ऊष्मीय प्रसार MCQ Quiz in हिन्दी - MCQs Objective Question with Answer for Thermal Expansion - Free PDF डाउनलोड करें

ऊष्मीय प्रसार MCQ Quiz in हिन्दी - MCQs Objective Question-Answer for "Latest Questions on Thermal Expansion" - Free PDF डाउनलोड करें

Last updated on April 29, 2023

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Latest Thermal Expansion MCQ Objective Questions

Thermal Expansion Question 1:

15° सेंटीग्रेड पर 25 मीटर लंबी रेलवे लाईन बिछाई जाती है, दोनों लाईनों के मध्य 1.8 सें.मी. का रिक्त स्थान छूट जाता है यदि α=12×10-6/°C, है तो कितना तापमान पर वह एक दूसरे से मिल जाएगी 

A25°C B50°C C75°C D100°C

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 75°C

Thermal Expansion Question 1 Detailed Solution

संकल्पना:

यह प्रतिबंधित विस्तार की एक स्थिति है, इसलिए प्रतिबल को निम्न रूप में ज्ञात किया गया है,

$\sigma =\left[\frac{L\propto \mathbf{\Delta }T-\delta a}{L}\right]E$

जहाँ, σ = उत्पादित तापीय प्रतिबल, L = रेल की लम्बाई, α = तापीय विस्तार का गुणांक, ΔT = तापमान अंतर, δa = दो रेल के बीच अंतराल, E = यंग का मापांक।

तापमान में वृद्धि के कारण बार पर विस्तार

ΔLth = α × ΔT × L 

गणना:

दिया गया है:

α = 12 × 10-6/°C, L = 25 m, T1 = ?, T2 = 15°C, ΔLth = 1.8 cm = 0.018 m

0.018 = 12 × 10-6 × (T1 - 15) × 25

(T1 - 15) = 60

T1 = 75°C

Thermal Expansion Question 2:

उच्च आयतन प्रसार गुणांक वाले पदार्थ की पहचान कीजिए।

Aपीतल Bऐल्कोहॉल Cकाँच Dजल

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : ऐल्कोहॉल

Thermal Expansion Question 2 Detailed Solution

आयतन प्रसार गुणांक:

• यह परिवेश के दाब के नियत होने के साथ तापमान में प्रति इकाई परिवर्तन के आकार के आंशिक परिवर्तन का माप है।
• यह विशेष पिंड के आयतन को प्रभावित करता है।
• यह गुणांक द्रव पदार्थों पर सबसे अधिक लागू होता है।
• यह आम तौर पर तापमान पर निर्भर करता है क्योंकि तापमान में बाद में वृद्धि के साथ गुणांक बढ़ता है।
• एक छोटे से तापमान परिवर्तन के लिए, ∆T, आयतन में आंशिक परिवर्तन, ∆V/V, ∆T के सीधे समानुपाती है।
  • ∆V/V = α_v ∆T, जहाँ α_v आयतन विस्तार का गुणांक है।

पदार्थ	αv(10-6 K-1)
ऐल्कोहॉल	1490
काँच	27.6
पीतल	57
जल	210

Thermal Expansion Question 3:

अल्प आयतन प्रसार गुणांक वाले पदार्थ की पहचान कीजिए।

Aलोहा Bपारा Cपीतल Dऐलुमिनियम

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : लोहा

Thermal Expansion Question 3 Detailed Solution

आयतन प्रसार गुणांक:

• यह परिवेश के दाब के नियत होने के साथ तापमान में प्रति इकाई परिवर्तन के आकार के आंशिक परिवर्तन की माप है।
• यह विशेष पिंड के आयतन को प्रभावित करता है।
• यह गुणांक द्रव पदार्थों पर सबसे अधिक लागू होता है।
• यह आम तौर पर तापमान पर निर्भर करता है क्योंकि तापमान में बाद में वृद्धि के साथ गुणांक बढ़ता है।
• एक छोटे से तापमान परिवर्तन के लिए, ∆T, आयतन में भिन्नात्मक परिवर्तन, ∆V/V, ∆T के सीधे समानुपाती है।
  • ∆V/V = αv ∆T, जहाँ αv आयतन विस्तार का गुणांक

पदार्थ	αv(10-6 K-1)
लोहा	35
पारा	180
पीतल	57
ऐलुमिनियम	69

Thermal Expansion Question 4:

किसी पदार्थ का _______ मान जितना अधिक होगा, वह उतनी ही तीव्रता से ऊष्मा का चालन करेगा।

Aगलनांक Bगुप्त उष्मा Cपुनर्हिमापन Dऊष्मीय चालकता

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : ऊष्मीय चालकता

Thermal Expansion Question 4 Detailed Solution

व्याख्या:

ऊष्मीय चालकता (k):

• ऊष्मीय चालकता, (k), एक पदार्थ का गुणधर्म है, जो ऊष्मा के चालन की क्षमता को इंगित करता है।
• $Q=-\frac{kA\mathrm{\Delta }T}{b}$ (k = ऊष्मीय चालकता गुणांक)
• जहाँ Q = ऊष्मा स्थानांतरित होती है, b दूरी है और A सतह का क्षेत्रफल है, और तापमान में परिवर्तन है।
• यह उष्मा चालन के लिए मुख्य रूप से फूरिये के नियम में प्रदर्शित होता है।
• जब किसी धात्विक छड़ के एक सिरे को गर्म किया जाता है, तो ऊष्मा चालन द्वारा गर्म सिरे से ठंडे सिरे की ओर प्रवाहित होती है। इस प्रक्रिया में, छड़ के प्रत्येक अनुप्रस्थ काट को आसन्न अनुप्रस्थ काट द्वारा गर्म सिरे की ओर कुछ ऊष्मा प्राप्त होती है।
• अंतराआण्विक अंतराल बहुत बड़ा है और साथ ही ठोस अवस्था की तुलना में द्रव और गैसीय अवस्था में अणुओं की गति अधिक यादृच्छिक होती है।
• एक ठोस अवस्था में, अंतर-आणविक रिक्त स्थान एक दूसरे के बहुत करीब होते हैं और उनमें गतिज ऊर्जा अधिक होती है।
• इसलिए द्रव और गैस में तापीय ऊर्जा का परिवहन ठोस की तुलना में कम प्रभावी होता है।
• यह अंत में एक निष्कर्ष निकालता है कि ठोस में अधिक ऊष्मीय चालकता होती है।
• किसी पदार्थ की ऊष्मीय चालकता का मान जितना अधिक होगा, उतनी ही तीव्रता से वह ऊष्मा का चालन करेगा।

Thermal Expansion Question 5:

रैखिक प्रसार के न्यूनतम गुणांक वाले पदार्थ की पहचान कीजिए।

Aपीतल Bलोहा Cतांबा Dसीसा

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : लोहा

Thermal Expansion Question 5 Detailed Solution

अवधारणा:

तापीय प्रसार:

• तापीय प्रसार ठोस, द्रव और गैसों में देखी जाने वाली घटना है। इस प्रक्रिया में, कोई वस्तु या पिंड ऊष्मा (ताप) के अनुप्रयोग पर प्रसारित होता है।
• यह किसी वस्तु की लंबाई, घनत्व, क्षेत्रफल या ऊष्मा के कारण आयतन में उसके आयाम को बदलने की प्रवृत्ति को परिभाषित करता है। पदार्थ को गर्म करने पर उसकी गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है।
• तापीय प्रसार तीन प्रकार का होता है: रैखिक प्रसार, क्षेत्र प्रसार, आयतन प्रसार

रैखिक प्रसार:

• रेखीय प्रसार ऊष्मा के कारण लंबाई में परिवर्तन होता है।
• रैखिक प्रसार सूत्र इस प्रकार दिया जाता है, $\frac{\Delta L}{L}={\alpha }_L\Delta T$ जहां ΔL = लंबाई में परिवर्तन, L = मूल लंबाई, ΔT = ताप में परिवर्तन, α_L = रैखिक प्रसार गुणांक

आयतन प्रसार:

• आयतन प्रसार ताप के कारण आयतन में परिवर्तन होता है।
• आयतन प्रसार सूत्र इस प्रकार दिया जाता है, $\frac{\Delta V}{V}={\alpha }_V\Delta T$ जहाँ ΔV = आयतन में परिवर्तन, V = मूल आयतन, ΔT = ताप में परिवर्तन, α_V = आयतन प्रसार गुणांक

क्षेत्र प्रसार:

• क्षेत्र प्रसार ताप परिवर्तन के कारण क्षेत्रफल में परिवर्तन के रूप में होता है।
• क्षेत्र प्रसार सूत्र इस प्रकार दिया जाता है, $\frac{\Delta A}{A}={\alpha }_A\Delta T$ जहां ΔV = क्षेत्र में परिवर्तन, V = मूल क्षेत्र, ΔT = ताप में परिवर्तन, α_A = क्षेत्र प्रसार गुणांक

व्याख्या:

• लोहे का रैखिक प्रसार गुणांक 11 × 10-6 K-1 होता है।
• पीतल का रैखिक प्रसार गुणांक 19 × 10-6 K-1 होता है।
• ताँबे का रैखिक प्रसार गुणांक 16 × 10-6 K-1 होता है।
• सीसे के रैखिक प्रसार का गुणांक 29 × 10-6 K-1 होता है।
• इसलिए, उपरोक्त आंकड़ों से, लोहे का रैखिक प्रसार गुणांक सबसे कम होता है।

Thermal Expansion Question 6:

पानी ले जाने के लिए उपयोग किए जाने वाले धातु के पाइप कभी-कभी सर्दियों में फट जाते हैं। ऐसा क्यों होता है?

Aपानी जमने पर प्रसारित होता है Bधातु पानी से अधिक सिकुड़ती है Cपाइप के बाहर का भाग अंदर से ज्यादा सिकुड़ता है Dधातु पानी से अधिक प्रसारित होती है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : पानी जमने पर प्रसारित होता है

Thermal Expansion Question 6 Detailed Solution

संकल्पना:

• पदार्थ के गुणधर्म: अलग-अलग तापमान पर पदार्थ अलग-अलग व्यवहार करते हैं, लेकिन अधिकांश सामान्य गुण निम्नानुसार हैं--
  • जब तापमान कम  होता है तो पदार्थ सिकुड़ जाते हैं (अणु ऊर्जा खो देते हैं)।
  • जब तापमान अधिक होता है तो पदार्थ प्रसारित होता हैं (अणु ऊर्जा प्राप्त करते हैं)।
• पानी: पानी के मामले में तापमान और आयतन के साथ एक अनुरुपता होती है।
  • 4° C से 100° C तक गर्म होने पर पानी प्रसारित होता है।
  • 4° C पर पानी सघन हो जाता है और इसका आयतन न्यूनतम  हो जाता है।
  • 4° C से 0° C तक यह फिर से प्रसारित होता है।

स्पष्टीकरण:

• सर्दियों में: जब तापमान 4 ° से नीचे चला जाता है तो धातु के पाइप सिकुड़ जाते हैं और पानी प्रसारित हो जाता है (बर्फ बन जाता है)।
• इस तरह, धातु के पाइप फट जाते हैं क्योंकि पानी जमने पर प्रसारित होता है।

Thermal Expansion Question 7:

यदि एक मीटर लंबा पीतल पैमाना 0.45 mm तक विस्तारित होता है तो तापमान (^oC में) कितना बढ़ना चाहिए? (पीतल के लिए रैखिक विस्तार का गुणांक 1.8 x 10^-5 K^-1 है)

A40 B50 C80 D25

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 25

Thermal Expansion Question 7 Detailed Solution

अवधारणा:

• यदि कोई निकाय ऊष्मा के अधीन है तो उसके आयामों में परिवर्तन होता है जो 3 प्रकार का हो सकता है-

1. रैखिक विस्तार
2. क्षेत्रफल विस्तार
3. आयतन विस्तार

• रैखिक विस्तार तब होता है जब प्रारंभिक लंबाई 'L' की ठोस छड़ को एक तापमान ΔT के माध्यम से गर्म किया जाता है, छड़ L की नई बढ़ी हुई लंबाई L' इस प्रकार है-

⇒ L' = L(1 + α Δ T)

जहां L' = नई बढ़ी हुई लंबाई, α = रैखिक विस्तार का गुणांक, और ΔT = तापमान में अंतर

• रैखिक विस्तार गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है

$\alpha =\frac{L^{\prime }-L}{L\Delta T}=\frac{\Delta L}{L\Delta T}$

• रैखिक विस्तार का प्रतिशत निम्न द्वारा दिया गया है

$\frac{\Delta L}{L}\times 100$

गणना:

दिया गया - α = 1.8 x 10^-5 K^-1, ΔL = 0.45 mm = 0.45× 10^-3 M, L = 1 m

• रैखिक विस्तार गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है

$\Rightarrow \alpha =\frac{L^{\prime }-L}{L\Delta T}=\frac{\Delta L}{L\Delta T}$

उपरोक्त समीकरण को ΔT के लिए फिर से इसप्रकार लिखा जा सकता है

$\Rightarrow \mathrm{\Delta }T=\frac{\Delta L}{L\alpha }$

दिए गए मानों को समीकरण 2 में प्रतिस्थापित करके

$\Rightarrow \mathrm{\Delta }T=\frac{\Delta L}{L\alpha }=\frac{0.45\times {10}^{-3}}{1\times 1.8\times {10}^5}={25}^{0}C$

• पीतल के पैमाने का तापमान 25°C से विस्तारित होता है।

ध्यान दें:

• क्षेत्रफल विस्तार को पृष्ठीय विस्तार के रूप में भी जाना जाता है।
• जब ज्ञात पृष्ठीय क्षेत्रफल का एक ठोस तापमान अंतर Δ T के माध्यम से गर्म होता है, तो अंतिम पृष्ठीय क्षेत्रफल इस प्रकार होगा-

 

⇒ S' = S(1+ βΔ T)

S' = नया पृष्ठीय क्षेत्रफल , S = पुराना पृष्ठीय क्षेत्रफल, β = क्षेत्रफल विस्तार गुणांक, और Δ T = तापमान में अंतर

• एक ठोस का आयतन विस्तार तब होता है जब ज्ञात आयतन V को एक ठोस तापमान अंतर ΔT के माध्यम से गर्म किया जाता है, अंतिम आयतन निम्न द्वारा दिया जाता है

V' = V(1+ γΔT)

Thermal Expansion Question 8:

एक धात्विक बार के माध्यम से ऊष्मा के प्रवाह की दर _______________ के बराबर होती है। (K तापीय चालकता है, L बार की लंबाई है, ΔT बार के सिरों पर तापमान में अंतर है और A बार के अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल है)

AK ALΔT BK L ΔT/A CK A ΔT/L DK A L/ΔT

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : K A ΔT/L

Thermal Expansion Question 8 Detailed Solution

संकल्पना:

• तापीय चालकता: जब किसी धातु की छड़ का एक सिरा तप्त होता है, तो ऊष्मा तप्त सिरे से ठंडे सिरे तक चालन द्वारा प्रवाहित होती है।
• इस प्रक्रिया में, छड़ के प्रत्येक अनुप्रस्थ काट को आसन्न अनुप्रस्थ काट से कुछ तप्त सिरे की ओर ऊष्मा प्राप्त होती है।
• यह पाया जाता है कि स्थिर अवस्था के दौरान तप्त से ठंडे फलक तक प्रवाहित होने वाली ऊष्मा की मात्रा Q होती है।

$Q=\frac{KA\left(T_1-T_2\right)t}{x}$

जहाँ K = सामग्री के तापीय चालकता का गुणांक

• ऊष्मा ऊर्जा के चालन की दर निम्न द्वारा दी जाती है:

$\frac{dQ}{t}=\frac{KA\left(T_1-T_2\right)}{x}=KA\frac{\mathbf{\Delta }T}{x}$

स्पष्टीकरण:

• धात्विक बार के माध्यम से ऊष्मा के प्रवाह की दर निम्न द्वारा दी जाती हैः

$\Rightarrow \frac{dQ}{t}=\frac{KA\left(T_1-T_2\right)}{L}=KA\frac{\mathbf{\Delta }T}{L}$

जहाँ K = तापीय चालकता, L = बार की लंबाई, ΔT =बार के सिरों पर तापमान में अंतर और A =बार के अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल

• इसलिए विकल्प 3 सही है।

Thermal Expansion Question 9:

किसी भी सामग्री के रैखिक विस्तार का गुणांक __________ पर निर्भर करता है।

Aसामग्री की लंबाई Bतापमान अंतर Cसामग्री की आकृति Dइनमें से कोई भी नहीं

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : इनमें से कोई भी नहीं

Thermal Expansion Question 9 Detailed Solution

तापीय विस्तार:

• जैसा कि हम जानते हैंजब किसी निकाय का तापमान परिवर्तित हो जाता है तो यह इसका विस्तार करने या इसके आयाम को बदलने का कारण बनता है और निकाय की आकृति, क्षेत्रफल और आयतन के परिवर्तित होने की प्रवृत्ति को उस निकाय का तापीय विस्तार कहा जाता है।
• जबकि तापमान में इस परिवर्तन के कारण यदि निकाय की लंबाई बढ़ जाती है तो इसे उस निकाय का रैखिक तापीय विस्तार कहा जा सकता है।

लम्बाई में परिवर्तन को निम्न रूप में परिभाषित किया गया है;

ΔL = L α Δ T

जहाँ

Δ L = लम्बाई में परिवर्तन

L = वास्तविक लम्बाई

Δ T निकाय के तापमान में परिवर्तन

α = रैखिक विस्तार का गुणांक

स्पष्टीकरण:

उपरोक्त स्पष्टीकरण से हम देख सकते हैं कि, हम संबंध ΔL = L α Δ T द्वारा रैखिक विस्तार की मात्रा का अनुमान लगा सकते हैं, इसमें L और ΔL क्रमशः मूल लंबाई और लंबाई में परिवर्तन हैं।

जबकि ΔT और α तापमान में परिवर्तन और रैखिक विस्तार के गुणांक के रूप में जाने जानेवाला स्थिरांक हैं जो केवल एक वस्तु की सामग्री पर निर्भर करता है।

Thermal Expansion Question 10:

एक ठोस लोहे की गेंद को गर्म किया जाता है। निम्नलिखित में से किस में एक न्यूनतम प्रतिशत वृद्धि होगी ?

Aत्रिज्या Bपृष्ठीय क्षेत्रफल Cआयतन Dघनत्व

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : घनत्व

Thermal Expansion Question 10 Detailed Solution

अवधारणा:

• तापीय विस्तार: जब किसी भी निकाय का तापमान बदल जाता है तो निकाय के आकार, क्षेत्रफल और आयतन को बदलने की प्रवृत्ति को उस निकाय का तापीय विस्तार कहा जाता है।

तापीय विस्तार के तीन प्रकार हैं:

क्रम संख्या	1. रैखिक विस्तार	2. क्षेत्रीय विस्तार	3. आयतनी विस्तार
1	जब किसी निकाय का तापमान बदल जाता है तो निकाय की लंबाई बदलने की प्रवृत्ति को उस निकाय का रैखिक तापीय विस्तार कहा जाता है।	जब किसी निकाय का तापमान बदल जाता है तो निकाय के क्षेत्रफल को बदलने की प्रवृत्ति को उस निकाय का क्षेत्रफल तापीय विस्तार कहा जाता है।	जब किसी निकाय का तापमान बदल जाता है तो निकाय के आयतन बदलने की प्रवृत्ति को उस निकाय का आयतनिक तापीय विस्तार कहा जाता है ।
2	लंबाई में परिवर्तन को इस रूप में परिभाषित किया जा सकता है: ΔL = L α Δ T जहां Δ L = लंबाई में परिवर्तन, L =वास्तविक लंबाई, Δ T = निकाय के तापमान में परिवर्तन, और α = रैखिक विस्तार का गुणांक	क्षेत्रफल में परिवर्तन को इस रूप में परिभाषित किया गया है: ΔA = A β Δ T जहां ΔA = क्षेत्रफल में परिवर्तन, A = वास्तविक क्षेत्रफल, β = क्षेत्रफल विस्तार का गुणांक, ΔT = तापमान में परिवर्तन	आयतन में परिवर्तन (Δ V) इसके द्वारा दिया जाता है: Δ V = V γ Δ T जहां V = वास्तविक आयतन, γ = आयतन विस्तार का गुणांक और ΔT =तापमान में बदलाव

 α, β, और γ में संबंध इस प्रकार है-

β = 2α, और γ = 3α

• घनत्व (d): प्रति इकाई द्रव्यमान को घनत्व कहा जाता है।

घनत्व (d) = द्रव्यमान (m) /आयतन (V)

व्याख्या:

• चूंकि त्रिज्या वृद्धि एक रैखिक विस्तार है, जो तापमान परिवर्तन के समान आनुपातिक है।
•  इसी तरह, क्षेत्रफल परिवर्तन और आयतन में परिवर्तन तापमान परिवर्तन के लिए समान आनुपातिक हैं ।

घनत्व परिवर्तन(Δ d) = आयतन (m)/आयतन में परिवर्तन(ΔV)

• चूंकि घनत्व परिवर्तन आयतन परिवर्तन के विलोम आनुपातिक है, इसलिए घनत्व में न्यूनतम प्रतिशत वृद्धि होगी। इसलिए विकल्प 4 सही है।

Thermal Expansion Question 11:

α_L (रेखीय प्रसार का गुणांक) किसके बराबर होता है?

AL/(ΔT x ΔL) BΔL/(T x L) CL/(T x ΔL) DΔL/(ΔT x L)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : ΔL/(ΔT x L)

Thermal Expansion Question 11 Detailed Solution

संकल्पना:

•  ऊष्मा के अधीन होने पर किसी वस्तु के विमा में परिवर्तन होता है,विमा में परिवर्तन 3 प्रकार के होते हैं:
  1. रेखीय प्रसार
  2. क्षेत्र प्रसार
  3. आयतन प्रसार
• रेखीय प्रसार तब होता है जब प्रारंभिक लंबाई 'L' की ठोस छड़ को ΔT तापमान के माध्यम से तप्त किया जाता है, छड़ L की नई बढ़ी हुई लंबाई L' द्वारा दी जाती है

⇒ L'  = L(1 + α Δ T)

जहाँ L' = नई बढ़ी हुई लंबााई, α = रेखीय प्रसार का गुणांक,और ΔT = तापमान में अंतर

• रेखीय प्रसार का गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है

$\alpha =\frac{L^{\prime }-L}{L\Delta T}$

गणना:

• उपरोक्त से यह स्पष्ट है कि,रेखीय प्रसार का गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है 

$\Rightarrow \alpha =\frac{L^{\prime }-L}{L\Delta T}$

⇒ ΔL = L' - L

$\Rightarrow \alpha =\frac{\mathrm{\Delta }L}{L\Delta T}$

• विकल्प 4 उत्तर है

टिप्पणी:

• क्षेत्र प्रसार को बाहरी प्रसार के रुप में जाना जाता है।
• जब ज्ञात सतह क्षेत्रफल का एक ठोस को तापमान अंतरΔ T के माध्यम से तप्त किया जाता है, तो अंतिम सतह क्षेत्रफल इसके द्वारा दिया जाता है,

⇒ S' = S(1+βΔ T)

S' = नया सतह क्षेत्रफल, S = पुराना सतह क्षेत्रफल , β = क्षेत्र प्रसार का गुणांक ,और Δ T = तापमान में अंतर

• क्षेत्र प्रसार का गुणांक निम्न द्वारा दिया जाता है 

$\beta =\frac{S^{{}^{\prime }}-S}{S\times \Delta T}$

• एक ठोस का आयतन प्रसार तब होता है जब ज्ञात आयतन V का एक ठोस तापमान अंतर ΔT के माध्यम से तप्त किया जाता है,तो अंतिम आयतन निम्न द्वारा दिया जाता है,

V' = V(1+γΔT)

• आयतन प्रसार गुणांक निम्न द्वारा दिया जाता है 

$\gamma =\frac{V^{{}^{\prime }}-V}{V\times \Delta T}$

Thermal Expansion Question 12:

निम्नलिखित में से कौन सा तत्व कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में मौजूद है?

Aपारा Bशीशा Cसोडियम Dउपरोक्त में से कोई नहीं/उपर्युक्त में से एक से अधिक

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : उपरोक्त में से कोई नहीं/उपर्युक्त में से एक से अधिक

Thermal Expansion Question 12 Detailed Solution

सही उत्तर उपर्युक्त में से एक से अधिक है।

• ब्रोमीन और पारा कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में मौजूद होते हैं।
• पारा एक धातु है जो द्रव अवस्था में मौजूद है।
• ब्रोमीन एक अधातु है जो द्रव अवस्था में पाया जाता है।

Key Points

• ठोस अवस्था: यदि किसी निकाय में निश्चित आकार और आयतन है तो हम इसे ठोस के रूप में जानते हैं।
  • उनके बीच अंतर-आणविक बल प्रबल है और आमतौर पर नियमित पैटर्न में होता है।
  • अधिकांश धातुएं कमरे के तापमान पर ठोस होती हैं - पारा को छोड़कर,  (Hg) का गलनांक (-38.83° C) है
  • ब्रोमीन (Br) (गलनांक -7.2° C) को छोड़कर, अधातुएँ कमरे के तापमान पर ठोस होती हैं।
• तरल अवस्था: जब किसी निकाय में निश्चित आयतन होता है लेकिन कोई आकार नहीं होता है तो हम कह सकते हैं कि यह तरल के रूप में है।
  • वहां आणविक बल, ठोस की भांति मजबूत नहीं है, वे स्वतंत्र रूप से प्रवाह कर सकते हैं ।
  • वे बहुत कम संपीडित होते हैं।
• गैसीय अवस्था: इस अवस्था में अणु स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं और अंतर-आणविक बल बहुत कम है। इसका कोई आकार और आमाप नहीं है। यह गैसीय अवस्था में है।
  • ये बहुत संपीडित होते हैं।

 

Important Points

• सोडियम (Na)और पोटेशियम (K) को मृदु धातु कहा जाता है क्योंकि इसे कमरे के तापमान पर चाकू से काटा जा सकता है और यह बहुत अभिक्रियाशील है ।

Thermal Expansion Question 13:

लोहा का रैखिक विस्तार का गुणांक 12 × 10-6 प्रति ∘ C है। फिर लोहे से बनी गोलाकार गेंद का तापीय विस्तार का गुणांक _______ है।

A

36 × 10-6 प्रति ∘ C

B

24 × 10-6 प्रति ∘ C

C

12 × 10-6 प्रति ∘ C

D

6 × 10-6 प्रति ∘ C

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 36 × 10-6 प्रति ∘ C

Thermal Expansion Question 13 Detailed Solution

सही उत्तर विकल्प 1) है यानी 36 × 10 -6 प्रति ∘ C

अवधारणा :

• तापीय विस्तार: तापीय विस्तार वस्तुओं के आकृति, आयतन और तापमान में परिवर्तन के कारण क्षेत्रफल में परिवर्तन से गुजरने की उनकी प्रवृत्ति होती है। 
  • गर्म करने पर अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा बढ़ती है और वे उनकी औसत स्थिति के चारों ओर प्रबलता से गति करना प्रारंभ कर देते हैं। 
  • प्रक्रिया में अंतराआण्विक अंतराल बढ़ता है और पदार्थ सभी दिशाओं में विस्तारित होते हैं। 
• तापीय विस्तार का गुणांक: तापीय विस्तार का गुणांक किसी पदार्थ का वह गुण होता है जो उस सीमा को दर्शाता है जिसके लिए पदार्थ तापन पर विस्तारित होता है। 
  • यह इकाई तापमान गुणांक के तहत पदार्थ विस्तार की दर है। 
  • इसकी SI इकाई प्रति केल्विन (K-1) है। 

रैखिक विस्तार	यह तापमान में परिवर्तन (ΔT) के कारण एक आयाम (लम्बाई) में परिवर्तन होता है।  रैखिक विस्तार का गुणांक α है।	लंबाई में परिवर्तन, ΔL = L 0 αΔT
सतही विस्तार	यह तापमान में परिवर्तन (ΔT) के कारण दो आयाम (क्षेत्रफल) में परिवर्तन है।  पृष्ठीय विस्तार का गुणांक β है।	क्षेत्र में बदलें, ΔA = एक 0 β ΔT
आयतन विस्तार	यह तापमान में परिवर्तन (ΔT) के कारण तीन आयाम (आयतन) में परिवर्तन है। इसे आयतनी विस्तार भी कहा जाता है।  आयतन विस्तार का गुणांक γ है।	मात्रा में बदलें, ΔV = वी 0 γ ΔT

• तीन गुणांक α, β और γ का अनुपात α: β: : = 1: 2: 3 द्वारा दिया गया है

व्याख्या :

दिया गया है कि:

रैखिक विस्तार का गुणांक, α = 12 × 10 -6 प्रति ∘ C

• लोहे से बनी एक गोलाकार गेंद तीन-आयामी वस्तु है। इसलिए, गर्म करने पर, यह आयतन विस्तार से गुजरेगा।
• इस प्रकार, एक गोलाकार गेंद के साथ जुड़े तापीय विस्तार का गुणांक γ यानी घनीय विस्तार के गुणांक हो जाएगा।

हम जानते हैं, α : γ = 1 : 3 

⇒ γ = 3α = 3 × (12 × 10-6) = 36 × 10-6 प्रति ∘ सी

Thermal Expansion Question 14:

यदि α, β और γ किसी ठोस घन के रैखिक, क्षेत्रफल और आयतन विस्तार के गुणांक हैं तो α, β और γ के बीच संबंध क्या है?

A6α = 3β = 2γ B3α = 6β = β C6α = 2β = 3γ D3α = β = 2γ

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 6α = 3β = 2γ

Thermal Expansion Question 14 Detailed Solution

संकल्पना:

गर्म होने पर ठोस का विस्तार ठोस के तापीय विस्तार के रूप में जाना जाता है।

आयाम में उनके परिवर्तन के आधार पर ठोस के तापीय विस्तार को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

1. रैखिक विस्तार: जब गर्म होने पर ठोस का विस्तार रैखिक होता है, तो ऐसे विस्तार को रैखिक विस्तार के रूप में जाना जाता है

और रैखिक विस्तार के गुणांक,

$\alpha =\frac{Increaseinlength}{Originallength\times changeintemperature}=\frac{\mathrm{\Delta }L}{L\times \mathrm{\Delta }T}$

2. क्षेत्रीय / पृष्ठीय विस्तार: जब दो आयामों के साथ ठोस विस्तार का विस्तार होता है, अर्थात, जब लम्बाई के विस्तार के मामले में लंबाई और चौड़ाई दोनों का विस्तार होगा, जब इस तरह के विस्तार को पृष्ठीय विस्तार के रूप में जाना जाता है

पृष्ठीय विस्तार के गुणांक,

$\beta =\frac{\mathrm{\Delta }A}{A\times \mathrm{\Delta }T}$

3. आयतनी विस्तार या घनीय विस्तार:

जब ठोस का विस्तार तीन आयामों के साथ फैलता है, यानी, लामिना के विस्तार के मामले में, लंबाई, ऊंचाई और चौड़ाई दोनों गर्म होने पर विस्तार करेंगे, इस तरह के विस्तार को आयतनी विस्तार या घनीय विस्तार के रूप में जाना जाता है।

आयतनी विस्तार का गुणांक,

$\gamma =\frac{\mathrm{\Delta }V}{V\times \mathrm{\Delta }T}$

α, β और γ के बीच संबंध

त्रुटि प्रमेय का उपयोग करते हुए, हम कह सकते हैं कि, β = 2α, γ = 3α और

α : β : γ = 1: 2: 3

स्पष्टीकरण:

चूंकि रैखिक विस्तार का गुणांक एक आयाम में और दो आयामों में क्षेत्रीय होता है, इसके बाद आयतनी विस्तार के मामले में तीन-आयाम होते हैं।

तो, उस कारक की भरपाई करने के लिए उनके बीच का संबंध जैसा होगा।

α = β / 2 = β / 3

6 के साथ गुणा करने पर हम मिलते हैं,

6α = 3β = 2γ

Thermal Expansion Question 15:

यदि एक 1 km लंबी इस्पात रेल तापमान में 50°C की वृद्धि सहन करती है तो (m में) इसकी लंबाई कितनी बढ़ जाएगी? (इस्पात के लिए रैखिक विस्तार का गुणांक 1.2 x 10^-5 K^-1 है)

A0.24 B0.06 C0.6 D0.024

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 0.6

Thermal Expansion Question 15 Detailed Solution

अवधारणा:

• यदि कोई निकाय ऊष्मा के अधीन है तो उसके आयामों में परिवर्तन होता है जो 3 प्रकार का हो सकता है-

1. रैखिक विस्तार
2. क्षेत्रफल विस्तार
3. आयतन विस्तार

• रैखिक विस्तार तब होता है जब प्रारंभिक लंबाई 'L' की ठोस छड़ को एक तापमान ΔT के माध्यम से गर्म किया जाता है, छड़ L की नई बढ़ी हुई लंबाई L^' इस प्रकार है-

⇒ L^' = L(1 + α Δ T)

जहां L' = नई बढ़ी हुई लंबाई, α = रैखिक विस्तार का गुणांक, और ΔT = तापमान में अंतर

• रैखिक विस्तार गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है

$\alpha =\frac{L^{\prime }-L}{L\Delta T}$

गणना:

दिया गया है: L = 1 Km = 1000 m, ΔT = 50⁰ C, α = 1.2 x 10-5 K-1 

नोट: डिग्री (0 C) में बदलाव केल्विन (K)में परिवर्तन के बराबर है। हालांकि निरपेक्ष मूल्य अलग है।

• रैखिक विस्तार गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है

⇒ ΔL = α L ΔT 

⇒ ΔL = 1.2 × 10-5 × 103 × 50 = 0.6 m

• विकल्प 3 उत्तर है

नोट:

• क्षेत्रफल विस्तार को पृष्ठीय विस्तार के रूप में भी जाना जाता है।
• जब ज्ञात पृष्ठीय क्षेत्रफल का एक ठोस तापमान अंतर Δ T के माध्यम से गर्म होता है, तो अंतिम पृष्ठीय क्षेत्रफल इस प्रकार होगा-

⇒ S' = S(1+βΔ T)

S' = नया पृष्ठीय क्षेत्रफल , S = पुराना पृष्ठीय क्षेत्रफल, β = क्षेत्रफल विस्तार गुणांक, और Δ T = तापमान में अंतर

• क्षेत्रफल विस्तार गुणांक निम्न द्वारा दिया जाता है-

$\beta =\frac{S^{{}^{\prime }}-S}{S\times \Delta T}$

• एक ठोस का आयतन विस्तार तब होता है जब ज्ञात आयतन V को एक ठोस तापमान अंतर ΔT के माध्यम से गर्म किया जाता है, अंतिम आयतन निम्न द्वारा दिया जाता है

V' = V(1+γΔT)

• आयतन विस्तार गुणांक निम्न द्वारा दिया गया है-

$\gamma =\frac{V^{{}^{\prime }}-V}{V\times \mathrm{\Delta }T}$