ऊष्मा स्थानांतरण से संबंधित प्रश्नों के 5 उदाहरण
1. समान आकार की लेकिन अलग-अलग प्रकार की धातुओं से बनी दो छड़ें P और Q नीचे दिए गए चित्र में दर्शाए अनुसार जुड़ी हुई हैं। यदि P का ऊष्मीय चालन गुणांक Q के ऊष्मीय चालन गुणांक का दोगुना है, तो P और Q की सीमा पर तापमान क्या होगा?
एक 600 oC
बी. 200 डिग्री सेल्सियस
सी. 100 डिग्री सेल्सियस
डी. 90 ओ सी
ई. 60 ओ सी
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
दो छड़ें P और Q का आकार समान है।
ऊष्मीय चालन गुणांक P, ऊष्मीय चालन गुणांक Q का दुगुना होता है।
छड़ P के सिरे का तापमान 90 ° है , छड़ Q के सिरे का तापमान 0 ° है और छड़ P और Q के बीच का तापमान T है।
प्रश्न: सीमा तल P और Q पर तापमान
उत्तर :
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर का सूत्र :
विवरण: Q/t = ऊष्मा स्थानांतरण दर, k = तापीय चालकता, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, T 1 = उच्च तापमान, T 2 = निम्न तापमान, l = वस्तु की लंबाई।
दो छड़ें P और Q समान आकार की हैं, इसलिए समीकरण से पृष्ठीय क्षेत्रफल (A) और लंबाई (l) हट जाती हैं। उपरोक्त समीकरण इस प्रकार परिवर्तित हो जाता है:
ऊष्मीय चालन गुणांक P, ऊष्मीय चालन गुणांक Q का दुगुना है। उपरोक्त समीकरण इस प्रकार परिवर्तित हो जाता है:
छड़ P के सिरे का तापमान 90 °C है , छड़ Q के सिरे का तापमान 0 °C है और छड़ों P और Q के बीच का तापमान T है। उपरोक्त समीकरण इस प्रकार परिवर्तित हो जाता है:
सीमा तल P और Q पर तापमान 60 डिग्री सेल्सियस है।
सही उत्तर E है।
2. छड़ A और B का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल और लंबाई समान है। यदि छड़ A का चालकता गुणांक छड़ B के चालकता गुणांक का 1/4 गुना है, तो दोनों को एक सिरे से गर्म किया जाता है और दोनों में तापमान परिवर्तन समान होता है। तो छड़ A और छड़ B की ऊष्मा स्थानांतरण दर का अनुपात क्या होगा?
ए. 1 : 4
बी. 1 : 2
सी. 1 : 1
डी. 2 : 1
ई. 4 : 1
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
छड़ A का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A) = छड़ B का अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल (A)
छड़ A की लंबाई (l) = छड़ B की लंबाई (l)
छड़ A का चालकता गुणांक (k) = छड़ B के चालकता गुणांक का 1/4 गुना (1/4 k)
छड़ A के तापमान में परिवर्तन (ΔT) = छड़ B के तापमान में परिवर्तन (ΔT)
रॉड A और रॉड B की ऊष्मा स्थानांतरण गति की तुलना आवश्यक है।
उत्तर :
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर का सूत्र:
विवरण: Q/t = ऊष्मा स्थानांतरण दर, k = तापीय चालकता, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, T 2 = उच्च तापमान, T 1 = निम्न तापमान, l = वस्तु की लंबाई।
अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल समान है, छड़ की लंबाई समान है, तापमान में परिवर्तन समान है।
सही उत्तर E है।
3. समान आकार की दो धातु की छड़ें A और B का चालकता गुणांक क्रमशः 2k और k है।
दोनों आपस में जुड़े हुए हैं और उनके स्वतंत्र सिरों को चित्र में दिखाए अनुसार तापमान के संपर्क में लाया जाता है।
धातु जोड़ A और B पर तापमान (T) है...
ए. 80 ओ सी
बी. 100 डिग्री सेल्सियस
सी. 120 डिग्री सेल्सियस
डी. 150 ओ सी
ई. 160 ओ सी
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
दो धातु की छड़ें A और B एक ही आकार की हैं।
धातु A का चालकता गुणांक = 2k
धातु चालकता गुणांक B = k
धातु की नोक A का तापमान = 210 ° C
धातु की नोक B का तापमान = 30 ° C
धातु जोड़ों A और B पर तापमान (T) ज्ञात करना है।
उत्तर :
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर का सूत्र :
विवरण: Q/t = ऊष्मा स्थानांतरण दर, k = तापीय चालकता, A = पृष्ठीय क्षेत्रफल, T 1 -T 2 = तापमान परिवर्तन, l = छड़ की लंबाई
दो धातु की छड़ें A और B समान आकार की हैं, इसलिए समीकरण से छड़ों के पृष्ठीय क्षेत्रफल (A) और लंबाई (l) को हटा दिया जाता है।
सही उत्तर है डी.
4. समान लंबाई और अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाली दो चालक छड़ों को नीचे दिए गए चित्र में दर्शाए अनुसार आपस में जोड़ा गया है। दूसरी चालक छड़ का ऊष्मीय चालन गुणांक पहली छड़ के ऊष्मीय चालन गुणांक का 2 गुना है। यदि पहली छड़ को इस प्रकार गर्म किया जाए कि T₁ = 100 ° C और T₂ = 25 ° C हो जाए, तो जोड़ पर तापमान (T) क्या होगा?
एक 30 oC
बी. 35 डिग्री सेल्सियस
सी. 40 डिग्री सेल्सियस
डी. 45 ओ सी
ई. 50 ओ सी
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
दो धातु की छड़ें A और B एक ही आकार की हैं।
छड़ का चालन गुणांक I = k
छड़ II का चालकता गुणांक = 2k
छड़ के सिरे का तापमान I = 100 ° C
छड़ के सिरे II का तापमान = 25 ° C
पूछा गया: छड़ I और II के जोड़ों पर तापमान
उत्तर :
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण की दर का सूत्र:
विवरण: Q/t = ऊष्मा स्थानांतरण दर, k = तापीय चालकता, A = पृष्ठीय क्षेत्रफल, T 1 -T 2 = तापमान परिवर्तन, l = छड़ की लंबाई
दो धातु की छड़ें A और B समान आकार की हैं, इसलिए समीकरण से छड़ों के पृष्ठीय क्षेत्रफल (A) और लंबाई (l) को हटा दिया जाता है।
सही जवाब सी है।
5. समान लंबाई और अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाली तीन अलग-अलग धातु की छड़ें A, B और C एक दूसरे से जुड़ी हुई हैं, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
उच्च चालकता 4 kA = 2 kB = केC और टी1 = 100oसी और टी4 = 20oफिर तापमान T2 और टी3 है…
ए. टी 2 = 54,26 डिग्री सेल्सियस, टी 3 = 31,4 डिग्री सेल्सियस
बी. टी 2 = 31,4 डिग्री सेल्सियस, टी 3 = 54,26 डिग्री सेल्सियस
तापमान (T 2) = 32,4 ° C, तापमान (T 3) = 54,26 ° C
डी. टी 2 = 56,26 डिग्री सेल्सियस, टी 3 = 31,4 डिग्री सेल्सियस
E. T 2 = 54,26 o C, T 3 = 30,4 o C
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
T 1 = 100 o C
टी 4 = 20 डिग्री सेल्सियस
4 k A = 2 k B = k C
यदि k C = 4, k B = 2, k A = 1
पूछा गया: टी 2 और टी 3
उत्तर :
चालन द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण का सूत्र:
टिप्पणी:
Q/t = ऊष्मा स्थानांतरण दर, k = तापीय चालकता, A = अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, T 1 = प्रारंभिक तापमान, T 2 = अंतिम तापमान, l = छड़ की लंबाई।
लंबाई (l) और अनुप्रस्थ काट का क्षेत्रफल (A) बराबर हैं, इसलिए इन्हें समीकरण से हटा दिया जाता है।
तापमान की गणना करने के लिए इस समीकरण का उपयोग करें।
धातु की छड़ें A और B पर विचार करें।
धातु की छड़ें B और C पर विचार करें।
समीकरण 1 और समीकरण 2 को हटा दें:
समीकरण 1 का उपयोग करके T 2 की गणना करें:
सही जवाब क है।
प्रश्न का स्रोत:
सीनियर हाई स्कूल/व्यावसायिक हाई स्कूल के लिए राष्ट्रीय परीक्षा भौतिकी प्रश्न
