Thermodynamic processes MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Thermodynamic processes - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर विकल्प 4 है) अर्थात A और B दोनों असत्य हैं

अवधारणा:

• रुद्धोष्म प्रसार : रुद्धोष्म प्रक्रम वह होता है जिसमें निकाय और उसके परिवेश के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है। यह गैस के संपीड़न का कारण बनता है।
• यहाँ गैस पर किए गए आंतरिक कार्य के कारण आयतन में परिवर्तन होता है।

         अतः किया गया कार्य ऋणात्मक है।

व्याख्या:

• रुद्धोष्म प्रक्रम में ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है। कथन B गलत है।

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से, ΔU = Q - W

• रुद्धोष्म प्रक्रम में, ऊष्मा का आदान-प्रदान शून्य होगा

गैस द्वारा किया गया कार्य निम्न द्वारा दिया जाता है:

W = P × ΔV

जहाँ P दाब है और ΔV गैस के आयतन में परिवर्तन है।

• रुद्धोष्म प्रसार के दौरान, आयतन बढ़ता है, और इस प्रकार, किया गया कार्य बढ़ता है।
• इसलिए, इसकी आंतरिक ऊर्जा ΔU कम होगी। चूँकि आंतरिक ऊर्जा तापमान का एक मापन है, रुद्धोष्म प्रसार के दौरान तापमान कम हो जाता है। कथन A गलत है।

अत: दोनों कथन असत्य हैं।

संकल्पना:

• ऊष्मागतिकी विज्ञान की वह शाखा है, जो किसी प्रणाली में या प्रणालियों के बीच ऊष्मा, कार्य और तापमान के रूप में ऊर्जा स्थानांतरण के अध्ययन से संबंधित है।
• ऊष्मागतिकी प्रक्रम चार प्रकार की होती हैं:

समदाबी प्रक्रम : वह प्रक्रम जिसमें प्रणाली का दाब नियत रहता है, समदाबी प्रक्रम कहलाती है।

सम-आयतनी प्रक्रम: जिस प्रक्रम में प्रणाली का आयतन नियत रहता है, उसे सम-आयतनी प्रक्रम कहा जाता है।

समतापी प्रक्रम: वह प्रक्रम जिसमें प्रणाली का तापमान नियत रहता है, समतापी प्रक्रम कहलाती है।

रुद्धोष्म प्रक्रम: जिस प्रक्रम में प्रणाली और परिवेश के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है, उसे रुद्धोष्म प्रक्रम कहा जाता है।

व्याख्या:

दर्शाए गए वक्र और उनके संगत प्रक्रम निम्न प्रकार हैं:

1: सम-आयतनी 

2: रुद्धोष्म

3: समतापी

4: समदाबी

अतः विकल्प 3 सही है।

गणना:

\(\frac{\mathrm{P}_{1}}{\mathrm{~T}_{1}}=\frac{\mathrm{P}_{2}}{\mathrm{T}_{2}}\)

\(\frac{\mathrm{P}}{300}=\frac{2 \mathrm{P}}{\mathrm{T}_{2}} \)

T₂ = 600 K

T₂ = 327°C

परिकलन:

\(\mathrm{W}=\frac{1}{2} \pi \mathrm{R}^{2}\)

= \(\frac{1}{2} \times \pi \times\left(\frac{200}{2} \times 10^{3}\right) \times \frac{200}{2} \times 10^{-6}\)

= \(\frac{10 \pi}{2}=5 \pi \mathrm{~J}\)

गणना:

\(γ=\frac{3}{2}\)

Tv^γ–1 = C

\(273 \mathrm{~V}_{0}^{0.5}=\mathrm{T}\left(\frac{\mathrm{~V}_{0}}{4}\right)^{0.5}\)

T = 273 × 2 = 546

∴ ΔT = 273 k

अवधारणा:

व्याख्या:

• एक स्थिरोष्म प्रक्रिया में, प्रणाली और परिवेश के बीच कोई ऊष्मा नहीं बहती है। तो विकल्प 3 सही है।

सही उत्तर विकल्प 2) है अर्थात 100 J

अवधारणा:

• एक स्थिरोष्म प्रक्रिया वह है जहां प्रणाली और वातावरण के बीच कोई उष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है।
• ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम: इस नियम के अनुसार ऊर्जा न तो बनाई जा सकती है और न ही नष्ट क जा सकती है; ऊर्जा को केवल एक रूप से दूसरे रूप में स्थानांतरित या परिवर्तित किया जा सकता है।
  • ऊष्मागतिकी संतुलन में एक प्रणाली के लिए, आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन प्रणाली के उष्मा हस्तांतरण और उस पर किए गए कार्य के अंतर के बराबर है। यह इस प्रकार है-

​ΔU = Q - W

जहां जहाँ ΔU आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन है, Q प्रणाली में उष्मा का आदान-प्रदान है और W ऊष्मागतिकी प्रक्रिया के दौरान किया जाने वाला कार्य है।

व्याख्या:

मान लीजिये:

आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन, ΔU = -100 J

चूँकि यह एक स्थिरोष्म प्रक्रिया है, आदान प्रदान की गई ऊष्मा शून्य होगी । ⇒ Q = 0

​ΔU = Q - W

-100 = 0 - W

किया गया कार्य, W = 100 J

अवधारणा:

• ऊष्मागतिकी का पहला नियम ऊर्जा के संरक्षण के नियम का पुनर्स्थापन है। इसके अनुसार ऊर्जा एक पृथक प्रणाली में निर्मित या नष्ट नहीं की जा सकती है; ऊर्जा को केवल एक रूप से दूसरे रूप में स्थानांतरित या परिवर्तित किया जा सकता है।
• जब तापीय ऊर्जा एक ऊष्मागतिकी प्रणाली या किसी मशीन द्वारा आपूर्ति की जाती है: दो चीजें हो सकती हैं:
  • प्रणाली या मशीन की आंतरिक ऊर्जा बदल सकती है।
  • प्रणाली कुछ बाह्य कार्य कर सकती है।
•  ऊष्मागतिकी के पहले नियम के अनुसार:

ΔQ = ΔW + ΔU

• इसका मतलब है कि किया गया कार्य आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है और आंतरिक ऊर्जा एक बिंदु फलन या अवस्था फलन है।
• दो दिए गए छोर अवस्थाओं के बीच एक स्थिरोष्म प्रक्रिया में किया गया कार्य केवल छोर अवस्थाओं पर निर्भर करता है।

जहां ΔQ = प्रणाली को दी गई ऊष्मा

ΔW = प्रणाली द्वारा किया गया कार्य

ΔU = प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन

व्याख्या:

स्थिरोष्म प्रक्रिया के लिए ΔQ = 0.

अर्थात  0 = ΔU + ΔW

⇒ ΔU = - ΔW =  U1 - U2

इसलिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम के अनुसार प्रणाली द्वारा किया गया कार्य पूरी तरह से प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन पर निर्भर करता है।

अवधारणा:

समतापीय प्रक्रिया:

• जब एक उष्मागतिकी प्रणाली भौतिक परिवर्तन से इस प्रकार गुजरती है जिससे इसका तापमान स्थिर रहता है, तो परिवर्तन को समतापीय परिवर्तन के रूप में जाना जाता है

⇒ T = स्थिरांक

स्थिरोष्म प्रक्रिया: 

• जब एक उष्मागतिकी प्रणाली भौतिक परिवर्तन से इस प्रकार गुजरती है जिससे प्रणाली और वायुमंडल के बीच ऊष्मा का कोई स्थानांतरण नहीं होता है, तो इस प्रक्रिया को स्थिरोष्म प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है।

⇒ PVγ = स्थिरांक

व्याख्या:

• हम जानते हैं कि उष्मागतिकी प्रक्रिया में किया गया कार्य PV वक्र के तहत के क्षेत्रफल के बराबर होता है ।
• चूंकि स्थिरोष्म प्रक्रिया का ढलान समतापीय प्रक्रिया से अधिक है, इसलिए रुद्धोष्म प्रक्रिया के लिए P-V वक्र के तहत क्षेत्र प्रारंभिक स्थिति और अंतिम मात्रा समान होने पर समतापीय प्रक्रिया से कम होगा।
• अत: समतापीय प्रक्रिया में किया गया कार्य स्थिरोष्म प्रक्रिया से अधिक होगा। अत: विकल्प 2 सही है।

संकल्पना:

• वाष्पन एक तरल में उसके क्वथनांक से नीचे के किसी भी तापमान पर वाष्प में परिवर्तन की घटना है।
• वाष्पन की दर निर्भर करती है-

1. सतही क्षेत्रफल 
2. तापमान
3. आर्द्रता 
4. वायु की चाल  

व्याख्या:

सतही क्षेत्रफल:

• यदि सतही क्षेत्रफल बढ़ता है, तो वाष्पन दर बढ़ जाती है, और सतही क्षेत्रफल में कमी के साथ घट जाती है।
• इसका अर्थ है कि सतही क्षेत्रफल वाष्पन की दर के सीधे आनुपातिक है।

तापमान:

• तापमान में वृद्धि के साथ, अधिक संख्या में कणों को वाष्प अवस्था में जाने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा मिलती है।
• तापमान में वृद्धि के साथ, वाष्पन दर बढ़ जाती है और तापमान में कमी के साथ घट जाती है।
• इसका अर्थ है कि तापमान वाष्पीकरण की दर के सीधे आनुपातिक है।

आर्द्रता:

• आर्द्रता वायु में मौजूद जलवाष्प की मात्रा है।
• यदि वायु में जल की मात्रा पहले से अधिक है, तो वाष्पन दर कम हो जाती है।
• इसका अर्थ है कि आर्द्रता वाष्पन दर के व्युत्क्रमानुपातिक है।

वायु की चाल:  

• यदि वायु की चाल  बढ़ जाती है, तो वाष्पन दर बढ़ जाती है और वायु की चाल में कमी के साथ घट जाती है।
• इसका अर्थ है कि वायु की गति वाष्पन दर के सीधे आनुपातिक है।

इस प्रकार, सही उत्तर आर्द्रता है।

Key Points

• वाष्पन शीतलन का कारण बनता है।
• वाष्पन की गुप्त ऊष्मा वह ऊष्मा ऊर्जा है जो वायुमंडलीय दाब पर 1 किग्रा द्रव को उसके क्वथनांक पर गैस में बदलने के लिए आवश्यक होती है।

अवधारणा:

•  सम-तापीय: एक प्रणाली में ऊष्मागतिकी प्रक्रम, जिसके दौरान तापमान स्थिर रहता है, को  सम-तापीय प्रक्रम कहा जाता है।

ΔT = 0

• समआयतनिक: किसी प्रणाली की ऊष्मागतिकी प्रक्रिया, जिसके दौरान आयतन स्थिर रहता है, समआयतनिक प्रक्रिया कहलाती है।

ΔV = 0

• समदाबी: एक प्रणाली की ऊष्मागतिकी प्रक्रिया, जिसके दौरान दबाव स्थिर रहता है, समदाबी प्रक्रिया कहलाती है।

ΔP = 0

• स्थिरोष्म: एक प्रणाली की ऊष्मागतिकी प्रक्रिया, जिसके दौरान ऊष्मागतिकी प्रणालियों के बीच कोई ऊष्मा या आयतन का स्थानांतरण नहीं होता है, एक स्थिरोष्म प्रक्रिया कहलाती है।

ΔQ =0

• अधिकांश तीव्र प्रक्रियाएं स्थिरोष्म हैं।

व्याख्या:

• कोई भी प्रक्रिया जो स्थिरोष्म है वह इतनी तेज होनी चाहिए कि प्रणाली और उसके आस-पास कोई ऊष्मा हस्तांतरण ना हो ।
•  जब साईकिल का टायर अचानक फट जाता है, तो यह प्रक्रिया तुरंत होती है।
• इसके कारण अंदर के तापमान में कमी आती है। तो, टायर के बाहर उच्च तापमान वाली हवा उसमें ऊष्मा स्थानांतरित करेगी।
• यह ऊष्मा हस्तांतरण बहुत तेजी से नही हुआ है,जितना टायर का विस्तार हुआ था, जो बहुत तीव्र था ।
• फटने के बाद ऊष्मा हस्तांतरण होता है, जिसके कारण वास्तविक प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा का लगभग कोई आदान-प्रदान नहीं हुआ है।
•  तो हम कह सकते हैं कि अचानक साईकिल टायर फटने की प्रक्रिया स्थिरोष्म है। इसलिए सही उत्तर विकल्प 2 है।

अवधारणा :

बॉयल का नियम: 

• एक नियत तापमान पर एक आदर्श गैस के दिए गए द्रव्यमान के लिए, गैस का आयतन इसके दाब के व्युत्क्रमानुपाती है।

अर्थात् \(\Rightarrow \frac{{{P_1}}}{{{P_2}}}\; = \;\frac{{{V_2}}}{{{V_1}}}\;\)

अथवा PV = नियतांक
⇒ P1V1 = P2V2

• चूंकि तापमान सम-तापीय प्रक्रिया में स्थिर रहता है, इसलिए बॉयल का नियम एक आदर्श गैस सम-तापीय परिवर्तनों के लिए वैध है।

व्याख्या:

• ऊपर से यह स्पष्ट है कि, बॉयल नियम में तापमान स्थिर रहता है। इसलिए विकल्प 2 (तापमान) नियत है।

अवधारणा :

व्याख्या:

• ऊपर से, यह स्पष्ट है कि एक स्थिरोष्म प्रक्रिया में प्रणाली और परिवेश के बीच ऊष्मा का आदान-प्रदान नहीं होता है । इसलिए विकल्प 2 सही है।

संकल्पना:

​उष्मागतिकी का पहला नियम:

• ​उष्मागतिकी का पहला नियम कहता है कि एक प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन परिवेश के साथ आदान-प्रदान की गई ऊष्मा के योग और प्रणाली पर आसपास के द्वारा किए गए कार्य की मात्रा के बराबर है।

⇒ Q = W + ΔU

जहाँ U = प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा, Q = ऊष्मा की मात्रा, और W = किया गया कार्य

समआयतनिक प्रक्रिया:

• यदि ​उष्मागतिकी प्रक्रिया को स्थिर मात्रा में किया जाता है तो इसे समआयतनिक प्रक्रिया कहा जाता है।
• इस प्रक्रिया में आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन आपूर्ति या अस्वीकार की गई ऊष्मा के बराबर है।
• इस प्रक्रिया में किया गया कार्य शून्य होता है।

⇒ q = ΔU

गणना:

दिया गया है Q = 220 J

• यदि थर्मोडायनामिक प्रक्रिया को स्थिर मात्रा में किया जाता है तो इसे समआयतनिक प्रक्रिया कहा जाता है।
• इस प्रक्रिया में आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन आपूर्ति या अस्वीकार की गई ऊष्मा के बराबर है।
• इस प्रक्रिया में किया गया कार्य शून्य है।

तो आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के रूप में दिया जाता है,

⇒ Q = ΔU = 220 J

• अतः विकल्प 1 सही है।

सही उत्तर विकल्प 1 है) अर्थात स्वतंत्र प्रसार

अवधारणा:

गैस द्वारा किया गया कार्य निम्न है:

W = P × ΔV

जहां P दबाव है और ΔV गैस के आयतन में परिवर्तन है।

व्याख्या:

• गैस द्वारा किया गया कार्य आयतन में परिवर्तन पर निर्भर करता है।
• चूंकि स्वतंत्र प्रसार के दौरान आयतन में कोई परिवर्तन नहीं होता है, इसलिए किया गया कार्य शून्य है।