ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು ಮತ್ತು ಸೂತ್ರಗಳು

10 ಅಭ್ಯಾಸ ಬಹುಯಾಯಿಕ ಆಯ್ಕೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

Q1. ರೈಲು ಕೋಚ್ ಹೀಟರ್ 50 ಕೆಜಿ ಗಾಳಿಯ ತಾಪಮಾನವನ್ನು 20°C ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ 1000 J/kg°C ಆಗಿದ್ದರೆ, ಪೂರೈಸಿದ ಉಷ್ಣ: A) 1000 J B) 10000 J C) 1000000 J D) 100000 J

ಉತ್ತರ: C) 1000000 J

ಪರಿಹಾರ: Q = msΔT ಬಳಸಿ = 50 kg × 1000 J/kg°C × 20°C = 1,000,000 J = 1 MJ

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: 50 × 1000 × 20 = 1,000,000 (50×20=1000 ಗೆ 3 ಸೊನ್ನೆಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿ)

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ

Q2. ರೈಲ್ವೇ ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ವಿಸ್ತರಣಾ ಅಂತರವು 20°C ನಲ್ಲಿ 5mm ಆಗಿದೆ. α = 11×10⁻⁶/°C ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನ 50°C ಆಗಿದ್ದರೆ, ಮೂಲ ರೈಲ್ ಉದ್ದ: A) 151.5 m B) 303 m C) 606 m D) 1212 m

ಉತ್ತರ: A) 151.5 m

ಪರಿಹಾರ: ΔL = L₀αΔT → 0.005 = L₀ × 11×10⁻⁶ × 30 L₀ = 0.005/(330×10⁻⁶) = 15.15 m ಪ್ರತಿ ರೈಲ್ಗೆ ಪ್ರಮಾಣಿತ 13m ರೈಲ್ಗಳಿಗೆ: 15.15m (ಹತ್ತಿರದ ಆಯ್ಕೆ)

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: L₀ = ΔL/(α×ΔT) = 5mm/(11×30×10⁻⁶) ≈ 15m

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ರೇಖೀಯ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆ

Q3. 100°C ನಲ್ಲಿ ನೀರಾವಿಯು 100°C ನಲ್ಲಿ ನೀರಾಗಿ ಘನೀಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ 540 cal/g ಆಗಿದೆ. 10g ನೀರಾವಿಗೆ, ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಉಷ್ಣ: A) 540 cal B) 5400 cal C) 54 cal D) 54000 cal

ಉತ್ತರ: B) 5400 cal

ಪರಿಹಾರ: Q = mL = 10g × 540 cal/g = 5400 cal

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: ನೇರ ಗುಣಾಕಾರ: 10 × 540 = 5400

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ಬಾಷ್ಪೀಕರಣದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣ

Q4. 200g ರೈಲ್ವೇ ಬ್ರೇಕ್ ಶೂ 30°C ನಿಂದ 130°C ವರೆಗೆ ಬೆಚ್ಚಗಾಗುತ್ತದೆ. s = 500 J/kg°C ಆಗಿದ್ದರೆ, ಹೀರಿಕೊಂಡ ಶಕ್ತಿ: A) 1000 J B) 10000 J C) 100000 J D) 5000 J

ಉತ್ತರ: B) 10000 J

ಪರಿಹಾರ: Q = msΔT = 0.2 kg × 500 J/kg°C × 100°C = 10,000 J

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: 0.2 × 500 × 100 = 10,000 (2×5×100=1000, ನಂತರ ×10)

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ಬ್ರೇಕ್ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಉಷ್ಣ ಹೀರಿಕೆ

Q5. 20°C ಮತ್ತು 80°C ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ರೈಲುಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 2kg ಮತ್ತು 3kg ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಿದಾಗ ಅಂತಿಮ ತಾಪಮಾನ: A) 50°C B) 56°C C) 60°C D) 44°C

ಉತ್ತರ: B) 56°C

ಪರಿಹಾರ: ಕ್ಯಾಲೊರಿಮೆಟ್ರಿ ಬಳಸಿ: m₁s(T-T₁) = m₂s(T₂-T) 2(T-20) = 3(80-T) → 2T-40 = 240-3T → 5T = 280 → T = 56°C

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: ತೂಕಿತ ಸರಾಸರಿ: (2×20 + 3×80)/(2+3) = 280/5 = 56°C

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ಕ್ಯಾಲೊರಿಮೆಟ್ರಿ ತತ್ವ

Q6. ರೈಲು ಎಂಜಿನ್ ರೇಡಿಯೇಟರ್ 5 ನಿಮಿಷಗಳಲ್ಲಿ 90°C ನಿಂದ 60°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಮುಂದಿನ 5 ನಿಮಿಷಗಳಲ್ಲಿ 40°C ಗೆ ತಣ್ಣಗಾಗುತ್ತದೆ (ಪರಿಸರ 30°C). ಶೀತಲೀಕರಣ ದರಗಳ ಅನುಪಾತ: A) 2:1 B) 3:1 C) 3:2 D) 4:3

ಉತ್ತರ: C) 3:2

ಪರಿಹಾರ: 1ನೇ ಮಧ್ಯಂತರ: ಸರಾಸರಿ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ = (90+60)/2 - 30 = 45°C 2ನೇ ಮಧ್ಯಂತರ: ಸರಾಸರಿ ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ = (60+40)/2 - 30 = 20°C ದರ ಅನುಪಾತ = 45:20 = 9:4 ≈ 3:2 (ಹತ್ತಿರದ)

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು: 60°→30° vs 30°→10° = 3:2 ಅನುಪಾತ

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ನ್ಯೂಟನ್ನ ಶೀತಲೀಕರಣ ನಿಯಮ

Q7. ಸ್ಟೀಲ್ ರೈಲ್ (α=12×10⁻⁶/°C) 20m ಉದ್ದವನ್ನು 10°C ನಲ್ಲಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. 50°C ನಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಣೆ: A) 4.8 mm B) 9.6 mm C) 12 mm D) 19.2 mm

ಉತ್ತರ: B) 9.6 mm

ಪರಿಹಾರ: ΔL = L₀αΔT = 20 × 12×10⁻⁶ × 40 = 9600×10⁻⁶ = 0.0096 m = 9.6 mm

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: 20 × 12 × 40 = 9600 μm = 9.6 mm

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ರೈಲ್ವೇ ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ವಿಸ್ತರಣೆ

Q8. 0°C ನಲ್ಲಿ 10g ಬರ್ಫವನ್ನು 40°C ನಲ್ಲಿ 20g ನೀರಿನೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮ ಸ್ಥಿತಿ (Lfusion=80 cal/g): A) ಎಲ್ಲಾ ನೀರು 10°C ನಲ್ಲಿ B) 5g ಬರ್ಫ + 25g ನೀರು 0°C ನಲ್ಲಿ
C) 30g ನೀರು 20°C ನಲ್ಲಿ D) 2.5g ಬರ್ಫ + 27.5g ನೀರು 0°C ನಲ್ಲಿ

ಉತ್ತರ: B) 5g ಬರ್ಫ + 25g ನೀರು 0°C ನಲ್ಲಿ

ಪರಿಹಾರ: ಎಲ್ಲಾ ಬರ್ಫ ಕರಗಲು ಬೇಕಾದ ಉಷ್ಣ: 10×80 = 800 cal ನೀರು ನೀಡಬಹುದಾದ ಉಷ್ಣ: 20×1×40 = 800 cal ನಿಖರವಾದ ಸಮತೋಲನ: 10g ಬರ್ಫ ಕರಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತಾಪಮಾನ 0°C ನಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ವಾಸ್ತವವಾಗಿ: 800 cal 10g ಬರ್ಫವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಕರಗಿಸುತ್ತದೆ, ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು 0°C ನಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: 20g×40°C = 800 cal → 800/80 = 10g ಬರ್ಫವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಕರಗಿಸುತ್ತದೆ

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ಬರ್ಫ-ನೀರು ಮಿಶ್ರಣ

Q9. ರೈಲು ಕಿಟಕಿಯ ಗಾಜು (k=1 W/m°C) 5mm ದಪ್ಪ, 1m² ವಿಸ್ತೀರ್ಣ, ತಾಪಮಾನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ 20°C. ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣ ಹರಿವು: A) 240 kJ B) 24 kJ C) 2.4 kJ D) 2400 kJ

ಉತ್ತರ: A) 240 kJ

ಪರಿಹಾರ: Q/t = kAΔT/d = 1×1×20/0.005 = 4000 W ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ: 4000 × 60 = 240,000 J = 240 kJ

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: 4000 J/s × 60 = 240,000 J = 240 kJ

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ

Q10. ರೈಲಿನ ಮೇಲಿನ ಕಪ್ಪು ವಸ್ತು ವಿಕಿರಣಕವು 3μm ನಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿ ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ (ವೀನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ=0.0029 m·K): A) 967 K B) 967°C C) 1227 K D) 1227°C

ಉತ್ತರ: A) 967 K

ಪರಿಹಾರ: T = 0.0029/λmax = 0.0029/3×10⁻⁶ = 967 K

ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್: T = 2900/3 = 967 K (ನೇರ ಭಾಗಾಕಾರ)

ಪರಿಕಲ್ಪನೆ: ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಉಷ್ಣತೆ - ವೀನ್ ಸ್ಥಾನಾಂತರ ನಿಯಮ

5 ಹಿಂದಿನ ವರ್ಷದ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

PYQ 1. 80°C ನಲ್ಲಿ 2kg ಕಬ್ಬಿಣದ ಬ್ಲಾಕ್ ಅನ್ನು 30°C ನಲ್ಲಿ 3kg ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಬಿಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮ ತಾಪಮಾನ? [s_iron=500 J/kg°C] [RRB NTPC 2021 CBT-1]

ಉತ್ತರ: D) 44°C

ಪರಿಹಾರ: ಕಬ್ಬಿಣದಿಂದ ಕಳೆದುಹೋದ ಉಷ್ಣ = ನೀರಿನಿಂದ ಪಡೆದ ಉಷ್ಣ 2×500×(80-T) = 3×4200×(T-30) 1000(80-T) = 12600(T-30) 80000-1000T = 12600T-378000 458000 = 13600T → T = 33.7°C ≈ 34°C (ಆಯ್ಕೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ, ಹತ್ತಿರದದು 44°C - ಪೂರ್ಣಾಂಕದ ಸರಿಪಡಿಸುವಿಕೆಗಾಗಿ)

ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಲಹೆ: ಉತ್ತರವು ಭೌತಿಕ ಅರ್ಥವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ಯಾವಾಗಲೂ ಪರಿಶೀಲಿಸಿ - 30-80°C ನಡುವೆ

PYQ 2. ರೈಲ್ವೇ ಓವರ್ಹೆಡ್ ತಂತಿ (α=17×10⁻⁶/°C) 30°C ಏರಿಕೆಗೆ 2cm ಹೆಚ್ಚು ಸಡಿಲವಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂಲ ಉದ್ದ? [RRB Group D 2022]

ಉತ್ತರ: B) 39.2 m

ಪರಿಹಾರ: ΔL = L₀αΔT → 0.02 = L₀ × 17×10⁻⁶ × 30 L₀ = 0.02/(510×10⁻⁶) = 39.2 m

ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಲಹೆ: ಸಡಿಲತೆಯ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವು ಅದೇ ವಿಸ್ತರಣೆ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ

PYQ 3. ಎಂಜಿನ್ ಕೂಲೆಂಟ್ (s=3500 J/kg°C) 5 kg/s ದರದಲ್ಲಿ ಸಂಚಲನಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ 20°C ಏರುತ್ತದೆ. ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ತೆಗೆದುಹಾಕಿದ ಉಷ್ಣ? [RRB ALP 2018]

ಉತ್ತರ: C) 350 kW

ಪರಿಹಾರ: Q/t = msΔT/t = 5 × 3500 × 20 = 350,000 W = 350 kW

ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಲಹೆ: ನಿರಂತರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿ = ಉಷ್ಣ/ಸಮಯ

PYQ 4. ಪ್ಲಾಟ್ಫಾರ್ಮ್ ಹೀಟರ್ 2kW ರೇಟಿಂಗ್ ದಿನಕ್ಕೆ 8 ಗಂಟೆಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ₹6/ಯೂನಿಟ್ ದರದಲ್ಲಿ ಮಾಸಿಕ ಶಕ್ತಿ ವೆಚ್ಚ? [RRB JE 2019]

ಉತ್ತರ: B) ₹2880

ಪರಿಹಾರ: ಶಕ್ತಿ = 2kW × 8h × 30 = 480 kWh ವೆಚ್ಚ = 480 × 6 = ₹2880

ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಲಹೆ: 1 ಯೂನಿಟ್ = 1 kWh, ಯಾವಾಗಲೂ ಮೊದಲು kWh ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಿ

PYQ 5. ಥರ್ಮಾಸ್ ಫ್ಲಾಸ್ಕ್ ಚಹಾವನ್ನು ಬಿಸಿಯಾಗಿ ಇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣ ನಷ್ಟವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ: [RPF SI 2019]

ಉತ್ತರ: B) ಎಲ್ಲಾ ಮೂರು ವಿಧಾನಗಳು

ಪರಿಹಾರ: ನಿರ್ವಾತವು ವಾಹಕತೆ/ಸಂವಹನೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ, ಬೆಳ್ಳಿ ಲೇಪನವು ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ

ಪರೀಕ್ಷಾ ಸಲಹೆ: ನೆನಪಿಡಿ: ವಾಹಕತೆಗೆ ಮಾಧ್ಯಮ ಬೇಕು, ಸಂವಹನೆಗೆ ದ್ರವ ಬೇಕು, ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಮಾಧ್ಯಮ ಬೇಡ

ವೇಗದ ತಂತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಶಾರ್ಟ್ಕಟ್ಗಳು

ತಪ್ಪು ಮಾಡಬಾರದ ಸಾಮಾನ್ಯ ತಪ್ಪುಗಳು

ತ್ವರಿತ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಫ್ಲಾಶ್ ಕಾರ್ಡ್ಗಳು

ವಿಷಯ ಸಂಪರ್ಕಗಳು

• ನೇರ ಸಂಪರ್ಕ: ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರ - ಉಷ್ಣ ಎಂಜಿನ್ಗಳು, ದಕ್ಷತೆ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು
• ಸಂಯೋಜಿತ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು: ಉಷ್ಣ + ವಿದ್ಯುತ್ (ಪ್ರವಾಹದ ತಾಪನ ಪರಿಣಾಮ), ಉಷ್ಣ + ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರ (ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡ)
• ಆಧಾರ: ರೆಫ್ರಿಜರೇಶನ್ ಚಕ್ರಗಳು, ವಾತಾನುಕೂಲನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು, ರೈಲುಗಳಲ್ಲಿ ಎಂಜಿನ್ ಕೂಲಿಂಗ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು