पाठ ९ ताप
तलका प्रश्नको सही विकल्प छान्नुहोस् :
कुन विवरणले तापलाई जनाउँछ ?
(अ) अणुहरूको कुल गति शक्ति
(आ) अणुहरूको औसत गति शक्ति
(इ) अणुहरूको गति शक्ति र स्थिति शक्तिको योग
(ई) अणुहरूको औसत गति शक्तिको अन्तरले प्रसारण हुने शक्ति
वस्तुलाई तताउँदा त्यसको आयतन बढ्नुलाई कुन आधारमा व्याख्या गर्न सकिन्छ ?
पदार्थको विशिष्ट ताप धारण क्षमता तलका मध्ये कुनमा निर्भर गर्दछ ?
(अ) पदार्थको पिण्ड
(आ) पदार्थको आयतन
(इ) पदार्थको तापक्रम
(ई) पदार्थको प्रकृति
पानीको उच्च विशिष्ट ताप धारण क्षमताको असर कुन हो ?
(अ) तटीय क्षेत्रमा दिउँसोको समय समुद्रको पानी जमिनभन्दा चाँडो तात्छ ।
(आ) तटीय क्षेत्रमा रातीको समय समुद्रको पानी जमिनभन्दा चाँडो चिसिन्छ ।
(इ) तटीय क्षेत्रमा दिउँसोको समय जमिन समुद्रको पानीभन्दा ढिलो तात्छ ।
(ई) तटीय क्षेत्रमा रातीको समय जमिन समुद्रको पानीभन्दा चाँडो चिसिन्छ ।
मोटो पाइपलाई साँघुरो पाइपमा छिराउनका लागि तलका मध्ये कुन उपाय सवैभन्दा उपयुक्त हुन्छ ?
(अ) दुवैलाई पाइपलाई तताउने
(आ) दुवैलाई पाइपलाई चिस्याउने
(इ) मोटोलाई तताउने साँघुरोलाई तताउने
(इ) मोटोलाई चिस्याउने साँघुरोलाई तताउने
सेल्सियस, फरेनहाइट र क्याल्भिन स्केलमा थर्मोमिटरको तल्लो स्थिर बिन्दु कति हुन्छ ?
(अ) 0°C, 0°F, OK
(आ) 0°C, 32 °F, 273 K
(इ) 0°C, 180°F, 373 K
(ई) 0 °C, 212 °F, 373K
फरक लेख्नुहोस् :
(अ) थर्मल शक्ति र ताप
(आ) ताप र तापक्रम
(ई) थर्मोमिटरको तल्लो अचल बिन्दु र थर्मोमिटरको माथिल्लो अचल बिन्दु
कारण लेख्नुहोस।
हथौडाले केही समय लगातार हिर्काउँदा फलामको काँटी तात्छ ।
उत्तरः हथौडाले फलामको किलामा लगातार हिर्काउँदा, फलामको किलाको काँटीका अणुहरुमा कम्पन उत्पन्न हुन्छ र गति शक्ति उत्पन्न हुन्छ र केहि समयमा काँटी तात्छ ।
खुला छोडेको चिया कपमा भएको चिया केही समयपछि चिसो हुन्छ । चिया चिसो हुने क्रम केही समयपछि रोकिन्छ ।
उत्तरः खुला छाडेको चिया कपमा चिया तातो रहुन्जेल तापको प्रसारण तातो चियावाट वातावरण तर्फ प्रसारण हुने क्रम चल्छ। तर कुनै समयमा कपको चिया र वातावरणको तापक्रम समान हुन्छ, यस बेला तापको प्रसारण कहिँ पनि हुँदैन ।
जाडो याममा अत्यधिक चिसो हुने स्थानमा पानीका पाइप चर्किन्छन् ।
उत्तरः जाडो याममा पानीको तापक्रम ४ डिग्री सेल्सियसवाट घट्दै ० डिग्री सेल्सियस हुदै जाँदा पानीको आयतन क्रमश बढ्दै जान्छ तर पाइपको तापक्रम घट्दै जाँदा आयतन पनि घट्दै जान्छ। फलस्वरुप पानीको आयतन भन्दा पाइपको आयतन कम हुन जाँदा पानीको चापले गर्दा पानीका पाइपहरु चर्कन्छन्।
कारको इन्जिन चिस्याउन यसको रेडिएटरमा पानी राखिन्छ ।
उत्तरः पानीको विशिष्ट ताप धारण क्षमता सबैभन्दा वढि भएकोले गर्दा यसले इन्जिनको अधिकतम ताप सोस्न सक्ने भएकोले इन्जिन चिस्याउन रेडियटरमा पानी राखिन्छ।
सेक्नका लागि हट वाटर ब्याग प्रयोग गरिन्छ ।
उत्तरः पानीको विशिष्ट ताप धारण क्षमता सबैभन्दा वढि भएकोले गर्दा यसले अधिकतम ताप ग्रहण गर्न सक्ने भएकोले सेक्नका लागि हट वाटर ब्याग प्रयोग गरिन्छ ।
तटीय क्षेत्रमा दिउँसो र रातीको समयमा हुने तापक्रमबिच एकदमै ठुलो भिन्नता पाइँदैन ।
उत्तरः पानीको विशिष्ट ताप धारण क्षमता वढि भएकोले गर्दा ढिलो तात्छ र ढिलो सेलाउँछ । दिनमा जमिन छिटो तात्ने तर समुन्द्र तात्न ढिला हुने भएकोले दिउसो जमिनमा समुन्द्रको चिसो हावा प्रवाह हुन्छ । तर राती जमिन सेलाउने र समुन्द्रको पानी तातो नै रहने भएकोले जमिनको चिसो हावा समुन्द्रतर्फ प्रवाह हुने हुँदा समुन्द्री (तटीय) क्षेत्रमा दिनमा दिउँसो र रातीको समयमा तापक्रममा खासै ठूलो भिन्नता पाइदैन ।
मरुभूमिमा दिनको तापक्रम र रातीको तापक्रमबिच उच्च भिन्नता रहेको हुन्छ ।
उत्तरः मरुभूमिमा हुने वालुवाको विशिष्ट ताप धारण क्षमता कम भएकोले गर्दा छिटो तात्छ र छिटो सेलाउँछ । दिनमा जमिन छिटो तात्ने हुँदा गर्मी हुन्छ। तर राती जमिन छिटै सेलाउने हुँदा जाडो महसुस हुन्छ। त्यसैले मरुभूमिमा दिनको तापक्रम र रातीको तापक्रमबिच उच्च भिन्नता रहेको हुन्छ ।
तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस् :
एक जना मानिसको बुझाइमा एउटा ठुलो ट्याङ्की भरीको चिसो पानीमा भन्दा एउटा बाल्टिनमा रहेको मन तातो पानीमा ताप बढी हुन्छ, भन्ने बुझाइ रहेको छ। उक्त बुझाइलाई थर्मल शक्ति र तापक्रमको परिभाषाका आधारमा सच्याउनुहोस् ।
उत्तरः तापशक्तिको मात्रा वस्तुको अणुको संख्या र औसत गतिशक्तिमा भरपर्छ । ठुलो ट्याङ्की भरिको पानीमा अणुको संख्या बाल्टिनमा रहेको पानीको भन्दा अत्यन्त बढि हुन्छ। बाल्टिनको मनतातो पानीको औसत गतिशक्ति वढी भए पनि कुल थर्मल शक्तिको मात्रा ठूलो ट्याङ्कीभरिको चिसो पानीको बढी हुन्छ तर तापक्रम भने बाल्टिनको मनतातो पानीको नै बढि हुन्छ।
तातो चियाको कपलाई छँदा तातो र बरफको ढिक्का हुँदा चिसो अनुभव हुन्छ । यसलाई अणुको चालका आधारमा व्याख्या गर्नुहोस् ।
उत्तरः तातो चियाको कपको तापक्रम बढी भएकोले यसका अणुहरु बढि गतिमा चालमा रहँदा वढि गतिशक्ति हुन्छ र छुँदा तातो महसुस हुन्छ तर वरफको तापक्रम कम हुने भएकोले यसका अणुहरु खासै चालमा हुँदैनन् र अत्यन्त कम गतिशक्ति हुन्छ र हामीले छुँदा चिसो महसुस हुन्छ।
सिसाको बोतलको बिर्को नखुलेमा तापको असरसम्बन्धी ज्ञानको प्रयोग गरी उक्त बिर्को खोल्नका लागि कस्तो उपाय अपनाउन सकिन्छ, अणुहरूको गति शक्तिका आधारमा व्याख्या गर्नुहोस् ।
उत्तरः बस्तुमा ताप दिँदा यसको आयतन वढ्छ, यसलाइ तापको असर भनिन्छ। सिसाको बोटलको बिर्को नखुलेमा यसलाइ तताउँदा अणुहरु चालमा आइ टाढा टाढा फैलन खोज्छन् र बिर्कोको आयतनमा वृद्दि भइ खुकुलो हुन जान्छ र सजिलै सँग खुल्छ।
सँगैको ग्राफमा देखाइएको पानीको आयतन र तापक्रमको सम्बन्ध अध्ययन गर्नुहोस् र तलका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस् ।
ग्राफमा देखाइएको पानीको विशेष गुणलाई के भनिन्छ ।
उत्तरः पानीको अनियमित प्रसार
पानीलाई 0 °C बाट 10 °C सम्म तताउँदा आयतनमा देखिने परिवर्तन उल्लेख गर्नुहोस् ।
उत्तरः पानीलाई 0 °C बाट 10 °C सम्म तताउँदा क्रमश 0 °C बाट 4 °C सम्म पानीको आयतन बढ्नुको सट्टा घट्दै जान्छ र 4 °C भन्दा माथीको तापक्रममा मात्र पानीको आयतन बढ्दै जान्छ ।
ग्राफमा देखाइएको पानीको गुण अन्य तरलको भन्दा कसरी भिन्न छ ?
उत्तरः अन्य तरललाई तताउँदा क्रमिक रुपमा आयतन वढ्दै जान्छ तर पानीलाई 0 °C बाट 4 °C सम्म पानीको आयतन बढ्नुको सट्टा घट्दै जान्छ।
बिन्दु A मा पानीको घनत्व अधिकतम हुन्छ कि न्यूनतम, किन ?
उत्तरः विन्दु A मा पानीको घनत्व अधिकतम हुन्छ किनकी चार डिग्री सेल्सियसमा पानीको आयनत सबैभन्दा न्युन हुन्छ, र घनत्व र आयतनविच व्युत्क्रमानुपातिक सम्बन्ध हुन्छ।
दैनिक जीवनमा यसबारे हुनुपर्ने ज्ञानको महत्त्व लेख्नुहोस् ।
उत्तरः पानी जम्दा तलबाट जम्नुको साटो माथीवाट जम्छ र माथी जमेको बरफ देखिएको स्थानभित्र पानी तरल अवस्थामा नै रहेको हुन्छ र त्यसभित्रका जलचर प्राणीहरु बाँच्न सक्छन ।
ग्राफमा देखाइएको सम्बन्धका आधारमा पानीको घनत्व र तापक्रमविच सम्बन्ध देखाउन एक नमुना ग्राफ खिच्नुहोस् ।
समिरले जाडोयाममा स्टिलको गिलासमा पिउन भनी टेबुलमा राखेको पानी केही समयपछि पिउँदै जाँदा गिलासको पिँधतिरको पानी तुलनात्मक रूपमा कम चिसो अनुभव गरे । उनको अनुभवलाई वैज्ञानिक तथ्यका आधारमा पुष्टि गर्नुहोस् ।
उत्तरः जाडो याममा पानीको तापक्रम कम (० देखि ४ डिग्री) हुने, र ० डिग्री देखि ४ डिग्रीसम्म पानीको अनियमित प्रसार हुने हुँदा ४ डिग्रीमा भएको पानीको घनत्व बढि हुने भएकोले गिलासको तल्लो सतहमा रहन्छ भने, १ डिग्रीको पानीको घनत्व कम हुने भएकोले गिलासको माथिल्लो सतहमा रहन्छ। त्यसैले पानीको माथिल्लो सतहको तापक्रम कम र क्रमश पिँधतिरको तापक्रम वढि (१,२ ३, ४ डिग्री) हुने हुँदा पिँधको पानी कम चिसो महसुस गरिन्छ।
आयतन र घनत्वका आधारमा पानी र घिउ जम्ने क्रियामा के भिन्नता पाइन्छ ?
उत्तरः पानीको अनियमति प्रसार हुन्छ तर घिउको नियमित प्रसार हुन्छ । पानीको आयतन ४ डिग्रीमा सबैभन्दा कम र घनत्व सबै भन्दा बढि हुन्छ र ४ डिग्रीको पानी सबैभन्दा पिधमा र क्रमश ० डिग्रीको पानी माथि रहन्छ । त्यसैले पानी माथिवाट जम्छ भने घिउ तलपिधवाट जम्छ।
समान आकारका बरफका दुईओटा टुक्रामध्ये एउटालाई आल्मिनियको बट्टामा र अर्कोलाई काठको बट्टामा राख्दा कुन पहिले पग्लन्छ ? पग्लने क्रियाका आधारमा व्याख्या गर्नुहोस् ।
उत्तरः समान आकारका बरफका टुक्रामध्ये एउटालाई आल्मिनियमको वट्टामा र अर्कोलाई काठको बट्टामा राख्दा, आल्मिनियमको बट्टाको बरफ पहिले पग्लिन्छ किनकी आल्मिनियम तापको सुचालक भएकोले वातावरणीय तापलाइ बरफतर्फ प्रसारण गर्दछ भने काठ तापको कुचालक हुने भएकोले,यसले वातावरणीय तापको प्रसारण गर्दैन।
विशिष्ट तापधारण क्षमता भनेको के हो ? यसको एस. आई एकाइ लेख्नुहोस् ।
उत्तरः एक के.जी. पदार्थको १ डिग्री सेल्सिसयले तापक्रम वृद्दि गराउन आवश्यक तापशक्तिको मात्रालाइ उक्त पदार्थको विशिष्ट ताप धारण क्षमता भनिन्छ । यसको एस. आई एकाइ जुल प्रति के.जी प्रति डिग्री सेल्सियस J/Kg0C हो ।
ताप समीकरण भनेको के हो?
उत्तरः वस्तुमा भएको तापको परिमाण(Q) उक्त वस्तुको पिण्ड(m), विशिष्ट ताप धारण क्षमता(s) र तापक्रमको परिवर्तनको(dt) गुणनफलसँग बराबार हुन्छ, यसैलाई ताप समिकरण भनिन्छ।
गणितिय रुपमा Q = m.s.dt हुन्छ।
विशिष्ट तापधारण क्षमताका कुनै दुईओटा उपयोगिता लेख्नुहोस् ।
उत्तरः विशिष्ट ताप धारण क्षमताको आधारमा निम्न कार्यहरु अपनाइन्छ ।
१. पानीको वि ता क्षमता वढी भएकोले यसलाइ ज्वरो आँउदा पानी पट्टीको रुपमा ज्वरो घटाउन प्रयोग गरिन्छ।
२. पानीको वि ता क्ष वढी भएकोले यसलाइ हट वाटर ब्यागमा राखी शरिर सेक्नको लागि प्रयोग गरिन्छ।
100 °C भन्दा कम तापक्रममा पानी उमाल्न सक्ने अवस्थाको वर्णन गर्नुहोस्।
उत्तरः पानीलाई 100 °C भन्दा कम तापक्रममा पानी उमाल्नको लागि वायुमण्डलीय चाप समुद्री सतहमा हुने वायुमण्डलीय चापको मान (STP-१ वायुमण्डलीय चाप) भन्दा घटाउनुपर्छ।
दैनिक जीवनमा प्रयोग हुने थर्मोमिटरका किसिम लेख्नुहोस् । तिनको कार्य सिद्धान्त पनि उल्लेख गर्नुहोस् ।
उत्तरः दैनिक जीवनमा प्रयोग हुने थर्मोमिटरको किसिमहरु निम्न छन्।
१. तरलयुक्त थर्मोमिटरः थर्मोमिटरको बल्बद्वारा प्रसारण भएको तापले गर्दा थर्मोमिटरभित्र पारोको प्रसारण हुन्छ र जुन बिन्दुमा गएर प्रसारण हुन रोकिन्छ, उक्त विन्दुले बस्तुको तापक्रम जनाउँछ।
२. डिजिटल थर्मोमिटरः विद्युत परिपथमा जोडिएको थर्मिस्टर, शरीरको सम्पर्कमा आँउदा शरीरको तापले गर्दा थर्मोमिटरको परिपथमा हुने अवरोधले विद्युतधारामा परिवर्तन आँउछ र यसको आधारमा थर्मोमिटरको डिस्प्ले स्क्रिनमा तापक्रम देखाउँछ।
३. रेडिएसन थर्मोमिटरः थर्मोमिटरको सेन्सर भागलाई वस्तुतर्फ फर्लाउँदा वस्तुवाट आएको इन्फ्रारेड विकिरणलाई लेन्सले सेन्सरमा केन्द्रित गर्छ र विकिरणले बोकेको तापको आधारमा विद्युत संकेत उत्पन्न भई वस्तुको तापक्रम डिस्प्ले स्क्रिनमा देखाउँछ।
थर्मोमिटर क्यालिब्रेसन भनेको के हो ? उक्त विधि लेख्नुहोस् ।
उत्तरः थर्मोमिटरले तापक्रम मापनको लागि स्केलहरु सहि रुपमा निर्धारण गर्ने प्रकृयालाई क्यालिब्रेसन भनिन्छ।
यसको लागि थर्मोमिटरको तल्लो र माथिल्लो अचल विन्दु निर्धारण गरी ति विन्दुहरुविचको अंकनलाइ सयवटा वरावर भागमा विभाजन गरी प्रत्येक बिभाजनलाइ १ डिग्री सेल्सियम मानी स्केल निर्धारण गरिन्छ।
तल दिइएका गणितीय समस्या समाधान गर्नुहोस् :
500 ग्राम पानीलाई तताएर यसको तापक्रम 15 °C बाट 85°C सम्म पुऱ्याउन आवश्यक पर्ने तापको हिसाब गर्नुहोस् ।
फलामको विशिष्ट तापधारण क्षमता 460J/kg °C हुन्छ । 5 kg को फलामका डल्लालाई 430 °C बाट 30°C सम्म चिस्याउँदा उक्त डल्लाले छोड्ने ताप हिसाब गर्नुहोस् ।
2 kg प्याराफिनको तापक्रम 10°C ले वृद्धि गर्न 42000 J तापको आवश्यकता पर्छ भने 4 kg प्याराफिनको तापक्रम 20°C बाट 40°C सम्म पुऱ्याउन आवश्यक ताप हिसाब गर्नुहोस् ।
एउटा 500g पिण्ड भएको पदार्थलाई 100°C बाट 226°C सम्म तताउन 7938J ताप आवश्यक पर्छ भने उक्त पदार्थको विशिष्ट तापधारण क्षमता हिसाब गर्नुहोस् ।
एउटा बाल्टिनमा 25°C तापक्रम भएको 16 kg पानी छ। उक्त पानीमा 80°C तापक्रम भएको 4 kg पानी मिसाउँदा हुने पानीको तापक्रम हिसाब गर्नुहोस् । (यहाँ तातो पानी र चिसो पानी मिसाउँदा बाहिरी वातावरणमा प्रसारण हुने तापलाई नगण्य मानिएको छ ।)
