ऊष्मा Questions and Answers – पृष्ठ 2

विशिष्ट ऊष्मा धारिता एक मौलिक ऊष्मागतिक गुण है। विकल्प A सही है — विशिष्ट ऊष्मा (c) को 1 kg पदार्थ का तापमान 1 केल्विन बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसका SI मात्रक J/kg/K है। पानी की विशिष्ट ऊष्मा सबसे अधिक: 4186 J/kg/K। विकल्प B गलत है — 1g को 1°C बढ़ाना कैलोरी परिभाषा (CGS) है SI नहीं। SI में 1kg और 1K और मात्रक J/kg/K है। विकल्प C गलत है — प्रति एकांक क्षेत्र ऊष्मा प्रवाह दर ऊष्मा फ्लक्स है W/m² में जो विशिष्ट ऊष्मा नहीं है। विकल्प D गलत है — कुल ऊष्मा सामग्री (एन्थैल्पी) विशिष्ट ऊष्मा से अलग है।

प्रकाशीय पायरोमीटर गर्म पिंडों से विकिरण का विश्लेषण करके बहुत उच्च तापमान मापता है। विकल्प A (स्टीफन का नियम) गलत है — यह कुल विकिरण पायरोमीटर का आधार है। विकल्प B (न्यूटन का शीतलन नियम) गलत है — यह संवहन शीतलन पर लागू होता है। विकल्प C (वीन का विकिरण नियम) सही है — प्रकाशीय पायरोमीटर वीन के विकिरण नियम पर कार्य करता है। यह गायब होने वाले फिलामेंट विधि का उपयोग करता है: संदर्भ फिलामेंट को लक्ष्य की चमक से एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर तुलना की जाती है। विकल्प D (प्लांक का नियम) गलत है — प्लांक का नियम कृष्ण पिंड विकिरण का पूर्ण वर्णन है।

मास्टर रूपांतरण सूत्र तापमान मापन में सबसे महत्वपूर्ण सूत्रों में से एक है। विकल्प B गणितीय रूप से सही है (असरलीकृत रूप) लेकिन प्रतियोगी परीक्षाओं में सरलीकृत रूप विकल्प C प्रयोग होता है। विकल्प C (C/5 = (F-32)/9 = R/4 = (K-273)/5) सही है — यह मानक सरलीकृत मास्टर रूपांतरण सूत्र है। सेल्सियस 100 विभाजन फारेनहाइट 180 विभाजन रिओमर 80 विभाजन केल्विन 100 विभाजन। सरलीकृत अनुपात: 100:180:80:100 = 5:9:4:5। विकल्प D गलत है — यह सूत्र सही नहीं है।

प्रेशर कुकर दाब और क्वथनांक के बीच संबंध का अनुप्रयोग है। विकल्प A गलत है — माइक्रोवेव विकिरण माइक्रोवेव ओवन द्वारा उपयोग किया जाता है। विकल्प B सही है — छवि बताती है: प्रेशर कुकर में अधिक दाब के कारण पानी का क्वथनांक बढ़ जाता है। मानक दाब पर पानी 100°C पर उबलता है। सीलबंद प्रेशर कुकर में दाब बढ़ता है (आमतौर पर 2 atm)। यह क्वथनांक को लगभग 120-125°C तक बढ़ा देता है। इस उच्च तापमान पर खाना 2-3 गुना तेजी से पकता है। विकल्प C गलत है — क्वथनांक घटाने से कम तापमान पर पानी उबलेगा जो खाना धीरे पकाएगा। विकल्प D गलत है — भाप रासायनिक उत्प्रेरक नहीं है।

एयर कूलर और एयर कंडीशनर मौलिक रूप से भिन्न हैं। विकल्प A गलत है — एयर कूलर AC की तरह आर्द्रता नियंत्रित नहीं करता। एयर कूलर आर्द्रता बढ़ाता है क्योंकि यह हवा में पानी वाष्पीकृत करता है। विकल्प B सही है — छवि बताती है: एयरकूलर आर्द्रता को नियंत्रित नहीं करता है। एयर कूलर वायु गति (पंखे की गति) नियंत्रित करता है लेकिन AC की तरह तापमान सीधे नियंत्रित नहीं करता। एयर कूलर पानी वाष्पीकृत करके हवा ठंडी करता है। एयर कंडीशनर तापमान और वायु गति दोनों को सटीक रूप से नियंत्रित करता है। विकल्प C गलत है — एयर कूलर AC की तरह सटीक तापमान नियंत्रण नहीं कर सकता। विकल्प D गलत है — एयर कूलर निश्चित रूप से वायु गति नियंत्रित करता है।

यह तापीय चालकता और तापमान अनुभूति की समझ की परीक्षा करता है। विकल्प A गलत है — लोहा और लकड़ी दोनों समान कमरे के तापमान पर हैं। वास्तविक तापमान में कोई अंतर नहीं है। विकल्प B सही है — लोहे की तापीय चालकता (~80 W/m/K) लकड़ी (~0.1-0.2 W/m/K) से बहुत अधिक है। ठंडे लोहे को छूने पर यह आपके गर्म हाथ से ऊष्मा तेजी से दूर ले जाता है। लकड़ी बहुत धीरे ऊष्मा ले जाती है। दोनों एक ही तापमान पर हैं लेकिन लोहा हाथ से ऊष्मा बहुत तेजी से हटाता है। विकल्प C गलत है — लकड़ी कुचालक है जबकि लोहा सुचालक है। विकल्प D गलत है — ठंड की संवेदना तापीय चालकता से आती है, विशिष्ट ऊष्मा से नहीं।

पानी 0°C और 10°C के बीच असंगत प्रसार दिखाता है। विकल्प A गलत है — सामान्य तापीय प्रसार में आयतन लगातार बढ़ता। पानी 0 से 4°C के बीच ऐसा नहीं करता। विकल्प B सही है — जब पानी को 0°C से 10°C तक गर्म किया जाता है तो आयतन पहले घटता है बाद में बढ़ता है। 0°C से 4°C तक पानी सिकुड़ता है (घनत्व बढ़ता है)। 4°C पर पानी का घनत्व अधिकतम होता है। 4°C से 10°C तक सामान्य प्रसार होता है। यह हाइड्रोजन बंध संरचना के टूटने के कारण होता है। विकल्प C गलत है — लगातार घटाव 4°C से ऊपर गलत है। विकल्प D गलत है — तापमान बदलने पर आयतन स्थिर नहीं रह सकता।

कुल विकिरण पायरोमीटर किसी गर्म पिंड से सभी विकिरण एकत्र करके तापमान मापता है। विकल्प A गलत है — वीन का नियम प्रकाशीय पायरोमीटर द्वारा उपयोग किया जाता है। विकल्प B गलत है — न्यूटन का शीतलन नियम संवहन द्वारा ऊष्मा हानि की दर का वर्णन करता है। विकल्प C गलत है — स्नेल का नियम प्रकाश के अपवर्तन से संबंधित है। विकल्प D सही है — कुल विकिरण पायरोमीटर स्टीफन-बोल्ट्जमान नियम पर आधारित है: E = σT⁴। यह गर्म पिंड से सभी तरंगदैर्ध्य की विकिरण एकत्र करता है और उन्हें थर्मोकपल पर केंद्रित करता है। कुल प्राप्त ऊर्जा मापकर तापमान की गणना की जाती है।

घरेलू रेफ्रिजरेटर के लिए प्रशीतक का चुनाव दक्षता, सुरक्षा और पर्यावरणीय कारकों पर निर्भर करता है। विकल्प A (अमोनिया) गलत है — अमोनिया बड़े शीतगृह इकाइयों में उपयोग किया जाने वाला प्रशीतक है, घरेलू रेफ्रिजरेटर में नहीं। अमोनिया जहरीली और तीखी गंध वाली है। विकल्प B (नाइट्रोजन) गलत है — नाइट्रोजन एक निष्क्रिय गैस है जिसका उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए होता है। विकल्प C (CFC - क्लोरोफ्लोरोकार्बन) सही है — छवि बताती है: घरेलू रेफ्रिजरेटर में CFC का उपयोग होता है। CFC (फ्रेऑन, R-12) मानक घरेलू प्रशीतक था। विकल्प D (हीलियम) गलत है — हीलियम MRI मशीनों में क्रायोजेनिक शीतलक के रूप में उपयोग होता है।