ऊष्मा और ऊष्मागतिकी

 Q1. वह वैज्ञानिक पैमाना या ताप का SI मात्रक कौन सा है, जिसके मान कभी भी ऋणात्मक (Negative) नहीं हो सकते?

(a) सेल्सियस पैमाना

(b) फारेनहाइट पैमाना

(c) केल्विन पैमाना (Kelvin Scale)

(d) र्यूमर पैमाना

Ans. (c)

Solution: तापमान का SI मात्रक केल्विन (K) है। इसे परम ताप पैमाना भी कहते हैं क्योंकि इसका प्रारंभिक बिंदु परम शून्य ताप होता है, इसलिए इसका मान कभी ऋणात्मक नहीं होता।

Q2. भौतिकी के अनुसार 'परम शून्य ताप' (Absolute Zero Temperature) का मान सेल्सियस पैमाने पर कितना होता है, जिससे कम तापमान संभव ही नहीं है?

(a) 0 डिग्री सेल्सियस

(b) -273.15 डिग्री सेल्सियस (-273.15 degrees C)

(c) -100 डिग्री सेल्सियस

(d) 273.15 डिग्री सेल्सियस

Ans. (b)

Solution: परम शून्य ताप वह सैद्धांतिक न्यूनतम तापमान है जिस पर पदार्थों के अणुओं की गतिज ऊर्जा पूरी तरह शून्य हो जाती है। इसका मान 0 केल्विन या -273.15 डिग्री सेल्सियस होता है।

Q3. मानव शरीर का सामान्य तापमान (Normal Human Body Temperature) सेल्सियस और फारेनहाइट पैमाने पर क्रमशः कितना होता है?

(a) 37 डिग्री सेल्सियस और 98.6 डिग्री फारेनहाइट (37 degrees C & 98.6 degrees F)

(b) 98.6 डिग्री सेल्सियस और 37 डिग्री फारेनहाइट

(c) 0 डिग्री सेल्सियस और 100 डिग्री फारेनहाइट

(d) 37 डिग्री सेल्सियस और 100 डिग्री फारेनहाइट

Ans. (a)

Solution: एक स्वस्थ मनुष्य के शरीर का सामान्य तापमान लगभग 37 डिग्री सेल्सियस या फारेनहाइट पैमाने पर 98.6 डिग्री फारेनहाइट होता है। केल्विन में यह 310 K होता है।

Q4. वह कौन सा विशिष्ट तापमान है जिस पर सेल्सियस (C) और फारेनहाइट (F) दोनों पैमानों के पाठ्यांक बिल्कुल समान (Symmetrical) होते हैं?

(a) 0 डिग्री

(b) 40 डिग्री

(c) -40 डिग्री (-40 degrees)

(d) 100 डिग्री

Ans. (c)

Solution: तापमान रूपांतरण सूत्र (C/5 = (F-32)/9) में यदि दोनों का मान समान रखा जाए, तो हल करने पर -40 प्राप्त होता है। अर्थात -40 डिग्री सेल्सियस और -40 डिग्री फारेनहाइट एक ही तापमान हैं।

Q5. शुद्ध पानी का क्वथनांक (Boiling Point) और हिमांक (Freezing Point) फारेनहाइट पैमाने पर क्रमशः कितना होता है?

(a) 100 डिग्री और 0 डिग्री

(b) 212 डिग्री और 32 डिग्री (212 degrees F & 32 degrees F)

(c) 373 डिग्री और 273 डिग्री

(d) 80 डिग्री और 0 डिग्री

Ans. (b)

Solution: फारेनहाइट पैमाने पर पानी का हिमांक (जमने का बिंदु) 32 डिग्री फारेनहाइट और क्वथनांक (उबलने का बिंदु) 212 डिग्री फारेनहाइट होता है। इनके बीच का हिस्सा 180 बराबर भागों में बँधा होता है।

Q6. केल्विन पैमाने पर मापे गए किसी तापमान को सेल्सियस में बदलने के लिए क्या करना पड़ता है?

(a) दिए गए मान में 273 जोड़ना पड़ता है

(b) दिए गए मान में से 273 घटाना पड़ता है (Subtract 273)

(c) दिए गए मान में 9/5 का गुणा करना पड़ता है

(d) मान अपरिवर्तित रहता है

Ans. (b)

Solution: सूत्र C = K - 273 के अनुसार, यदि केल्विन मान से सेल्सियस प्राप्त करना है, तो उसमें से 273 (सटीक रूप से 273.15) घटाना होगा। जैसे 300 K = 300 - 273 = 27 डिग्री सेल्सियस।

Q7. यदि किसी वस्तु का तापमान सेल्सियस पैमाने पर 50 डिग्री सेल्सियस बढ़ जाता है, तो केल्विन पैमाने पर उसके तापमान में कितनी वृद्धि दर्ज होगी?

(a) 273 K की वृद्धि होगी

(b) 50 K की ही वृद्धि होगी (Same interval of 50 K)

(c) 90 K की वृद्धि होगी

(d) कोई वृद्धि नहीं होगी

Ans. (b)

Solution: सेल्सियस और केल्विन पैमाने के खानों का आकार (Interval) बिल्कुल समान होता है। इसलिए सेल्सियस में होने वाली तापांतर की वृद्धि या कमी केल्विन में भी ठीक उतनी ही (50 K) होगी।

Q8. डॉक्टरों द्वारा प्रयुक्त होने वाले क्लिनिकल थर्मामीटर (Clinical Thermometer) में पारे (Mercury) का उपयोग करने का मुख्य कारण क्या है?

(a) पारा बहुत सस्ता होता है

(b) पारा काँच से चिपकता नहीं है और इसका ऊष्मीय प्रसार एकसमान व उच्च होता है (Uniform expansion & does not stick to glass)

(c) पारा पानी की तरह दिखता है

(d) पारा गैस का रूप है

Ans. (b)

Solution: पारा चमकीला होता है जिससे आसानी से दिखता है, यह काँच की नली को गीला नहीं करता और तापमान मिलने पर तेजी से व एकसमान रूप से फैलता है।

Q9. अत्यधिक ठंडे प्रदेशों में (जहाँ तापमान -40 डिग्री सेल्सियस से भी नीचे चला जाता है) तापमान मापने के लिए पारे के स्थान पर किस द्रव वाले थर्मामीटर को प्राथमिकता दी जाती है?

(a) पानी वाले थर्मामीटर को

(b) अल्कोहल वाले थर्मामीटर को (Alcohol Thermometer)

(c) केरोसिन वाले थर्मामीटर को

(d) सल्फ्यूरिक अम्ल को

Ans. (b)

Solution: पारे का हिमांक -39 डिग्री सेल्सियस होता है, अर्थात इससे नीचे पारा जम जाता है और काम नहीं करता। अल्कोहल का हिमांक -115 डिग्री सेल्सियस होता है, इसलिए यह अत्यधिक ठंड में भी द्रव बना रहता है और सटीक मापन करता है।

Q10. किसी पदार्थ के तापमान का क्या अर्थ होता है, अर्थात तापमान वस्तु के अणुओं की किस स्थिति को दर्शाता है?

(a) अणुओं के कुल वजन को

(b) अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा की माप को (Measure of average Kinetic Energy)

(c) अणुओं के बीच के संसंजक बल को

(d) अणुओं के आकार को

Ans. (b)

Solution: तापमान वास्तव में किसी वस्तु के अंदर मौजूद परमाणुओं या अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा का सीधा सूचक होता है। अणु जितने तेज कँपेंगे, तापमान उतना ही अधिक होगा।

Q11. केल्विन पैमाने पर पानी का त्रिक बिंदु (Triple Point of Water) का तापमान कितना माना जाता है, जहाँ बर्फ, पानी और भाप तीनों संतुलन में होते हैं?

(a) 0 K

(b) 273.16 K

(c) 373.15 K

(d) 100 K

Ans. (b)

Solution: शुद्ध पानी का त्रिक बिंदु 273.16 केल्विन (या 0.01 डिग्री सेल्सियस) होता है, जहाँ द्रव, ठोस और गैस तीनों अवस्थाएं एक साथ स्थाई रूप से रह सकती हैं।

Q12. सूर्य के कोर या दूर स्थित तारों के भयंकर ऊंचे तापमान को (जो हजारों-लाखों डिग्री होता है) किस थर्मामीटर द्वारा दूर से ही मापा जाता है?

(a) मर्करी थर्मामीटर

(b) पूर्ण विकिरण उत्तापमापी या पाइरोमीटर (Pyrometer)

(c) गैस थर्मामीटर

(d) प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर

Ans. (b)

Solution: अत्यधिक ऊंचे तापमान को मापने के लिए वस्तु को छूने की आवश्यकता नहीं होती। पाइरोमीटर वस्तु से निकलने वाले विकिरण की तीव्रता के आधार पर तापमान मापता है।

Q13. सेल्सियस पैमाने का आविष्कार करने वाले एंडर्स सेल्सियस किस देश के निवासी थे?

(a) जर्मनी

(b) स्वीडन (Sweden)

(c) अमेरिका

(d) इंग्लैंड

Ans. (b)

Solution: एंडर्स सेल्सियस स्वीडन के एक खगोलशास्त्री थे जिन्होंने 1742 में इस पैमाने की खोज की थी।

Q14. थर्मामीटर में उपयोग किए जाने वाले पारे का क्वथनांक (Boiling Point) कितना होता है, जिसके कारण यह ऊंचे तापमान को भी आसानी से माप सकता है?

(a) 100 डिग्री सेल्सियस

(b) 357 डिग्री सेल्सियस (357 degrees C)

(c) 1000 डिग्री सेल्सियस

(d) 50 डिग्री सेल्सियस

Ans. (b)

Solution: पारे का क्वथनांक उच्च (लगभग 357 डिग्री सेल्सियस) होता है, जिसके कारण यह ऊंचे तापमानों पर भी उबलता नहीं है और थर्मामीटर में सुरक्षित रूप से काम करता है।

Q15. सेल्सियस पैमाने पर पानी का उबलना 100 डिग्री और जमना 0 डिग्री है। इस पैमाने को कुल कितने बराबर भागों में बाँटा गया है?

(a) 180 भाग

(b) 100 भाग (100 equal divisions)

(c) 80 भाग

(d) 273 भाग

Ans. (b)

Solution: सेल्सियस पैमाने में न्यूनतम बिंदु 0 और उच्चतम 100 होता है, अतः इसके बीच के अंतराल को 100 बराबर भागों में विभाजित किया जाता है।

Q16. फारेनहाइट पैमाने के न्यूनतम बिंदु (32) और उच्चतम बिंदु (212) के बीच के हिस्से को कुल कितने बराबर खानों में विभाजित किया जाता है?

(a) 100 खानों में

(b) 180 खानों में (180 divisions)

(c) 212 खानों में

(d) 50 खानों में

Ans. (b)

Solution: 212 में से 32 घटाने पर 180 प्राप्त होता है, अतः फारेनहाइट पैमाने में कुल 180 बराबर भाग होते हैं।

Q17. यदि कमरे का तापमान 27 डिग्री सेल्सियस है, तो परम ताप पैमाने (केल्विन) पर इसका मान कितना होगा?

(a) 27 K

(b) 300 K (27 + 273 = 300 K)

(c) 246 K

(d) 327 K

Ans. (b)

Solution: K = C + 273 के अनुसार, 27 + 273 = 300 केल्विन होगा।

Q18. निम्नलिखित में से कौन सा तापमान का पैमाना वर्तमान विज्ञान में व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता और ऐतिहासिक महत्व का है?

(a) सेल्सियस

(b) र्यूमर पैमाना (Reaumur Scale)

(c) केल्विन

(d) फारेनहाइट

Ans. (b)

Solution: र्यूमर पैमाना (जिसमें पानी का जमना 0 और उबलना 80 डिग्री होता है) अब चलन से पूरी तरह बाहर हो चुका है।

Q19. किसी वस्तु को गर्म करने पर उसके आयतन में होने वाले फैलाव को क्या कहा जाता है?

(a) रासायनिक प्रसार

(b) ऊष्मीय प्रसार (Thermal Expansion)

(c) विमीय विसरण

(d) ऊष्मा का क्षय

Ans. (b)

Solution: गर्म करने पर पदार्थों के अणुओं के बीच की औसत दूरी बढ़ जाती है, जिससे उनका आकार या आयतन बढ़ता है। इसे ऊष्मीय प्रसार कहते हैं।

Q20. दो रेल पटरियों के बीच में जोड़ (Joints) पर थोड़ा सा खाली स्थान या गैप क्यों छोड़ा जाता है?

(a) लोहा चुराने के लिए

(b) गर्मियों में ऊष्मीय प्रसार के कारण पटरियों को फैलने की जगह देने के लिए ताकि वे टेढ़ी न हों (To allow space for thermal expansion)

(c) ट्रेन की आवाज बढ़ाने के लिए

(d) पटरियों को ठंडा रखने के लिए

Ans. (b)

Solution: लोहा गर्मियों में गर्मी पाकर फैलता है। यदि गैप न छोड़ा जाए, तो तीव्र प्रसार के कारण भारी दबाव पैदा होगा और पटरियाँ बीच से मुड़कर भयंकर दुर्घटना का कारण बन सकती हैं।

Q21. काँच के गिलास में अत्यधिक उबलता हुआ पानी डालने पर वह कभी-कभी अचानक चटक या टूट जाता है। इसका मुख्य कारण क्या है?

(a) काँच पानी को सोख लेता है

(b) काँच की भीतरी सतह में तीव्र असमान ऊष्मीय प्रसार होता है जबकि बाहरी सतह ठंडी रहती है (Unequal thermal expansion)

(c) उबलते पानी का रासायनिक प्रभाव

(d) गुरुत्वाकर्षण का बढ़ना

Ans. (b)

Solution: काँच ऊष्मा का कुचालक होता है। गर्म पानी डालने पर अंदर की दीवार तुरंत फैलती है लेकिन बाहर तक गर्मी न पहुँचने से बाहर की दीवार नहीं फैल पाती। इस असमान फैलाव के कारण काँच टूट जाता है।

Q22. गर्मियों के दिनों में बिजली के खंभों के बीच के तारों को थोड़ा ढीला क्यों छोड़ा जाता है?

(a) तार कम खर्च करने के लिए

(b) सर्दियों में ठंड के कारण तारों के सिकुड़ने पर उन्हें टूटने से बचाने के लिए (To prevent breaking due to contraction in winter)

(c) पक्षियों को बैठने के लिए जगह देने के लिए

(d) वोल्टेज बढ़ाने के लिए

Ans. (b)

Solution: धातु के तार सर्दियों में ठंड पाकर सिकुड़ते और छोटे होते हैं। यदि उन्हें गर्मियों में ही पूरा कस दिया जाए, तो सर्दियों में सिकुड़न के भारी खिंचाव से तार बीच से टूट जाएंगे।

Q23. गैस थर्मामीटर, द्रव थर्मामीटरों की तुलना में तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील (More Sensitive) क्यों होते हैं?

(a) गैसें बहुत हल्की होती हैं

(b) द्रवों की तुलना में गैसों का ऊष्मीय प्रसार गुणांक बहुत अधिक होता है (Gases expand much more than liquids)

(c) गैसें रंगीन होती हैं

(d) गैसों की विशिष्ट ऊष्मा शून्य होती है

Ans. (b)

Solution: थोड़ा सा भी तापमान बदलने पर गैसों के आयतन में द्रवों की तुलना में बहुत तेजी से और अधिक फैलाव होता है, जिससे गैस थर्मामीटर सूक्ष्म तापांतर को भी आसानी से पकड़ लेते हैं।

Q24. ताँबे और लोहे की बनी एक द्वि-धातु पट्टी (Bimetallic Strip) को गर्म करने पर वह मुड़ क्यों जाती है?

(a) लोहा पिघलने लगता है

(b) ताँबे का ऊष्मीय प्रसार गुणांक लोहे से अधिक होने के कारण ताँबा अधिक लंबा होता है (Different coefficients of expansion)

(c) दोनों धातुएं एक-दूसरे को धक्का देती हैं

(d) पट्टी का वजन बढ़ जाता है

Ans. (b)

Solution: अलग-अलग धातुओं का प्रसार गुणांक भिन्न होता है। गर्म करने पर ताँबा लोहे से अधिक फैलता है, जिससे पट्टी ताँबे की ओर से बाहर की तरफ मुड़ जाती है। इसका उपयोग ऑटोमैटिक आयरन (प्रेस) के थर्मोस्टेट में होता है।

Q25. पूर्ण परम शून्य तापमान (0 K) पर किसी गैस के संबंध में कौन सा सैद्धांतिक कथन सत्य माना जाता है?

(a) गैस का द्रव्यमान अनंत हो जाता है

(b) गैस का आयतन और उसका दाब पूरी तरह शून्य हो जाता है (Volume & Pressure of ideal gas becomes zero)

(c) गैस बिजली बनाने लगती है

(d) गैस के अणु प्रकाश के वेग से भागते हैं

Ans. (b)

Solution: चार्स और बॉयल के नियमों के अनुसार, परम शून्य ताप पर एक आदर्श गैस का आयतन और दाब पूरी तरह लुप्त (शून्य) हो जाता है क्योंकि अणुओं की सभी गतियां समाप्त हो जाती हैं।

Q26. उच्च तापमान वाली वस्तु से निम्न तापमान वाली वस्तु की ओर ऊर्जा का जो स्थानांतरण होता है, उसे क्या कहते हैं?

(a) कार्य

(b) ऊष्मा (Heat)

(c) शक्ति

(d) जड़त्व

Ans. (b)

Solution: तापांतर के कारण एक वस्तु से दूसरी वस्तु में प्रवाहित होने वाली ऊर्जा को ही ऊष्मा कहा जाता है। यह हमेशा उच्च से निम्न ताप की ओर स्वतः बहती है।

Q27. ठोस पदार्थों में (जैसे लोहे की छड़ में) ऊष्मा का संचरण मुख्य रूप से किस विधि द्वारा होता है, जिसमें पदार्थ के कण अपना स्थान नहीं छोड़ते?

(a) संवहन (Convection)

(b) विकिरण (Radiation)

(c) चालन (Conduction)

(d) वाष्पीकरण

Ans. (c)

Solution: चालन विधि में ऊष्मा एक अणु से अपने पड़ोसी अणु को कंपन के माध्यम से ट्रांसफर होती है, अणु स्वयं चलकर आगे नहीं जाते। यह ठोसों में ऊष्मा संचरण की मुख्य विधि है।

Q28. द्रवों और गैसों (तरलों) में ऊष्मा का संचरण किस विधि द्वारा होता है, जिसमें गर्म कण स्वयं हल्के होकर ऊपर उठते हैं और ठंडे कण नीचे आते हैं?

(a) चालन

(b) संवहन (Convection)

(c) विकिरण

(d) विसरण

Ans. (b)

Solution: संवहन विधि में पदार्थ के कण ऊष्मा लेकर स्वयं एक स्थान से दूसरे स्थान तक गति करते हैं (जैसे पानी का उबलना या हवा का गर्म होना)।

Q29. सूर्य से पृथ्वी तक ऊष्मा का पहुँचना ऊष्मा संचरण की किस विधि का उदाहरण है, जिसे किसी भी माध्यम (हवा, पानी, ठोस) की आवश्यकता नहीं होती?

(a) चालन

(b) संवहन

(c) विकिरण (Radiation)

(d) अवशोषण

Ans. (c)

Solution: विकिरण विधि में ऊष्मा विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में निर्वात (वैक्यूम) से होते हुए भी प्रकाश की गति से यात्रा करती है। इसे किसी माध्यम की जरूरत नहीं होती।

Q30. सर्दियों के दिनों में लोहे की कुर्सी लकड़ी की कुर्सी की तुलना में अत्यधिक ठंडी क्यों महसूस होती है, जबकि दोनों एक ही कमरे में रखी होती हैं?

(a) लोहा लकड़ी से भारी होता है

(b) लोहा ऊष्मा का अच्छा चालक (Good Conductor) है, जिससे वह हमारे हाथ की गर्मी तेजी से खींच लेता है (Iron conducts heat faster)

(c) लकड़ी में अधिक कार्बन होता है

(d) लोहे का रंग गहरा होता है

Ans. (b)

Solution: लोहा ऊष्मा का सुचालक है। जब हम उसे छूते हैं, तो वह हमारे शरीर की ऊष्मा को तेजी से चालन द्वारा सोख लेता है, जिससे हमें वह बहुत ठंडा लगता है। लकड़ी कुचालक होने के कारण ऊष्मा का तेजी से अवशोषण नहीं कर पाती।

Q31. सर्दियों में एक मोटे कंबल की तुलना में दो पतले कंबलों को एक के ऊपर एक ओढ़ना अधिक गर्म क्यों रखता है?

(a) दो कंबल भारी होते हैं

(b) दोनों कंबलों के बीच हवा की एक पतली परत फंस जाती है, और हवा ऊष्मा की कुचालक होने के कारण शरीर की गर्मी बाहर नहीं जाने देती (Trapped air is bad conductor of heat)

(c) पतले कंबलों में ऊष्मा अधिक होती है

(d) कंबल रासायनिक क्रिया करते हैं

Ans. (b)

Solution: रुकी हुई हवा ऊष्मा की बहुत अच्छी कुचालक होती है। दो कंबलों के बीच की हवा हमारे शरीर की गर्मी को रोककर एक सुरक्षा कवच बना लेती है।

Q32. पानी को नीचे से गर्म करने पर पूरी केतली का पानी किस क्रिया (विधि) के कारण गर्म हो जाता है?

(a) चालन द्वारा

(b) संवहन धाराओं द्वारा (Convection Currents)

(c) विकिरण द्वारा

(d) पृष्ठ तनाव द्वारा

Ans. (b)

Solution: नीचे का पानी गर्म होकर फैलता है और हल्का होने के कारण ऊपर उठता है। ऊपर का भारी और ठंडा पानी उसका स्थान लेने नीचे आता है। इस प्रकार संवहन धाराएं बनती हैं और पूरा पानी गर्म हो जाता है।

Q33. मरुस्थलीय क्षेत्रों में या समुद्र के किनारे दिन के समय चलने वाली 'समुद्री समीर' (Sea Breeze) की उत्पत्ति का मुख्य कारण क्या है?

(a) पृथ्वी का घूर्णन

(b) वायु का संवहन प्रवाह (Convection currents of air)

(c) सूर्य का सीधे विकिरण

(d) बादलों का दबाव

Ans. (b)

Solution: दिन में जमीन जल्दी गर्म होती है जिससे उसके ऊपर की हवा उठती है। समुद्र के ऊपर की ठंडी हवा जमीन की ओर बहने लगती है। यह संवहन का एक बड़ा प्राकृतिक उदाहरण है।

Q34. थर्मस फ्लॉस्क (Thermos Flask) में चाय या दूध लंबे समय तक गर्म या ठंडा क्यों बना रहता है, उसमें ऊष्मा का नुकसान कैसे रोका जाता है?

(a) उसमें बर्फ भरी होती है

(b) उसकी दोहरी दीवारों के बीच वैक्यूम (निर्वात) बनाकर चालन और संवहन को तथा चमकदार सतह से विकिरण को रोका जाता है (Minimizes conduction, convection & radiation)

(c) फ्लॉस्क बिजली से चलता है

(d) उसकी दीवारें लोहे की होती हैं

Ans. (b)

Solution: थर्मस की बनावट ऐसी होती है कि वैक्यूम के कारण चालन और संवहन बंद हो जाते हैं और भीतर की चांदी जैसी पॉलिश वाली दीवारें विकिरण को वापस अंदर परावर्तित कर देती हैं, जिससे ऊष्मा का आदान-प्रदान रुक जाता है।

Q35. खाना पकाने वाले बर्तनों के हत्थे (Handles) लकड़ी, प्लास्टिक या बैकेलाइट के क्यों बनाए जाते हैं?

(a) बर्तनों को सुंदर दिखाने के लिए

(b) क्योंकि ये सामग्रियां ऊष्मा की कुचालक (Bad Conductors) होती हैं जिससे हाथ नहीं जलता (Insulators save hands from heat)

(c) ये बर्तनों को हल्का बनाती हैं

(d) ये धातु से सस्ती होती हैं

Ans. (b)

Solution: लकड़ी और प्लास्टिक ऊष्मा रोधी होते हैं। धातु का बर्तन गर्म होने पर भी इनके हैंडल गर्म नहीं होते, जिससे बर्तनों को पकड़ना सुरक्षित रहता है।

Q36. गर्मियों के दिनों में सफेद या हल्के रंग के कपड़े पहनना और सर्दियों में काले या गहरे रंग के कपड़े पहनना आरामदायक क्यों माना जाता है?

(a) केवल फैशन और पसंद के कारण

(b) सफेद कपड़े ऊष्मीय विकिरण को परावर्तित करते हैं और काले कपड़े विकिरण को पूरी तरह सोख लेते हैं (White reflects, Black absorbs heat radiation)

(c) काले कपड़े भारी होते हैं

(d) सफेद कपड़ों में हवा अधिक आती है

Ans. (b)

Solution: सफेद रंग सौर विकिरण का अच्छा परावर्तक है, जिससे गर्मी कम लगती है। काला रंग ऊष्मा का सबसे अच्छा अवशोषक है, जो सर्दियों में धूप की गर्मी को सोखकर शरीर को गर्म रखता है।

Q37. स्टील की एक चम्मच को उबलते दूध के कप में डुबोने पर उसका दूसरा सिरा भी धीरे-धीरे गर्म हो जाता है। ऊष्मा का यह संचरण क्या कहलाता है?

(a) संवहन

(b) चालन (Conduction)

(c) विकिरण

(d) विसरण

Ans. (b)

Solution: चम्मच एक ठोस धातु है। दूध की गर्मी चम्मच के डूबे सिरे से चालन विधि द्वारा धीरे-धीरे बाहर वाले सिरे तक पहुँच जाती है।

Q38. रेफ्रिजरेटर (Freezer) में फ्रीजर चेम्बर को हमेशा सबसे ऊपर वाले हिस्से में ही क्यों लगाया जाता है?

(a) नीचे जगह कम होती है

(b) ताकि ऊपर की ठंडी और भारी हवा नीचे की ओर गिरे और नीचे की गर्म हवा ऊपर उठकर ठंडी हो सके (To set up convection currents)

(c) बर्फ जमाने के लिए धूप की जरूरत होती है

(d) केवल डिजाइन के कारण

Ans. (b)

Solution: फ्रीजर से ठंडी हुई हवा भारी होकर नीचे बैठती है और नीचे की गर्म हवा हल्की होने से ऊपर आती है। इससे पूरे फ्रिज में संवहन का चक्र बनता है और फ्रिज ठंडा रहता है।

Q39. निम्नलिखित में से कौन सी विधि ऊष्मा संचरण की सबसे तेज विधि (Fastest Mode of Heat Transfer) है, जो प्रकाश की चाल से चलती है?

(a) चालन

(b) संवहन

(c) विकिरण (Radiation)

(d) ये सभी समान गति से चलती हैं

Ans. (c)

Solution: विकिरण विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में चलता है, इसलिए इसकी गति निर्वात में प्रकाश की गति (3 लाख किमी/सेकंड) के बराबर होती है। चालन और संवहन बहुत धीमे होते हैं।

Q40. घरों के कमरों की दीवारों में ऊपर की ओर 'रोशनदान' या वेंटिलेटर (Ventilators) क्यों बनाए जाते हैं?

(a) चोरों को रोकने के लिए

(b) कमरों को सुंदर दिखाने के लिए

(c) कमरे की गर्म और अशुद्ध हवा हल्की होकर ऊपर रोशनदान से बाहर निकल सके और खिड़कियों से ठंडी हवा आ सके (Convection escape for hot air)

(d) प्रकाश आने के लिए

Ans. (c)

Solution: मनुष्यों के सांस लेने और रहने से कमरे की हवा गर्म होकर ऊपर उठती है। संवहन की निरंतरता बनाए रखने के लिए ऊपर रोशनदान होना जरूरी है ताकि गर्म हवा बाहर निकल सके।

Q41. किसी भट्टी या आग के पास खड़े होने पर हमें जो गर्मी महसूस होती है, वह मुख्य रूप से किस विधि द्वारा हम तक पहुँचती है, क्योंकि हवा ऊपर की ओर गर्म होती है बगल में नहीं?

(a) चालन द्वारा

(b) संवहन द्वारा

(c) विकिरण द्वारा (Radiation)

(d) विसरण द्वारा

Ans. (c)

Solution: आग के ऊपर की हवा संवहन से ऊपर चली जाती है। हमारे तक बगल में पहुँचने वाली गर्मी केवल तरंगों के रूप में यानी विकिरण विधि द्वारा ही आ सकती है।

Q42. ऊष्मा चालकता गुणांक (Thermal Conductivity) का मान किस पदार्थ के लिए सबसे अधिक होगा, अर्थात कौन ऊष्मा का सबसे सर्वोत्तम सुचालक है?

(a) काँच

(b) लकड़ी

(c) चाँदी (Silver)

(d) पानी

Ans. (c)

Solution: चाँदी (Silver) विद्युत और ऊष्मा दोनों की सबसे सर्वोत्तम सुचालक धातु है। इसके बाद ताँबे का स्थान आता है।

Q43. ऊष्मागतिकी के किस नियम को 'तापमान की अवधारणा' या 'तापमान की परिभाषा' देने वाला नियम (Zeroth Law) कहा जाता है?

(a) ऊष्मागतिकी का शून्यवां नियम (Zeroth Law of Thermodynamics)

(b) प्रथम नियम

(c) द्वितीय नियम

(d) तृतीय नियम

Ans. (a)

Solution: शून्यवें नियम के अनुसार यदि दो निकाय किसी तीसरे निकाय के साथ अलग-अलग ऊष्मीय संतुलन में हैं, तो वे आपस में भी ऊष्मीय संतुलन में होंगे। यह नियम तापमान मापन का आधार है।

Q44. बर्फ की सतह पर टाट या जूट की बोरी (Gunny Bag) लपेटकर उसे पिघलने से क्यों बचाया जाता है?

(a) बोरी बर्फ को सुंदर बनाती है

(b) टाट या जूट ऊष्मा का कुचालक होता है जो बाहरी हवा की गर्मी को बर्फ तक पहुँचने से रोकता है (Jute is bad conductor of heat)

(c) बोरी बर्फ को सुखा देती है

(d) बोरी का वजन अधिक होता है

Ans. (b)

Solution: जूट के रेशों के बीच हवा फँसी होती है जो बाहर के वातावरण की गर्मी को चालन द्वारा बर्फ तक जाने से रोक देती है, जिससे बर्फ लंबे समय तक नहीं पिघलती।

Q45. बादलों वाली रातें, साफ और स्वच्छ आसमान वाली रातों की तुलना में अधिक गर्म क्यों महसूस होती हैं?

(a) बादलों में से आग निकलती है

(b) बादल पृथ्वी द्वारा छोड़ी गई विकिरित ऊष्मा (Infrered Radiation) को रोककर वापस नीचे परावर्तित कर देते हैं (Clouds trap earth's heat)

(c) बादलों में पानी होता है

(d) बादलों का घर्षण अधिक होता है

Ans. (b)

Solution: दिन में पृथ्वी सूर्य से गर्म होती है और रात में अपनी ऊष्मा विकिरण द्वारा छोड़ती है। आसमान में बादल होने पर वे एक कंबल की तरह काम करते हैं और पृथ्वी की गर्मी को अंतरिक्ष में जाने से रोक देते हैं (ग्रीनहाउस प्रभाव)।

Q46. धातु की केतली की बाहरी सतह को अत्यधिक चमकदार या पॉलिशदार क्यों बनाया जाता है?

(a) केतली को महँगा बेचने के लिए

(b) चमकदार सतह ऊष्मा विकिरण की बहुत बुरी अवशोषक और अच्छी परावर्तक होती है, जिससे अंदर की चाय गर्म बनी रहती है (Shiny surface reduces radiation loss)

(c) केतली का वजन घटाने के लिए

(d) केतली को जंग से बचाने के लिए

Ans. (b)

Solution: चमकदार सतहें बाहर से ऊष्मा नहीं सोखतीं और अंदर की ऊष्मा को विकिरण के रूप में बाहर जाने से भी रोकती हैं।

Q47. किर्चॉफ के विकिरण के नियम (Kirchhoff's Law of Radiation) के अनुसार, जो वस्तुएं ऊष्मा की अच्छी अवशोषक होती हैं, वे कैसी उत्सर्जक होंगी?

(a) बहुत बुरी उत्सर्जक होंगी

(b) अच्छी उत्सर्जक भी होंगी (Good absorbers are good emitters)

(c) उनका उत्सर्जन शून्य होगा

(d) माध्यम पर निर्भर करेगा

Ans. (b)

Solution: किर्चॉफ का नियम कहता है कि अच्छे अवशोषक ही अच्छे उत्सर्जक होते हैं। जो वस्तु जितनी तेजी से गर्म (ऊष्मा सोखना) होगी, वह अंधेरे में उतनी ही तेजी से ठंडी (ऊष्मा छोड़ना) भी होगी।

Q48. रेगिस्तानी इलाकों में दिन के समय भयंकर गर्मी और रात के समय अत्यधिक ठंड क्यों पड़ती है?

(a) रेगिस्तान समुद्र के पास है

(b) बालू या रेत ऊष्मा की अच्छी अवशोषक है जिससे दिन में तुरंत गर्म होती है, और अच्छी उत्सर्जक होने से रात में तुरंत ठंडी हो जाती है (Sand heats and cools quickly)

(c) वहां पेड़ नहीं होते

(d) वहां हवा का दबाव शून्य होता है

Ans. (b)

Solution: किर्चॉफ के नियम के अनुसार रेत दिन में सूर्य की गर्मी को तेजी से सोखकर तप जाती है, और सूर्यास्त के बाद उतनी ही तेजी से अपनी ऊष्मा को विकिरण द्वारा अंतरिक्ष में छोड़ देती है जिससे रातें बर्फीली हो जाती हैं।

Q49. स्टीफन के नियम (Stefan's Law) के अनुसार, किसी आदर्श कृष्णिका (Black Body) से उत्सर्जित होने वाले विकिरण की कुल ऊर्जा उसके परम ताप (T) के किस घात के समानुपाती होती है?

(a) T के समानुपाती

(b) T^2 के समानुपाती

(c) T^4 के समानुपाती (Energy proportional to T^4)

(d) 1/T के समानुपाती

Ans. (c)

Solution: स्टीफन का नियम कहता है कि प्रति इकाई क्षेत्रफल से उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा परम ताप की चौथी घात (T की पावर 4) के सीधे समानुपाती होती है। तापमान दोगुना करने पर ऊर्जा 16 गुना बढ़ जाती है।

Q50. न्यूटन के शीतलन नियम (Newton's Law of Cooling) के अनुसार, किसी गर्म वस्तु के ठंडे होने की दर मुख्य रूप से किस पर निर्भर करती है?

(a) वस्तु के कुल वजन पर

(b) वस्तु और उसके आस-पास के वातावरण के बीच के तापांतर (Temperature Difference) पर

(c) वस्तु के आकार पर

(d) कमरे की ऊँचाई पर

Ans. (b)

Solution: वस्तु का तापमान वातावरण से जितना अधिक होगा (जैसे चाय $80^\circ\text{C}$ पर और कमरा $20^\circ\text{C}$ पर), चाय उतनी ही तेजी से ठंडी होगी। जैसे-जैसे चाय का तापमान गिरेगा, ठंडे होने की गति भी धीमी होती जाएगी।

Q51. किसी पदार्थ के 1 ग्राम द्रव्यमान का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा को क्या कहते हैं?

(a) गुप्त ऊष्मा

(b) विशिष्ट ऊष्मा धारिता (Specific Heat Capacity)

(c) कुल ऊष्मा

(d) जल तुल्यांक

Ans. (b)

Solution: इसे पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा कहते हैं। यह हर पदार्थ का अपना एक आंतरिक गुण होता है जो बताता है कि वह कितनी ऊष्मा पाकर कितना गर्म होगा।

Q52. निम्नलिखित में से किस सामान्य द्रव/पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा (Specific Heat) का मान सबसे अधिक होता है, जिसके कारण वह बहुत देर से गर्म और बहुत देर से ठंडा होता है?

(a) लोहे का

(b) पारे का

(c) पानी का (Water has highest specific heat)

(d) अल्कोहल का

Ans. (c)

Solution: पानी की विशिष्ट ऊष्मा सबसे अधिक (1 कैलोरी/ग्राम या 4200 जूल/किग्रा) होती है। इसका अर्थ है कि पानी को गर्म होने में भी बहुत ऊष्मा चाहिए और ठंडा होने में भी वह बहुत समय लेता है।

Q53. कारों के इंजनों को ठंडा रखने के लिए रेडिएटर (Radiators) में पानी का ही उपयोग क्यों किया जाता है?

(a) पानी मुफ़्त मिलता है

(b) पानी का घनत्व कम होता है

(c) पानी की विशिष्ट ऊष्मा उच्च होने के कारण वह इंजन की भयंकर गर्मी को बिना अपना तापमान ज्यादा बढ़ाए आसानी से सोख लेता है (High specific heat of water absorbs more heat)

(d) पानी इंजन को जंग से बचाता है

Ans. (c)

Solution: उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण पानी बहुत अधिक ऊष्मा को समाहित कर सकता है, जिससे वह इंजन को अत्यधिक गर्म होने से बचाने के लिए सबसे उत्तम कूलेंट (शीतलक) है।

Q54. रोगियों की सिकाई करने वाली रबर की बोतलों में पानी क्यों भरा जाता है, कोई अन्य तेल या द्रव क्यों नहीं?

(a) रबर पानी को पसंद करता है

(b) उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण पानी की बोतल बहुत देर तक गर्म बनी रहती है और लंबे समय तक सिकाई करती है (Water stays hot longer)

(c) तेल बहुत महँगा होता है

(d) पानी का रंग साफ होता है

Ans. (b)

Solution: पानी की विशिष्ट ऊष्मा अधिक होने से वह धीरे-धीरे ठंडा होता है, जिससे मरीजों को बार-बार गर्म पानी बदलने की जरूरत नहीं पड़ती।

Q55. समुद्र के किनारे की जलवायु (Weather) सालों भर लगभग एक समान और सुहावनी बनी रहती है, न ज्यादा गर्मी न ज्यादा ठंड। इसका मुख्य कारण क्या है?

(a) समुद्र का पानी नीला होना

(b) जल की उच्च विशिष्ट ऊष्मा के कारण समुद्र का पानी न तो जल्दी गर्म होता है और न जल्दी ठंडा होता है (Thermal buffering by ocean)

(c) वहां पेड़ बहुत होते हैं

(d) वहां चक्रवात आते रहते हैं

Ans. (b)

Solution: विशाल जलराशि (समुद्र) दिन में धूप की गर्मी सोखकर भी ज्यादा गर्म नहीं होती और रात में ठंडी नहीं होती। यह तटीय इलाकों के तापमान को नियंत्रित (बैलेंस) रखता है।

Q56. किसी पदार्थ की अवस्था परिवर्तन के समय (जैसे बर्फ से पानी बनते समय) दी जाने वाली वह ऊष्मा जो पदार्थ का तापमान नहीं बढ़ाती बल्कि केवल अणुओं के बीच के बंधनों को तोड़ती है, क्या कहलाती है?

(a) विशिष्ट ऊष्मा

(b) गुप्त ऊष्मा (Latent Heat)

(c) कार्य ऊर्जा

(d) तापीय प्रसार

Ans. (b)

Solution: अवस्था बदलते समय पदार्थ का तापमान स्थिर रहता है। दी जाने वाली ऊष्मा छिप जाती है (तापमान में नहीं दिखती), इसलिए इसे 'गुप्त ऊष्मा' कहते हैं।

Q57. $100^\circ\text{C}$ के उबलते हुए पानी की तुलना में $100^\circ\text{C}$ की भाप (Steam) से हमारा हाथ कहीं अधिक भयंकर रूप से जलता है। क्यों?

(a) भाप बहुत हल्की होती है

(b) भाप में वाष्पीकरण की प्रचुर गुप्त ऊष्मा (लगभग 540 कैलोरी/ग्राम अतिरिक्त ऊष्मा) निहित होती है (Steam contains hidden latent heat)

(c) उबलता पानी ठंडा होता है

(d) भाप रासायनिक क्रिया करती है

Ans. (b)

Solution: पानी को भाप में बदलने के लिए बहुत अधिक गुप्त ऊष्मा की जरूरत होती है। भले ही दोनों का तापमान $100^\circ\text{C}$ है, लेकिन भाप में वह छिपी हुई गुप्त ऊष्मा अतिरिक्त मौजूद होती है, जो त्वचा के संपर्क में आते ही भारी जलन पैदा करती है।

Q58. बर्फ के पिघलने की गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Fusion of Ice) का मान कितना होता है?

(a) 540 कैलोरी/ग्राम

(b) 80 कैलोरी/ग्राम (80 cal/g)

(c) 100 कैलोरी/ग्राम

(d) 1 कैलोरी/ग्राम

Ans. (b)

Solution: 0 डिग्री सेल्सियस की 1 ग्राम बर्फ को 0 डिग्री के पानी में पूरी तरह बदलने के लिए बाहर से 80 कैलोरी ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

Q59. पानी के वाष्पीकरण या भाप बनने की गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Vaporization) का मान लगभग कितना होता है?

(a) 80 कैलोरी/ग्राम

(b) 540 कैलोरी/ग्राम (या 536 कैलोरी/ग्राम)

(c) 100 कैलोरी/ग्राम

(d) 4200 जूल

Ans. (b)

Solution: $100^\circ\text{C}$ के 1 ग्राम उबलते पानी को भाप में बदलने के लिए लगभग 540 कैलोरी ऊष्मा सोखनी पड़ती है।

Q60. बर्फीले प्रदेशों में जब जमी हुई झील या बर्फ पिघलना शुरू होती है, तो आस-पास के वातावरण में अचानक भयंकर ठंड क्यों बढ़ जाती है?

(a) पिघलती बर्फ हवा को रोक देती है

(b) बर्फ पिघलने के लिए अपने आस-पास के वातावरण से भारी मात्रा में गुप्त ऊष्मा (80 कैलोरी/ग्राम) सोख लेती है जिससे हवा ठंडी हो जाती है (Absorbs heat from surroundings)

(c) पिघलते समय बर्फ से नाइट्रोजन निकलती है

(d) कोई परिवर्तन नहीं होता

Ans. (b)

Solution: बर्फ को पिघलने के लिए गर्मी चाहिए। वह यह गर्मी आस-पास के वातावरण और हवा से खींच लेती है, जिससे वातावरण का तापमान एकाएक गिर जाता है और कँपकँपी बढ़ जाती है।

Q61. किसी पदार्थ को दी गई ऊष्मा की मात्रा (Q), उसके द्रव्यमान (m) और तापांतर ($\Delta T$) के बीच संबंध का सही सूत्र क्या है?

(a) Q = m / (s x $\Delta T$)

(b) Q = m x s x $\Delta T$ (जहाँ s विशिष्ट ऊष्मा है)

(c) Q = m x L

(d) Q = s x $\Delta T$

Ans. (b)

Solution: आवश्यक ऊष्मा द्रव्यमान और तापांतर के गुणनफल के समानुपाती होती है, जिसे सूत्र Q = m·s·$\Delta T$ द्वारा दिया जाता है।

Q62. अवस्था परिवर्तन (जैसे बर्फ का पिघलना या पानी का भाप बनना) के समय आवश्यक ऊष्मा की मात्रा का सूत्र क्या होता है, जहाँ तापमान नहीं बदलता?

(a) Q = m x s x $\Delta T$

(b) Q = m x L (जहाँ L गुप्त ऊष्मा है)

(c) Q = m / L

(d) Q = L / m

Ans. (b)

Solution: चूंकि अवस्था परिवर्तन में तापांतर शून्य होता है, इसलिए ऊष्मा की गणना द्रव्यमान x गुप्त ऊष्मा (Q = m·L) द्वारा की जाती है।

Q63. ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम (First Law of Thermodynamics) मुख्य रूप से विज्ञान के किस महान संरक्षण सिद्धांत का रूप है?

(a) संवेग संरक्षण का

(b) ऊर्जा संरक्षण के नियम का (Law of Conservation of Energy)

(c) द्रव्यमान संरक्षण का

(d) आवेश संरक्षण का

Ans. (b)

Solution: प्रथम नियम के अनुसार, किसी निकाय को दी गई ऊष्मा (dQ) उसकी आंतरिक ऊर्जा को बढ़ाने (dU) और बाहरी कार्य करने (dW) के योग के बराबर होती है। यह पूरी तरह ऊर्जा संरक्षण को सिद्ध करता है।

Q64. रेफ्रिजरेटर या एयर कंडीशनर (AC) के कार्य करने का सिद्धांत ऊष्मागतिकी के किस नियम के व्यावहारिक अनुप्रयोग पर आधारित है?

(a) शून्यवें नियम पर

(b) प्रथम नियम पर

(c) द्वितीय नियम पर (Second Law of Thermodynamics)

(d) तृतीय नियम पर

Ans. (c)

Solution: द्वितीय नियम (क्लॉसियस के कथन) के अनुसार, ऊष्मा स्वतः ठंडी वस्तु से गर्म वस्तु की ओर नहीं जा सकती। इसके लिए बाहरी कार्य (कंप्रेसर द्वारा) करना पड़ता है, जो फ्रिज और AC का मुख्य सिद्धांत है।

Q65. बर्फ के दो टुकड़ों को आपस में जोड़कर जोर से दबाने पर वे चिपककर एक ठोस टुकड़ा क्यों बन जाते हैं?

(a) दबाने से बर्फ पिघलना बंद कर देती है

(b) दबाव बढ़ने पर बर्फ का गलनांक (Melting Point) घट जाता है और छोड़ते ही पानी पुनः जम जाता है (Regelation / पुनर्हिमायन)

(c) बर्फ में गोंद होती है

(d) दोनों के बीच घर्षण बढ़ जाता है

Ans. (b)

Solution: जब हम दबाते हैं, तो संपर्क सतह पर गलनांक घटने से थोड़ी बर्फ पिघलकर पानी बन जाती है। जैसे ही दबाव हटाते हैं, गलनांक वापस $0^\circ\text{C}$ पर आ जाता है और वह पानी तुरंत जमकर दोनों टुकड़ों को जोड़ देता है। इस क्रिया को पुनर्हिमायन कहते हैं।

Q66. पानी का घनत्व किस विशिष्ट तापमान पर सबसे अधिकतम होता है और उसका आयतन सबसे न्यूनतम होता है, जो पानी का असंगत व्यवहार है?

(a) $0^\circ\text{C}$ पर

(b) $4^\circ\text{C}$ पर (Maximum density at 4 degrees C)

(c) $100^\circ\text{C}$ पर

(d) $-4^\circ\text{C}$ पर

Ans. (b)

Solution: सामान्यतः गर्म करने पर वस्तुएं फैलती हैं, लेकिन पानी $0^\circ\text{C}$ से $4^\circ\text{C}$ तक गर्म करने पर सिकुड़ता है। $4^\circ\text{C}$ पर पानी का घनत्व सबसे अधिक (1000 kg/m^3) होता है। इसके बाद गर्म करने पर वह फैलता है।

Q67. अत्यधिक ठंड के दिनों में जब तालाबों या झीलों की ऊपरी सतह पर बर्फ जम जाती है, तब भी पानी के अंदर मछलियां और जलीय जीव कैसे जीवित बचे रहते हैं?

(a) मछलियां बर्फ के अंदर सांस ले सकती हैं

(b) पानी के असंगत व्यवहार के कारण झील की तली का पानी हमेशा $4^\circ\text{C}$ पर द्रव रूप में बना रहता है (Water at bottom stays at 4 degrees C)

(c) मछलियां सर्दियों में सो जाती हैं

(d) बर्फ जलीय जीवों को गर्मी देती है

Ans. (b)

Solution: ऊपरी सतह पर बर्फ ($0^\circ\text{C}$) जमने के बाद वह ऊष्मा की कुचालक बन जाती है। नीचे का पानी भारी होने के कारण $4^\circ\text{C}$ पर सुरक्षित बना रहता है, जिससे मछलियां आसानी से तैरती और जीवित रहती हैं।

Q68. सर्दियों में पानी के पाइप कभी-कभी अचानक फट जाते हैं। इसका मुख्य कारण पानी जमने पर आयतन में होने वाला क्या परिवर्तन है?

(a) पानी जमने पर सिकुड़ता है

(b) पानी जमने पर फैलता है अर्थात उसका आयतन बढ़ जाता है (Water expands on freezing)

(c) लोहे के पाइप छोटे हो जाते हैं

(d) पानी पाइप को खा जाता है

Ans. (b)

Solution: पानी का यह अनोखा गुण है कि जब वह बर्फ बनता है, तो उसका आयतन बढ़ जाता है (घनत्व घटता है)। बंद पाइप में बर्फ फैलने के लिए जगह न मिलने पर दीवारों पर भयंकर दबाव डालती है और पाइप फट जाते हैं।

Q69. विशिष्ट ऊष्मा का SI मात्रक निम्नलिखित में से कौन सा होता है?

(a) जूल/किग्रा

(b) जूल / (किग्रा-केल्विन) (J / kg-K)

(c) कैलोरी/ग्राम

(d) वाट/मीटर

Ans. (b)

Solution: सूत्र s = Q / (m·$\Delta T$) से विशिष्ट ऊष्मा का SI मात्रक जूल प्रति किलोग्राम प्रति केल्विन होता है।

Q70. किसी कुचालक या थर्मस में गैस को अचानक तेजी से दबाया (संपीड़ित) जाता है। बिना ऊष्मा बाहर गए होने वाले इस तीव्र परिवर्तन को क्या कहते हैं?

(a) समतापी परिवर्तन (Isothermal)

(b) रुद्धोष्म परिवर्तन (Adiabatic Process)

(c) समआयतनिक परिवर्तन

(d) समदाबीय परिवर्तन

Ans. (b)

Solution: जब कोई परिवर्तन इतनी तेजी से हो कि निकाय और वातावरण के बीच ऊष्मा का कोई आदान-प्रदान (dQ = 0) न हो सके, तो उसे रुद्धोष्म (Adiabatic) प्रक्रम कहते हैं (जैसे साइकिल के टायर का अचानक फटना)।

Q71. समतापी प्रक्रम (Isothermal Process) में पूरी प्रक्रिया के दौरान पदार्थ की कौन सी राशि हमेशा पूरी तरह स्थिर या नियत बनी रहती है?

(a) दाब

(b) आयतन

(c) तापमान (Temperature remains Constant)

(d) कुल ऊष्मा

Ans. (c)

Solution: समतापी शब्द का अर्थ ही है 'समान तापमान'। इस प्रक्रम में तापमान स्थिर रहता है और यह बहुत ही धीमी गति से होने वाली प्रक्रिया है।

Q72. साइकिल या कार के टायर के अचानक जोर से फटने पर उसमें से निकलने वाली हवा हमें ठंडी क्यों महसूस होती है?

(a) टायर के अंदर बर्फ जमी होती है

(b) अचानक फैलने के कारण हवा रुद्धोष्म प्रसार (Adiabatic Expansion) करती है और अपनी ही आंतरिक ऊर्जा खर्च करने से उसका तापमान गिर जाता है (Cooling due to adiabatic expansion)

(c) बाहरी हवा बहुत गर्म होती है

(d) टायर रबर का होता है

Ans. (b)

Solution: टायर फटना एक तीव्र रुद्धोष्म प्रक्रम है। हवा को बाहर फैलने के लिए समय नहीं मिलता, जिससे वह अपनी आंतरिक ऊष्मा का उपयोग करके कार्य करती है और स्वतः ठंडी हो जाती है।

Q73. ऊष्मागतिकी का कौन सा नियम यह बताता है कि किसी भी कुशल इंजन की कार्यक्षमता कभी भी 100% (पूर्णतः कुशल) नहीं हो सकती?

(a) शून्यवां नियम

(b) प्रथम नियम

(c) द्वितीय नियम (Second Law / Kelvin-Planck Statement)

(d) तृतीय नियम

Ans. (c)

Solution: केल्विन-प्लांक के कथन के अनुसार, ऐसा कोई इंजन बनाना असंभव है जो ली गई पूरी ऊष्मा को पूरी तरह कार्य में बदल दे। कुछ ऊष्मा हमेशा सिंक (वातावरण) को नष्ट करनी ही पड़ती है।

Q74. एक बंद कमरे में चल रहे रेफ्रिजरेटर (फ्रिज) के दरवाजे को यदि खुला छोड़ दिया जाए (Refrigerator door left open), तो कमरे के तापमान पर क्या प्रभाव पड़ेगा?

(a) कमरा पूरी तरह ठंडा (बर्फ जैसा) हो जाएगा

(b) कमरा धीरे-धीरे और गर्म हो जाएगा (Room will warm up)

(c) कमरे का तापमान स्थिर रहेगा

(d) कमरे की सारी हवा गायब हो जाएगी

Ans. (b)

Solution: फ्रिज कमरे से जितनी गर्मी खींचता है, कंप्रेसर के कार्य के कारण उससे कहीं अधिक ऊष्मा कमरे के पीछे के हिस्से से बाहर छोड़ देता है। अतः खुला रखने पर कमरा ठंडा होने के बजाय और गर्म हो जाएगा।

Q75. उबलते हुए पानी में नमक या कोई अन्य घुलनशील अशुद्धि मिलाने पर पानी के क्वथनांक (Boiling Point) पर क्या प्रभाव पड़ता है?

(a) क्वथनांक घट जाता है

(b) क्वथनांक बढ़ जाता है (Boiling Point Increases)

(c) पानी उबलना बंद करके बर्फ बन जाता है

(d) कोई प्रभाव नहीं पड़ता

Ans. (b)

Solution: अशुद्धि मिलाने पर द्रव का वाष्प दाब घट जाता है, जिससे उसे उबालने के लिए अधिक तापमान की जरूरत होती है। अर्थात क्वथनांक बढ़ जाता है (जैसे नमक वाले पानी में आलू जल्दी पकते हैं)।

Q76. किसी द्रव का उसके क्वथनांक (Boiling Point) से कम तापमान पर ही धीरे-धीरे सतह से भाप या वाष्प बनकर उड़ने की प्रक्रिया को क्या कहते हैं?

(a) उबलना (Boiling)

(b) वाष्पीकरण (Evaporation)

(c) संघनन

(d) ऊर्ध्वपातन

Ans. (b)

Solution: क्वथनांक पर पानी का उबलना पूरे द्रव में होता है, लेकिन वाष्पीकरण केवल सतह पर होता है और यह किसी भी तापमान पर (जैसे कपड़े सूखना) स्वतः चलता रहता है।

Q77. वाष्पीकरण की क्रिया के कारण हमेशा वातावरण या वस्तु पर क्या प्रभाव पड़ता है?

(a) अत्यधिक गर्मी पैदा होती है

(b) ठंडक या शीतलता उत्पन्न होती है (Evaporation causes Cooling)

(c) वस्तु का वजन बढ़ जाता है

(d) ध्वनि तरंगे उत्पन्न होती हैं

Ans. (b)

Solution: वाष्पीकरण के लिए सतह के कण अपनी ही वस्तु या आस-पास से ऊष्मा (गुप्त ऊष्मा) सोख लेते हैं। ऊष्मा के चले जाने से वह सतह ठंडी हो जाती है।

Q78. गर्मियों के दिनों में 'मिट्टी के घड़े' या मटके का पानी (Water in Earthen Pot) बहुत ठंडा क्यों हो जाता है?

(a) घड़े के अंदर बर्फ जमी होती है

(b) मिट्टी के घड़े के बारीक छिद्रों से पानी लगातार बाहर रिसता है और उसका वाष्पीकरण होने से अंदर का पानी ठंडा हो जाता है (Cooling by evaporation through pores)

(c) घड़ा धूप को सोख लेता है

(d) मिट्टी पानी को मीठा करती है

Ans. (b)

Solution: घड़े की दीवारों पर मौजूद हजारों सूक्ष्म छिद्रों से पानी बाहर आकर भाप बनता है। इस वाष्पीकरण के लिए आवश्यक गुप्त ऊष्मा घड़े के अंदर के पानी से ली जाती है, जिससे मटके का पानी शीतल हो जाता है।

Q79. तेज धूप वाले दिन या कसरत करने के बाद हमारे शरीर से निकलने वाले 'पसीने' (Sweat) का मुख्य जैविक कार्य क्या है?

(a) शरीर का पानी बाहर निकालना

(b) त्वचा को चमकाना

(c) पसीने के वाष्पीकरण द्वारा हमारे शरीर के तापमान को नियंत्रित और ठंडा बनाए रखना (To cool down body temperature)

(d) वजन कम करना

Ans. (c)

Solution: जब पसीना हवा के संपर्क में आकर सूखता (वाष्पीकृत होता) है, तो वह हमारे शरीर की अतिरिक्त गर्मी को खींच लेता है जिससे हमें शीतलता मिलती है और शरीर का तापमान संतुलित रहता है।

Q80. यदि हम अपनी हथेली पर थोड़ा सा 'एसीटोन', स्पिरिट या पेट्रोल रखें, तो हथेली पर बहुत तेज ठंडक महसूस होती है। इसका कारण क्या है?

(a) पेट्रोल बहुत ठंडा पदार्थ है

(b) ये अत्यधिक वाष्पशील द्रव हैं जो हथेली की ऊष्मा सोखकर तुरंत वाष्पीकृत हो जाते हैं (Absorbs body heat for rapid evaporation)

(c) पेट्रोल त्वचा को जला देता है

(d) हथेली का रक्त जम जाता है

Ans. (b)

Solution: स्पिरिट और एसीटोन का क्वथनांक बहुत कम होता है। हाथ पर रखते ही वे हमारे शरीर की गर्मी लेकर भयंकर तेजी से भाप बन जाते हैं, जिससे हथेली की ऊष्मा घटने से वहां तीव्र ठंडक लगती है।

Q81. गर्मियों में कूलर (Evaporative Cooler) सूखी और गर्म हवा में बहुत अच्छी ठंडक देता है, लेकिन बरसात के दिनों में (ह्यूमिडिटी/उमस होने पर) वह ठंडी हवा क्यों नहीं दे पाता?

(a) कूलर का पंप खराब हो जाता है

(b) बरसात में बिजली कम होती है

(c) हवा में आर्द्रता (नमी) अधिक होने के कारण वाष्पीकरण की दर बहुत धीमी हो जाती है (High humidity slows down evaporation)

(d) बरसात का पानी भारी होता है

Ans. (c)

Solution: वाष्पीकरण की गति हवा की शुष्कता पर निर्भर करती है। बरसात में हवा पहले से ही पानी की नमी से भरी होती है, जिससे कूलर की घास का पानी भाप नहीं बन पाता और कूलर केवल उमस पैदा करता है, ठंडक नहीं।

Q82. तेज हवा चलने पर भीगे हुए कपड़े छांव में भी जल्दी क्यों सूख जाते हैं?

(a) हवा कपड़ों को उड़ा देती है

(b) हवा चलने से वाष्पीकरण की दर बढ़ जाती है (Wind speed increases rate of evaporation)

(c) हवा में ऑक्सीजन अधिक होती है

(d) हवा कपड़ों को गर्म करती है

Ans. (b)

Solution: हवा की गति बढ़ने पर कपड़ों के आस-पास की नम हवा तुरंत हट जाती है और सूखी हवा आ जाती है, जिससे वाष्पीकरण तेजी से होने लगता है और कपड़े जल्दी सूखते हैं।

Q83. किसी द्रव के वाष्पीकरण की दर (Rate of Evaporation) निम्नलिखित में से किस कारक को बढ़ाने पर घट जाएगी?

(a) सतह का क्षेत्रफल बढ़ाने पर

(b) तापमान बढ़ाने पर

(c) वायु की आर्द्रता या नमी (Humidity) बढ़ाने पर

(d) हवा की गति बढ़ाने पर

Ans. (c)

Solution: क्षेत्रफल, तापमान और हवा की गति बढ़ाने से वाष्पीकरण तेज होता है। केवल वायुमंडल की आर्द्रता (नमी) बढ़ने से वाष्पीकरण की दर घटती है।

Q84. चाय को एक छोटे कप की तुलना में चौड़ी प्लेट বা सासर (Saucer) में डालकर पीना आसान और जल्दी क्यों होता है?

(a) प्लेट में चाय ज्यादा आती है

(b) चौड़ी सतह होने के कारण वाष्पीकरण का क्षेत्रफल बढ़ता है, जिससे चाय बहुत तेजी से ठंडी हो जाती है (Larger surface area speeds cooling)

(c) प्लेट में चाय सुंदर दिखती है

(d) कप ऊष्मा का सुचालक होता है

Ans. (b)

Solution: वाष्पीकरण एक सतही प्रक्रिया है। प्लेट का क्षेत्रफल कप से बहुत बड़ा होता है, जिससे वाष्पीकरण की गति तेज होने से चाय का तापमान तुरंत गिर जाता है।

Q85. उबलने (Boiling) और वाष्पीकरण (Evaporation) में सबसे मुख्य तकनीकी अंतर क्या है?

(a) उबलना केवल रात में होता है

(b) उबलना एक निश्चित क्वथनांक तापमान पर पूरे द्रव में होता है, जबकि वाष्पीकरण किसी भी तापमान पर केवल सतह पर होता है (Boiling is bulk phenomenon, evaporation is surface phenomenon)

(c) वाष्पीकरण में पानी गर्म नहीं होता

(d) दोनों में कोई अंतर नहीं है

Ans. (b)

Solution: उबलने के लिए पानी को निश्चित क्वथनांक ($100^\circ\text{C}$) तक पहुँचना जरूरी है और बुलबुले पूरे द्रव से उठते हैं। वाष्पीकरण ठंडे पानी में भी केवल ऊपरी सतह के अणुओं के बाहर हवा में जाने से होता रहता है।

Q86. किसी ठोस पदार्थ का बिना द्रव अवस्था में बदले सीधे ठोस से गैस या भाप में बदल जाना (जैसे कपूर का जलना) क्या कहलाता है?

(a) वाष्पीकरण

(b) संघनन

(c) ऊर्ध्वपातन (Sublimation)

(d) गलनांक

Ans. (c)

Solution: इस अनोखी प्रक्रिया को ऊर्ध्वपातन (Sublimation) कहते हैं। कपूर, आयोडीन, अमोनियम क्लोराइड (नौसादर) और सूखी बर्फ (थोस CO2) इसके प्रमुख उदाहरण हैं।

Q87. हवा में मौजूद जलवाष्प या भाप का ठंडा होकर पुनः पानी की बूंदों में बदल जाना (जैसे बादलों का बनना या गिलास के बाहर पानी जमा होना) क्या कहलाता है?

(a) वाष्पीकरण

(b) संघनन (Condensation)

(c) जमींदारी

(d) ऊर्ध्वपातन

Ans. (b)

Solution: गैस का द्रव में बदलना 'संघनन' कहलाता है। फ्रिज के ठंडे पानी के गिलास के बाहर हवा की नमी इसी क्रिया के कारण पानी की बूंदों के रूप में चिपक जाती है।

Q88. 'कैलोरी' (Calorie) निम्नलिखित में से किस भौतिक राशि के मापन की एक बहुत ही प्रसिद्ध पुरानी इकाई है?

(a) तापमान की

(b) ऊष्मा या ऊर्जा की (Heat / Energy)

(c) विशिष्ट घनत्व की

(d) शक्ति की

Ans. (b)

Solution: ऊष्मा को कैलोरी में मापा जाता है। 1 ग्राम शुद्ध पानी का तापमान 1 डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा को '1 कैलोरी' कहते हैं। (1 कैलोरी = लगभग 4.18 जूल)।

Q89. एक कैलोरी ऊष्मा का मान अंतर्राष्ट्रीय मानक मात्रक के अनुसार कितने जूल (Joule) के बराबर होता है?

(a) 100 जूल

(b) 4.18 जूल (4.18 Joules)

(c) 746 जूल

(d) 0.24 जूल

Ans. (b)

Solution: ऊष्मा और यांत्रिक कार्य के संबंध (J) के अनुसार 1 कैलोरी = 4.184 जूल (या लगभग 4.2 जूल) होता है।

Q90. ऊष्मागतिकी का तृतीय नियम (Third Law of Thermodynamics) मुख्य रूप से परम शून्य तापमान पर किस राशि के संबंध में सत्य कथन बताता है?

(a) आंतरिक ऊर्जा अनंत हो जाती है

(b) किसी भी शुद्ध क्रिस्टलीय पदार्थ की एंट्रॉपी (Disorder/Entropy) पूरी तरह शून्य हो जाती है (Entropy becomes zero at 0 K)

(c) गैस पिघल जाती है

(d) दाब बढ़ जाता है

Ans. (b)

Solution: तृतीय नियम के अनुसार परम शून्य ताप (0 केल्विन) पर पहुँचने पर पदार्थों की आणविक अव्यवस्था या एंट्रॉपी का मान न्यूनतम यानी शून्य हो जाता है। व्यावहारिक रूप से इस ताप तक पहुँचना असंभव है।

Q91. रेफ्रिजरेटर के अंदर का तापमान सामान्यतः कितने डिग्री सेल्सियस के बीच सुरक्षित रखा जाता है ताकि बैक्टीरिया निष्क्रिय रहें और भोजन खराब न हो?

(a) $0^\circ\text{C}$ से नीचे

(b) $3^\circ\text{C}$ से $5^\circ\text{C}$ के बीच (3 to 5 degrees C)

(c) $20^\circ\text{C}$ पर

(d) $100^\circ\text{C}$ पर

Ans. (b)

Solution: फ्रिज के मुख्य हिस्से का मानक सुरक्षित तापमान 3 से 5 डिग्री सेल्सियस ($36-41^\circ\text{F}$) होता है। इससे नीचे चीजें जम सकती हैं और ऊपर रखने पर कीटाणु सक्रिय हो सकते हैं।

Q92. ऊष्मागतिकी में 'एंट्रॉपी' (Entropy) शब्द का क्या अर्थ होता है, यह क्या मापती है?

(a) वस्तु की कुल गति

(b) किसी निकाय या प्रणाली की अव्यवस्था या यादृच्छिकता की माप (Measure of disorder or randomness)

(c) कुल संचित पानी

(d) इंजन की लंबाई

Ans. (b)

Solution: एंट्रॉपी ब्रह्मांड या किसी बंद सिस्टम की अव्यवस्था को मापती है। स्वतः होने वाले प्रक्रमों में ब्रह्मांड की एंट्रॉपी हमेशा लगातार बढ़ रही है।

Q93. आदर्श गैस समीकरण $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$ में प्रयुक्त 'R' को क्या कहा जाता है?

(a) रेनॉल्ड्स संख्या

(b) सार्वत्रिक गैस नियतांक (Universal Gas Constant)

(c) रेडबर्ग स्थिरांक

(d) प्रतिरोध

Ans. (b)

Solution: 'R' को सार्वत्रिक गैस नियतांक कहते हैं, जिसका मान सभी आदर्श गैसों के लिए समान ($8.31 \text{ J/mol}\cdot\text{K}$) होता है।

Q94. मानव त्वचा पर उच्च आर्द्रता या उमस (High Humidity) के दिनों में बहुत अधिक बेचैनी और चिपचिपापन क्यों महसूस होता है?

(a) हवा हमारे शरीर को खींचती है

(b) हवा में नमी अधिक होने से हमारे शरीर का पसीना भाप बनकर सूख नहीं पाता (Sweat doesn't evaporate)

(c) उमस में वायुदाब शून्य होता है

(d) त्वचा का रंग बदल जाता है

Ans. (b)

Solution: उमस के दिनों में हवा में पहले से ही जलवाष्प भरा होता है जिससे पसीने का वाष्पीकरण रुक जाता है। पसीना न सूखने के कारण शरीर अपनी गर्मी बाहर नहीं निकाल पाता और हमें भयंकर चिपचिपी गर्मी लगती है।

Q95. सूखी बर्फ या 'ड्राई आइस' (Dry Ice) वास्तव में क्या होती है, जो बिना पिघले सीधे गैस में बदल जाती है?

(a) जमी हुई ऑक्सीजन

(b) ठोस कार्बन डाइऑक्साइड (Solid Carbon Dioxide)

(c) अत्यधिक ठंडा पानी

(d) नाइट्रोजन का ठोस रूप

Ans. (b)

Solution: ठोस कार्बन डाइऑक्साइड ($-\text{78.5}^\circ\text{C}$ पर) को शुष्क बर्फ कहते हैं। यह ऊर्ध्वपातन के गुण के कारण बिना द्रव बने सीधे धुएँ (गैस) में बदल जाती है और अत्यधिक ठंडक पैदा करती है।

Q96. खाना पकाने वाली एलपीजी (LPG) गैस सिलेंडर से गैस लीक होने पर जो भयंकर तीखी गंध आती है, वह किस गैस या रसायन की मिलावट के कारण होती है, क्योंकि एलपीजी स्वतः गंधहीन होती है?

(a) मीथेन के कारण

(b) इथाइल मरकैप्टन (Ethyl Mercaptan / सल्फर यौगिक)

(c) कार्बन मोनोऑक्साइड

(d) क्लोरिन

Ans. (b)

Solution: सुरक्षा के दृष्टिकोण से एलपीजी (प्रोपेन + ब्यूटेन) में इथाइल मरकैप्टन नामक तीखी गंध वाला सल्फर रसायन मिलाया जाता है ताकि लीक होने पर तुरंत पता चल सके और बड़ा हादसा होने से रुक जाए।

Q97. तारों और सूर्य की असीमित भयंकर ऊर्जा का मुख्य मूल स्रोत क्या है, जहाँ हाइड्रोजन के नाभिक आपस में जुड़ते हैं?

(a) नाभिकीय विखंडन (Nuclear Fission)

(b) नाभिकीय संलयन (Nuclear Fusion)

(c) कोयले का जलना

(d) रासायनिक विस्फोट

Ans. (b)

Solution: सूर्य के केंद्र में अत्यधिक ऊंचे दाब और ताप पर हाइड्रोजन के छोटे नाभिक मिलकर हीलियम का बड़ा नाभिक बनाते हैं। इस 'नाभिकीय संलयन' क्रिया से अपार ऊष्मा मुक्त होती है।

Q98. वाष्पीकरण की दर को बढ़ाने के लिए निम्नलिखित में से कौन सा उपाय सबसे उत्तम है?

(a) द्रव को बंद ढक्कन में रखना

(b) द्रव का सतही क्षेत्रफल और तापमान दोनों बढ़ाना (Increase surface area & temperature)

(c) द्रव को अंधेरे कमरे में रखना

(d) द्रव में नमक मिलाना

Ans. (b)

Solution: सतह बड़ी होने पर अधिक अणु बाहर जा पाते हैं और तापमान बढ़ने पर अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, जिससे वाष्पीकरण बहुत तेज हो जाता है।

Q99. तापीय संतुलन या ऊष्मीय साम्यावस्था (Thermal Equilibrium) का क्या अर्थ होता है?

(a) दोनों वस्तुओं का भार समान होना

(b) दो या दो से अधिक संपर्क में रखी वस्तुओं का तापमान बिल्कुल समान होना जिससे ऊष्मा का प्रवाह रुक जाए (Same temperature, no net heat flow)

(c) वस्तुओं का रंग एक जैसा होना

(d) दोनों का आयतन बराबर होना

Ans. (b)

Solution: जब दो वस्तुएं एक ही तापमान पर आ जाती हैं, तो उनके बीच नेट ऊष्मा का लेन-देन बंद हो जाता है। इस स्थिति को ऊष्मीय साम्यावस्था कहते हैं।

Q100. ऊष्मा का विमीय सूत्र निम्नलिखित में से किस भौतिक राशि के विमीय सूत्र के पूरी तरह समान होता है?

(a) बल के

(b) कार्य और ऊर्जा के (Same as Work & Energy: [M1 L2 T-2])

(c) शक्ति के

(d) दाब के

Ans. (b)

Solution: चूंकि ऊष्मा भी ऊर्जा का ही एक रूप है, इसलिए इसका विमीय सूत्र कार्य और ऊर्जा के समान [M1 L2 T-2] होता है और इसका SI मात्रक जूल होता है।