्यूटन बल की SI इकाई है। और बल द्रव्यमान और त्वरण के गुणनफल के बराबर होता है।
  • बल का SI मात्रक = न्यूटन
  • द्रव्यमान का SI मात्रक = kg
  • त्वरण का SI मात्रक = m.sec-²
  • अतः 1 न्यूटन, kg m.sec-² के बराबर होता है। अन्य इकाइयाँ न्यूटन की इकाई को संतुष्ट नहीं करती हैं।

ऊष्मा उर्जा का एक रूप है। ऊष्मा ऊर्जा को ऊर्जा के अन्य रूपों में स्थानांतरित किया जा सकता है। उष्मा उष्म निकाय से शीत निकाय में स्थानांतरित होती है​।

उष्मा की इकाइयाँ:

• कैलोरी: यह 1° C द्वरा 1 ग्राम पानी का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक उष्मा की मात्रा है
• जूल: यह उष्मा उर्जा की S.I. इकाई है

1 कैलोरी = 4.186 जूल

यहाँ 1 किलो पानी के लिए आवश्यक ऊष्मा मांगी जा रही है जो कि बराबर होगी = 1000 × 1 किलो पानी की आवश्यकता होती है = 1000 कैलोरी

इसलिए एक किलोग्राम पानी का 1° सेल्सियस तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा 1000 कैलोरी है।

सही उत्तर पानी-1200 है।

Key Pointsविशिष्ट ऊष्मा क्षमता

• ऊष्मा की मात्रा (J) सामग्री या पदार्थ के प्रति इकाई द्रव्यमान(kg) में अवशोषित होती है जब इसका तापमान 1 K (या 1 °C) बढ़ जाता है।
• इसकी इकाइयाँ J/(kg K) या J/(kg °C) हैं।

वायुमंडलीय दबाव

• समुद्र तल पर औसत वायुदाब 15 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है।
• वायुमंडल (एटीएम) एक इकाई है।
• 1एटीएम = 1,013 मिलीबार या 760 मिलीमीटर पारा।
• ऊंचाई बढ़ने पर वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है।

Additional Informationकुछ पदार्थ और विशिष्ट ऊष्मा क्षमता की सूची: 

ताप स्थानांतरण की मौलिक प्रणालियाँ निम्न हैं:

• चालन वस्तुओं के अपने स्थिति पर अणुओं के कंपन द्वारा ताप के स्थानांतरण के कारण एक वस्तु में या एक वस्तु से दूसरे वस्तु में ताप के स्थानांतरण की विधि है। वे वस्तुएँ जिसके माध्यम से ताप स्थानांतरण होती है एक-दूसरे के साथ संपर्क में होने चाहिए। चालन सामान्यतौर पर ठोसों में होता है जहाँ संरचना में अणुओं को उनके आपस के आकर्षण आणविक बलों के द्वारा दृढ़ता से एक साथ रखा जाता है और इसलिए वे केवल उनके अपने स्थिति के आस-पास कंपित होते हैं क्योंकि वे ताप ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इसलिए इसे कंपन द्वारा आसपास के अणुओं तक पारित किया जाता है।
• संवहन ताप स्थानांतरण की प्रणाली है जो अधिकतर तरल और गैसों में होती है। इस विधि में ताप स्थानांतरण पदार्थ के वास्तविक गति के साथ एक वस्तु से दूसरे वस्तु में एक स्थान से दूसरे स्थान तक होता है।
• विकिरण ताप स्थानांतरण का एक रूप है। इसे किसी भी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है और साथ ही इसका प्रयोग एक निर्वात में ताप के स्थानांतरण के लिए किया जा सकता है। यह विधि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रयोग करती है जो एक स्थान से दूसरे स्थान में ताप स्थानांतरित करती है।

वधारणा:

एक स्थान से दूसरे स्थान तक ऊर्जा की गति को ऊर्जा स्थानांतरण कहा जाता है। ऊष्मा स्थानांतरण मुख्य रूप से तापमान के अंतर के कारण होता है।

ऊष्मा स्थानांतरण के तीन तरीके हैं।

व्याख्या:

ताप स्थानांतरण की मौलिक प्रणालियाँ निम्न हैं:

• चालन वस्तुओं के अपने स्थिति पर अणुओं के कंपन द्वारा ताप के स्थानांतरण के कारण एक वस्तु में या एक वस्तु से दूसरे वस्तु में ताप के स्थानांतरण की विधि है। वे वस्तुएँ जिसके माध्यम से ताप स्थानांतरण होती है एक-दूसरे के साथ संपर्क में होने चाहिए। चालन सामान्यतौर पर ठोसों में होता है जहाँ संरचना में अणुओं को उनके आपस के आकर्षण आणविक बलों के द्वारा दृढ़ता से एक साथ रखा जाता है और इसलिए वे केवल उनके अपने स्थिति के आस-पास कंपित होते हैं क्योंकि वे ताप ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इसलिए इसे कंपन द्वारा आसपास के अणुओं तक पारित किया जाता है।
• संवहन ताप स्थानांतरण की प्रणाली है जो अधिकतर तरल और गैसों में होती है। इस विधि में ताप स्थानांतरण पदार्थ के वास्तविक गति के साथ एक वस्तु से दूसरे वस्तु में एक स्थान से दूसरे स्थान तक होता है।
• विकिरण ताप स्थानांतरण का एक रूप है। इसे किसी भी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है और साथ ही इसका प्रयोग एक निर्वात में ताप के स्थानांतरण के लिए किया जा सकता है। यह विधि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रयोग करती है जो एक स्थान से दूसरे स्थान में ताप स्थानांतरित करती है।

• एक कैलोरीमीटर का प्रयोग पूर्ण उष्मा, एक प्रतिक्रिया की ताप उर्जा, के मापन के लिए किया जाता है​।
• एक थर्मामीटर तापमान के मापन के लिए प्रयुक्त एक उपकरण है। इसमें आम तौर पर एक संकीर्ण कांच की नली होती है जिसमें एक तरल को एक स्तम्भ के रूप में भरा हुआ होता है जो तापमान के बढ़ने पर ऊपर की ओर बढ़ता है घटने पर निचे की ओर गिरता है।
• एक पाइरोमीटर उच्च तापमान को मापने के लिए एक उपकरण है जो माप के आधार के रूप में उष्म निकाय द्वारा उत्सर्जित विकिरण का उपयोग करता है।
• एक तापयुग्म तापमान मापन के लिए प्रयुक्त एक उपकरण है जिसमें विभिन्न धातु या अर्धचालकों के तार की एक जोड़ी होती है जो दोनों सिरों से जुड़ी हुई होती है। एक सिरा उस तापमान पर होता है जिसका मापन किया जाना है और दूसरा सिरा एक नियत तापमान पर रखा जाता है। उत्पन्न विद्युतवाहक बल तापमान अंतर पर निर्भर करता है।

अवधारणा:

• ऊष्मागतिक प्रणाली पदार्थ या विकिरण का एक निकाय है जो दीवारों द्वारा स्थान में सीमित है जो इसे परिवेश से अलग करती है।

• प्रणाली को परिसीमा द्वारा परिवेश से अलग किया जाता है।
• विभिन्न प्रकार की ऊष्मागतिक दीवारें हैं
• ऊष्मा-पार्य दीवार: यह दीवार का प्रकार है जो प्रणाली और परिवेश के बीच ऊष्मा के प्रवाह की अनुमति देता है ।
  • चाय का एक गर्म कप डायथर्मिक दीवार का एक उदाहरण है।
• स्थिरोष्म दीवार: दीवार के इस प्रकार है कि प्रणाली और परिवेश के बीच गर्मी के प्रवाह को अनुमति नहीं है।
• एक ऊष्मागतिक प्रणाली के 3 प्रकार हैं

1. विवृत प्रणाली: प्रणाली का प्रकार जो परिवेश के साथ ऊष्मा और तापमान का आदान-प्रदान कर सकता है ।
2. संवृत प्रणाली: प्रणाली का प्रकार जिसमें ऊर्जा का आदान-प्रदान केवल संभव है, लेकिन पदार्थ का नहीं।
3. पृथक प्रणाली: प्रणाली का प्रकार जो अपने परिवेश के साथ पदार्थ या ऊर्जा का आदान-प्रदान नहीं कर सकता है।

समाधान:

• ऊपर से यह स्पष्ट है कि, स्थिरोष्म दीवारें वे दीवारें होती हैं जो एक ऊष्मागतिकीय प्रणाली और परिसीमा को अलग करती हैं और ऊष्मागतिकीय प्रणालियों के बीच ऊष्मा या पदार्थ के पारित होने की अनुमति नहीं देती हैं ।

अवधारणा:

• तापमान: यह निकाय की उष्णता और शीतलता की कोटि का माप है।
  • तापमान की SI इकाई केल्विन (K) है।

प्रमुख तापमान पैमाने हैं:

• सेल्सियस पैमाना: इसे सेंटीग्रेड पैमाने के रूप में भी जाना जाता है, और यह सबसे अधिक प्रयोग किया जाने वाला पैमाना है। इसे 1 वायुमंडलीय दबाव पर 0°C से 100°C तक हिमांक और क्वथन बिंदु को निर्दिष्ट करने से परिभाषित किया गया है।
• केल्विन पैमाना: यह तापमान की आधारभूत इकाई है, जिसे K से दर्शाया जाता है।
  • केल्विन पैमाने पर कोई ऋणात्मक संख्या नहीं है क्योंकि सबसे कम 0 K है।

सेल्सियस और केल्विन के बीच का संबंध निम्नानुसार है:

°C + 273.15 = K

सही उत्तर 298K है।

• मूल सूत्र °C + 273.15 = K है।
  इसलिए, केल्विन पैमाने पर रीडिंग 25^∘C + 273 = 298K होती है। इसलिए, विकल्प 1 सही है।

• 0°C. 273.15 केलविन के समान होता है।
• फारेनहाइट डिग्री को केल्विन में बदलने के लिए, (°F − 32) × 5/9 + 273.15 = K
• परम शून्य 0 केल्विन होता है। यह किसी भी पदार्थ का सबसे न्यूनतम तापमान है।
• जल 0 डिग्री सेल्सियस या 32 डिग्री फ़ारेनहाइट या 273.15 केल्विन पर जमता है।
• जल 100 डिग्री सेल्सियस या 212 डिग्री फ़ारेनहाइट या 373.15 केल्विन पर उबलता है।

Important Points

• फ़ारेनहाइट और सेल्सियस के बीच रूपांतरण सूत्र है: C/5 = (F-32)/9
• सेल्सियस पैमाने और फ़ारेनहाइट पैमाने -40° पर मेल खाते हैं, जो दोनों के लिए समान है।

सही उत्तर -40° है।

Key Points

• सेल्सियस स्केल और फ़ारेनहाइट स्केल -40° पर मेल खाता है, जो दोनों के लिए समान है।
• फ़ारेनहाइट और सेल्सियस के बीच सूत्र रूपांतरण है: C/5 = (F-32)/9

Additional Information

• पानी 100 डिग्री सेल्सियस या 212 डिग्री फ़ारेनहाइट या 373.15 केल्विन पर उबलता है।
• पानी 0 डिग्री सेल्सियस या 32 डिग्री फ़ारेनहाइट या 273.15 केल्विन पर जमा होता है।
• पूर्ण शून्य 0 केल्विन है, यह किसी भी पदार्थ का सबसे कम तापमान है।
• 0°C, 273.15 केल्विन के बराबर है, मूल सूत्र °C + 273.15 = K है। 
• फारेनहाइट डिग्री को केल्विन में बदलने के लिए, (°F − 32) × 5/9 + 273.15 = K