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

सही उत्तर 2) 100°C है।

Key Points

• मानक वायुमंडलीय दाब (1 atm) पर जल का क्वथनांक 100°C (212°F) होता है।
• जल तब उबलता है जब उसका वाष्प दाब उसके आसपास के वायुमंडलीय दाब के बराबर हो जाता है।
• वायुमंडलीय दाब में बदलाव के साथ क्वथनांक बदल सकता है; उच्च ऊँचाई पर, जल कम तापमान पर उबलता है।
• समुद्र तल पर, जहाँ वायुमंडलीय दाब लगभग 101.3 kPa होता है, जल 100°C पर अपने क्वथनांक तक पहुँच जाता है।

Additional Information

• वाष्प दाब:
  • किसी दिए गए तापमान पर अपने द्रव या ठोस प्रावस्था के साथ संतुलन में वाष्प द्वारा लगाया गया दाब।
• ऊँचाई और क्वथनांक:
  • उच्च ऊँचाइयों पर, वायुमंडलीय दाब कम होता है, जिससे जल 100°C से कम तापमान पर उबलता है।
• वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा:
  • तापमान में परिवर्तन के बिना द्रव की एक इकाई द्रव्यमान को वाष्प में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा।
• प्रावस्था परिवर्तन:
  • किसी पदार्थ का अपने क्वथनांक पर एक अवस्था (द्रव) से दूसरी अवस्था (गैस) में बदलने की प्रक्रिया।

गणना:

625 = msΔT + mL

625 = m[125 × 300 + 2.5 × 104]

625 = m[37500 + 25000]

625 = m[62500]

m = \(\frac{1}{100}\) kg

इसलिए M = 10 ग्राम

संप्रत्यय:

सेल्सियस और फारेनहाइट पैमानों के बीच संबंध:

• फारेनहाइट (°F) और सेल्सियस (°C) पैमाने निम्नलिखित सूत्र द्वारा संबंधित हैं:
  • F = (9/5) × C + 32
• इस समस्या में, हम उस तापमान की तलाश कर रहे हैं जिस पर फारेनहाइट तापमान सेल्सियस तापमान का दोगुना है। मान लीजिए कि सेल्सियस में तापमान C है, और फारेनहाइट में तापमान F है।
• हमें दिया गया है कि F = 2 × C

गणना:

मान लीजिए कि सेल्सियस में तापमान C है और फारेनहाइट में तापमान F है।

हम जानते हैं कि सेल्सियस और फारेनहाइट के बीच संबंध है:

F = (9/5) × C + 32

साथ ही, हमें दिया गया है:

F = 2 × C

अब, समीकरण में F = 2 × C प्रतिस्थापित करें:

2 × C = (9/5) × C + 32

भिन्न को समाप्त करने के लिए दोनों पक्षों को 5 से गुणा करें:

10 × C = 9 × C + 160

अब, दोनों पक्षों से 9 × C घटाएँ:

C = 160

इसलिए, सेल्सियस पैमाने पर तापमान 160°C है।

अब, फारेनहाइट पैमाने पर संगत तापमान की गणना करें:

F = 2 × C = 2 × 160 = 320°F

∴ फारेनहाइट पैमाने पर वह तापमान जो सेल्सियस पैमाने पर तापमान का दोगुना है, 320°F है।
इसलिए, सही विकल्प 3) 320°F है।

संप्रत्यय:

इस मामले में, साम्यावस्था प्राप्त होने के बाद अंतिम तापमान गैसों के तापमान परिवर्तनों पर विचार करके और ऊर्जा के संरक्षण के सिद्धांत को लागू करके निर्धारित किया जा सकता है। विभाजन दृढ़ रहता है, इसलिए कोई यांत्रिक कार्य नहीं किया जाता है, और ऊर्जा केवल दो गैसों के बीच ऊष्मा द्वारा स्थानांतरित होती है जब तक कि वे तापीय साम्यावस्था तक नहीं पहुँच जाते।

गणना:

गर्म गैस द्वारा खोई गई ऊष्मा ठंडी गैस द्वारा प्राप्त ऊष्मा के बराबर होती है। सूत्र का उपयोग करके:

Q = m x c x ΔT

जहाँ:

• Q स्थानांतरित ऊष्मा है
• m गैस का द्रव्यमान है
• c गैस की विशिष्ट ऊष्मा धारिता है
• ΔT तापमान परिवर्तन है

दी गई विशिष्ट ऊष्माओं, द्रव्यमानों और दो गैसों के प्रारंभिक तापमानों को देखते हुए, अंतिम तापमान की गणना की जा सकती है। साम्यावस्था के बाद का तापमान दो गैसों के विभिन्न द्रव्यमानों और विशिष्ट ऊष्माओं को ध्यान में रखते हुए एक भारित औसत होगा।

हम जानते हैं,

Q = mC_pΔt नियत दाब प्रक्रिया के लिए

Q = mC_vΔt नियत आयतन प्रक्रिया के लिए

इस प्रकार,

Q_ऊपरी = 2 x (7/2) x (T - 400)

Q_{निचला} = 2 x (3/2) x (700 - T)

लेकिन,

निचले कम्पार्टमेंट द्वारा दी गई ऊष्मा = ऊपरी कम्पार्टमेंट द्वारा प्राप्त ऊष्मा

इसलिए, 2 x (7/2) x (T - 400) = 2 x (3/2) x (700 - T)

इसलिए, T = 490 K

गणना:

⇒ \(450-T=\frac{d Q}{d t} \times \frac{l_1}{K_1 A_1} \)

⇒ \(T-0=\frac{d Q}{d t} \times \frac{l_2}{K_2 A_2} \)

इसलिए, \(\frac{450-T}{T}=\frac{K_2 A_2 l_1}{K_1 A_1 l_2}=9 \times \frac{1}{2} \times 2=9\)

⇒ 450 - T = 9T

⇒ T= 45°C

∴ स्थिर अवस्था में स्टील-तांबा संधि के तापमान T का मान 45°C है। 

संकल्पना:

ऊष्मागतिकी के चार नियम हैं:

ऊष्मागतिकी का शून्यवाँ नियम​: 

• यदि दो ऊष्मागतिकी प्रणालियाँ, प्रत्येक किसी तीसरी प्रणाली के साथ तापीय साम्यावस्था में हैं, तो वे एक दुसरे के साथ भी तापीय साम्यावस्था में हैं।

ऊष्मागतिकी का पहला नियम: 

• ऊर्जा का न तो निर्माण किया जा सकता है, और न ही इसे नष्ट किया जा सकता है। यह केवल रूपों को बदल सकती है। किसी भी प्रक्रिया में ब्रह्मांड की कुल ऊर्जा समान रहती है।
• ऊष्मागतिकीय चक्र के लिए प्रणाली को आपूर्ति की गई शुद्ध ऊष्मा प्रणाली द्वारा किए गए शुद्ध कार्य के बराबर होती है।

ΔQ = ΔU + ΔW

जहाँ ΔQ = ऊष्मा में परिवर्तन, ΔU = आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन और ΔW = कार्य में परिवर्तन

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम:

1. क्लॉसियस कथन: किसी बाहरी एजेंसी की सहायता के बिना एक ठंडे निकाय से किसी गर्म निकाय में गर्मी स्थानांतरित करना एक स्व-कार्यित मशीन के लिए असंभव है
2. केल्विन-प्लैंक का कथन: ऐसे इंजन को डिजाइन करना असंभव है जो ऊष्मा को बाहर निकालता है और किसी अन्य प्रभाव का उत्पादन किए बिना कार्य में पूरी तरह से उपयोग करता है।

ऊष्मागतिकी का तीसरा नियम: 

• जैसे ही तापमान निरपेक्ष शून्य तक पहुंचता है एक प्रणाली की एंट्रॉपी स्थिर न्यूनतम पर पहुँचती है।
• ΔST = 0K = 0

जहां ΔS = एंट्रॉपी में परिवर्तन

स्पष्टीकरण:

• ऊष्मागतिकी का पहला नियम हमें आंतरिक ऊर्जा की अवधारणा के बारे में बताता है। इसलिए विकल्प 1 गलत है।
• ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम हमें बताता है कि जब भी ऊर्जा स्थानांतरित या रूपांतरित होती है, तो ऊर्जा का कुछ रूप खो जाता है। इसलिए विकल्प 2 गलत है।
• ऊपर से यह स्पष्ट है कि ऊष्मागतिकी का शून्यवाँ नियम तापमान की अवधारणा को परिभाषित करता है। इसलिए विकल्प 3 सही है।
• ऊष्मागतिकी का तीसरा नियम हमें एंट्रोपी की अवधारणा के बारे में बताता है। इसलिए विकल्प 4 गलत है।

अवधारणा:

• तापमान: यह शरीर की गर्मी और ठंडक की डिग्री का माप है।
  • तापमान का SI मात्रक केल्विन (K) है।

फारेनहाइट और सेल्सियस तापमान के माप हैं और एक दूसरे से इस प्रकार संबंधित हैं:

C = (F - 32) × \(\frac{5}{9}\) 

जहां C सेल्सियस में तापमान है और F फारेनहाइट में तापमान है।

स्पष्टीकरण:

चूँकि हमें समान होने के लिए फ़ारेनहाइट और सेल्सियस में तापमान की आवश्यकता होती है:

अब, माना C = F = x

इसलिए,

x = (x - 32) × \(\frac{5}{9}\)

या, 9x = 5x - 160

या, 4x = -160

या, x = -40

इसलिए,°C = °F = -40°

Additional Information 

केल्विन तापमान की SI इकाई है। K = C + 273 

सही उत्तर आर्द्रता है।

Key Points  

• आर्द्रता में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है।
• वाष्पीकरण की दर मुख्य रूप से इन कारकों पर निर्भर करती है:
  • तापमान: तापमान में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है।
  • सतह क्षेत्र: सतह क्षेत्र में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है।
  • आर्द्रता: वायु में उपस्थित जलवाष्प की मात्रा को आर्द्रता कहते हैं।
  • आर्द्रता में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है।
  • वायु की गति: वायु की गति में वृद्धि के साथ वाष्पीकरण बढ़ता है।

Additional Information

• परिवेश का तापमान:
  • परिवेश का तापमान किसी भी वस्तु या वातावरण का वायु का तापमान होता है जहाँ उपकरण संग्रहीत होते हैं। 
• वाष्पीकरण:
  • यह किसी द्रव को उसके क्वथनांक से नीचे जलवाष्प में बदलने की प्रक्रिया है।

सही उत्तर ओस बिंदु तापमान है।

Key Points

• ओस बिंदु तापमान (DPT):​
  • यह एक ऐसा तापमान है जिस पर वातावरण में मौजूद नमी संघनित होने लगती है या यह वह तापमान होता है जिस पर नमी की पहली बूंद बनती है।
  • जैसा कि हम जानते हैं कि प्रत्येक दाब के लिए, वायु का एक विशिष्ट संतृप्ति तापमान होता है, इसलिए पूरी तरह से संतृप्त वायु के लिए DBT, WBT और DPT बराबर होते हैं।
  • जब वायु की सापेक्षिक आर्द्रता 100 प्रतिशत होती है, अर्थात् वायु संतृप्त होती है, तो ओस बिंदु तापमान (DPT) आर्द्र-बल्ब तापमान (WBT) के बराबर होता है, जो शुष्क-बल्ब तापमान के भी बराबर होता है।
  • इसलिए DBT = WBT = DPT

Additional Information

• सापेक्षिक आर्द्रता:
  • इसे वाष्प के द्रव्यमान के संतृप्ति की स्थिति के तहत वाष्प के द्रव्यमान के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।
  • सापेक्षिक आर्द्रता वाष्प अवशोषण क्षमता को प्रदर्शित करती है।

अवधारण:

सेल्सियस पैमाना:

• इस पैमाने में, एक निम्न नियत बिंदु (बर्फ बिंदु) को 0°C और ऊपरी नियत बिंदु (भाप बिंदु) को 100°C के रूप में नामित किया जाता है।
• इस पैमाने पर मापे गए सभी तापमान डिग्री सेल्सियस (° C) में होते है।

फ़ारेनहाइट पैमाना:

• तापमान पैमाने के इस पैमाने पर, बर्फ का गलंनाक 32° F माना जाता है और पानी का क्वथनांक 212° F होता है।
• 1° F के तापमान में परिवर्तन सेल्सियस पैमाने पर 1° C से कम के परिवर्तन के अनुरूप होता है।

केल्विन पैमाना:

• हम केल्विन तापमान पैमाने को ऊष्मागतिक पैमाने के रूप में भी जानते हैं।
• केल्विन पैमाने पर, पानी का क्वथनांक 373.15 K माना जाता है और इसका हिमांक 273.15 K होता है।
• यह माना जाता है कि 0 K पर कणों की कोई सापेक्ष गति नहीं होती है,
• 1° K के तापमान में परिवर्तन सेल्सियस पैमाने पर 1° C से कम के परिवर्तन के अनुरूप होता है।
• जबकि निम्नलिखित संबंधों द्वारा तापमान की ये सभी इकाइयाँ एक दूसरे से संबंधित हैं:

\(⇒ \frac{{F - 32}}{9} = \frac{C}{5} = \frac{{K - 273.15}}{5}\)

गणना:

दिया हुआ - T = 10⁰C

• चूंकि दोनों पैमानों में विभाजन की संख्या, जो केल्विन पैमाने और डिग्री सेल्सियस पैमाने में है, 100 है, इसलिए दोनों पैमानों में समान परिवर्तन होगा।
• और सेंटीग्रेड पैमाने में प्रत्येक डिग्री परिवर्तन माप के केल्विन पैमाने में एक समान परिवर्तन के बराबर है।
• इस प्रकार, केल्विन पैमाने पर गैस के तापमान मेंतापमान वृद्धि 10 K है। इसलिए, विकल्प 3 उत्तर है।

अवधारणा:

थर्मामीटर: ​

• तापमान को मापने वाले उपकरण को थर्मामीटर कहा जाता है।
• थर्मामीटर तापीय प्रसार के सिद्धांत पर आधारित है।
• इसमें उच्च घनत्व वाली तरल धातु, पारा का उपयोग किया जाता है।
• उष्मा जितनी अधिक होगी, प्रसार उतना ही अधिक होगा।  

गांठ

• गांठ एक संकुचन है जो ट्यूब में पारे की गति को रोकती है।
• इससे पारा एक निश्चित तापमान रीडिंग तक पहुंचने में समय लेता है और तेजी से गिरता भी नहीं है।

​

निष्कर्ष:

• मुंह से निकालने के तुरंत बाद गांठ पारा के स्तर को नीचे नहीं गिरने देता है।
• हमें थर्मामीटर को झटका देना होता है ताकि हम उसे नीचे ला सकें और दोबारा इस्तेमाल कर सकें।
• प्रयोगशाला थर्मामीटर में ऐसा कोई गांठ मौजूद नहीं होता है।
• इसलिए, सही विकल्प क्लिनिकल थर्मामीटर है।

• हमें क्लिनिकल थर्मामीटर को इस्तेमाल के बाद एंटीसेप्टिक से साफ करना चाहिए।

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 से100° 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

व्याख्या:

दिया हुआ है कि:

पानी का बर्फ बिंदु = 0 °C

तापमान (T) = 0°C

° C + 273.15 = K

⇒ K = 273.15 केल्विन

तो विकल्प 1 सही है।

सही विकल्प 3 है।

अवधारणा :

• ऊष्मा : ऊर्जा का वह रूप जो तापमान के अंतर के कारण स्थानांतरित होता है, ऊष्मा कहलाता है।
  • जब किसी निकाय को ऊष्मा दी जाती है तो निकाय का आणविक कंपन बढ़ता है और निकाय अपने आकार का विस्तार करने की कोशिश करता है।
  • इस प्रकार गर्म करने से निकाय का आयतन बढ़ता है ।
• घनत्व : प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान घनत्व कहलाता है।
  • यदि निकाय को गर्म किया जाता है तो आयतन बढ़ता है इसलिए इसका घनत्व कम हो जाता है।

व्याख्या:

• जब ग्लास गर्म होता है, तो यह फैलता है और घनत्व कम हो जाता है।
• जब इसे अचानक ठंडा किया जाता है तो इसका घनत्व कांच के कुछ हिस्से में घटने की कोशिश करता है और कुछ हिस्से में यह जैसा है वैसा ही बना रहता है।
• इस घनत्व अंतर के कारण कांच टूट जाता है । तो विकल्प 3 सही है।

Additional Information

• ग्लास की तापीय चालकता और विद्युत चालकता बहुत कम है।

अवधारणा -

सेल्सियस पैमाना -

• इस पैमाने में निम्न स्थिर बिंदु (हिमांक) को 0 ° और ऊपरी स्थिर बिन्दु (भाप बिंदु) को 100 ° लिया जाता है।
• इस पैमाने पर सारे तापमान को डिग्री सेल्सियस (°C) में मापा जाता है।

फ़ारेनहाइट पैमाना -

• तापमान के इस पैमाने में निम्न स्थिर बिंदु 32 ° F और ऊपरी स्थिर बिन्दु   212 ° F है।
• 1 °F के तापमान में परिवर्तन सेल्सियस के पैमाने पर 1 ° से कम के परिवर्तन को दर्शाता है।

केल्विन पैमाना -

• केल्विन तापमान पैमाने को ऊष्मागतिक ताप पैमाने के रूप में भी जाना जाता है। पानी के त्रिगुण बिंदु को तापमान के पैमाने के शून्य होने के लिए भी चुना जाता है।
• इस पैमाने पर मापा गया तापमान केल्विन (K) में होता है।

ये सभी तापमान निम्नलिखित संबंधों द्वारा एक दूसरे से संबंधित हैं -

व्याख्या

दिया गया है–  एक स्थान का तापमान फारेनहाइट पैमाने पर 113

फारेनहाइट  और केल्विन में सम्बन्ध –

\(\frac{{F - 32^\circ }}{9} = \frac{{K - 273}}{5}\)

\(\therefore \frac{{113 - 32^\circ }}{9} = \frac{{K - 273}}{5}\)

\(9 = \frac{{K - 273}}{5}\)

K = 318 K 

अवधारणा

• तापमान: वह भौतिक राशि जो निकाय की ऊष्मा या शीतलता की मात्रा को मापती है, तापमान कहलाती है।
  • तापमान सेल्सियस (°C), फारेनहाइट (°F), और केल्विन में मापा जाता है।
• निरपेक्ष तापमान पैमाना: केल्विन पैमाना एक निरपेक्ष तापमान पैमाना है। जब तापमान केल्विन में मापा जाता है।
  • इसका अर्थ यह है कि सैद्धांतिक रूप से सबसे कम संभव तापमान शून्य है।
• निरपेक्ष शून्य: केल्विन पैमाने पर शून्य डिग्री को निरपेक्ष  शून्य अर्थात 0 K के रूप में जाना जाता है 
• यह सैद्धांतिक रूप से वह बिंदु है जिस पर तापीय ऊर्जा का निर्माण  करने के लिए कोई आणविक गति नहीं है ।

व्याख्या:

• निरपेक्ष  शून्य तापमान 0 केल्विन तापमान है।
• व्यावहारिक रूप से निरपेक्ष  शून्य या 0 K से कम तापमान संभव नहीं है।
• तो सही उत्तर विकल्प 1 है।