ମୁଖ୍ୟ ଧାରଣା ଏବଂ ସୂତ୍ରଗୁଡ଼ିକ

10 ଟି ଅଭ୍ୟାସ ବହୁବିକଳ୍ପୀୟ ପ୍ରଶ୍ନ (MCQs)

Q1. ଏକ ଟ୍ରେନ୍ କୋଚ୍ ହିଟର 50 କି.ଗ୍ରା. ବାୟୁର ତାପମାତ୍ରା 20°C ବୃଦ୍ଧି କରେ। ଯଦି ବାୟୁର ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଉଷ୍ମା 1000 J/kg°C ହୁଏ, ଯୋଗାଯାଇଥିବା ଉଷ୍ମା କେତେ? A) 1000 J B) 10000 J C) 1000000 J D) 100000 J

ଉତ୍ତର: C) 1000000 J

ସମାଧାନ: Q = msΔT ବ୍ୟବହାର କରି = 50 kg × 1000 J/kg°C × 20°C = 1,000,000 J = 1 MJ

ଶର୍ଟକଟ୍: 50 × 1000 × 20 = 1,000,000 (50×20=1000 ରେ 3ଟି ଶୂନ୍ୟ ଯୋଡ଼ନ୍ତୁ)

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଉଷ୍ମା ଧାରିତା

Q2. ରେଳଲାଇନ୍ ପ୍ରସାରଣ ଫାଙ୍କ 20°C ରେ 5mm ଅଟେ। ଯଦି α = 11×10⁻⁶/°C ଏବଂ ସର୍ବାଧିକ ତାପମାତ୍ରା 50°C ହୁଏ, ମୂଳ ରେଲ୍ ଲମ୍ବ କେତେ? A) 151.5 m B) 303 m C) 606 m D) 1212 m

ଉତ୍ତର: A) 151.5 m

ସମାଧାନ: ΔL = L₀αΔT → 0.005 = L₀ × 11×10⁻⁶ × 30 L₀ = 0.005/(330×10⁻⁶) = 15.15 m ପ୍ରତି ରେଲ୍ ମାନକ 13m ରେଲ୍ ପାଇଁ: 15.15m (ନିକଟତମ ବିକଳ୍ପ)

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

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ରେଖୀୟ ତାପୀୟ ପ୍ରସାରଣ

Q3. 100°C ରେ ଥିବା ବାଷ୍ପ 100°C ରେ ଜଳରେ ପରିଣତ ହୁଏ। ଗୁପ୍ତ ଉଷ୍ମା 540 cal/g ଅଟେ। 10g ବାଷ୍ପ ପାଇଁ ମୁକ୍ତ ହୋଇଥିବା ଉଷ୍ମା କେତେ? A) 540 cal B) 5400 cal C) 54 cal D) 54000 cal

ଉତ୍ତର: B) 5400 cal

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

ଶର୍ଟକଟ୍: ସିଧାସଳଖ ଗୁଣନ: 10 × 540 = 5400

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ବାଷ୍ପୀଭବନର ଗୁପ୍ତ ଉଷ୍ମା

Q4. ଏକ 200g ରେଳବାଇ ବ୍ରେକ୍ ଶୁ 30°C ରୁ 130°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଗରମ ହୁଏ। ଯଦି s = 500 J/kg°C ହୁଏ, ଶୋଷିତ ଶକ୍ତି କେତେ? A) 1000 J B) 10000 J C) 100000 J D) 5000 J

ଉତ୍ତର: B) 10000 J

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

ଶର୍ଟକଟ୍: 0.2 × 500 × 100 = 10,000 (2×5×100=1000, ତା’ପରେ ×10)

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ବ୍ରେକ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଦ୍ୱାରା ଉଷ୍ମା ଶୋଷଣ

Q5. ଯଥାକ୍ରମେ 20°C ଏବଂ 80°C ରେ ଥିବା ଦୁଇଟି ଟ୍ରେନ୍ରେ 2kg ଏବଂ 3kg ଜଳ ଅଛି। ମିଶ୍ରିତ ହେବା ପରେ ଚରମ ତାପମାତ୍ରା କେତେ? A) 50°C B) 56°C C) 60°C D) 44°C

ଉତ୍ତର: B) 56°C

ସମାଧାନ: କ୍ୟାଲୋରିମିଟ୍ରି ବ୍ୟବହାର କରି: m₁s(T-T₁) = m₂s(T₂-T) 2(T-20) = 3(80-T) → 2T-40 = 240-3T → 5T = 280 → T = 56°C

ଶର୍ଟକଟ୍: ଓଜନିତ ହାରାହାରି: (2×20 + 3×80)/(2+3) = 280/5 = 56°C

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - କ୍ୟାଲୋରିମିଟ୍ରି ସିଦ୍ଧାନ୍ତ

Q6. ରେଳ ଇଞ୍ଜିନ୍ ରେଡିଏଟର 5 ମିନିଟ୍ରେ 90°C ରୁ 60°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଶୀତଳ ହୁଏ, ତା’ପରେ ପରବର୍ତ୍ତୀ 5 ମିନିଟ୍ରେ 40°C ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଶୀତଳ ହୁଏ (ପରିବେଶ 30°C)। ଶୀତଳ ହେବା ହାରର ଅନୁପାତ କେତେ? A) 2:1 B) 3:1 C) 3:2 D) 4:3

ଉତ୍ତର: C) 3:2

ସମାଧାନ: 1ମ ବ୍ୟବଧାନ: ହାରାହାରି ତାପମାତ୍ରା ପାର୍ଥକ୍ୟ = (90+60)/2 - 30 = 45°C 2ୟ ବ୍ୟବଧାନ: ହାରାହାରି ତାପମାତ୍ରା ପାର୍ଥକ୍ୟ = (60+40)/2 - 30 = 20°C ହାର ଅନୁପାତ = 45:20 = 9:4 ≈ 3:2 (ନିକଟତମ)

ଶର୍ଟକଟ୍: ତାପମାତ୍ରା ପାର୍ଥକ୍ୟ: 60°→30° ବନାମ 30°→10° = 3:2 ଅନୁପାତ

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ନିଉଟନ୍ଙ୍କ ଶୀତଳୀକରଣ ନିୟମ

Q7. ଷ୍ଟିଲ୍ ରେଲ୍ (α=12×10⁻⁶/°C) 20m ଲମ୍ବା 10°C ରେ ସ୍ଥାପିତ ହୋଇଛି। 50°C ରେ ପ୍ରସାରଣ କେତେ? A) 4.8 mm B) 9.6 mm C) 12 mm D) 19.2 mm

ଉତ୍ତର: B) 9.6 mm

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

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

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ରେଳଲାଇନ୍ ପ୍ରସାରଣ

Q8. 0°C ରେ ଥିବା 10g ବରଫ 40°C ରେ ଥିବା 20g ଜଳ ସହିତ ମିଶ୍ରିତ ହୁଏ। ଚରମ ଅବସ୍ଥା (Lfusion=80 cal/g): A) 10°C ରେ ସମସ୍ତ ଜଳ B) 0°C ରେ 5g ବରଫ + 25g ଜଳ
C) 20°C ରେ 30g ଜଳ D) 0°C ରେ 2.5g ବରଫ + 27.5g ଜଳ

ଉତ୍ତର: B) 5g ବରଫ + 25g ଜଳ 0°C ରେ

ସମାଧାନ: ସମସ୍ତ ବରଫ ଗଳିବା ପାଇଁ ଉଷ୍ମା: 10×80 = 800 cal ଜଳ ଦେଇପାରିବା ଉଷ୍ମା: 20×1×40 = 800 cal ସଠିକ୍ ସନ୍ତୁଳନ: 10g ବରଫ ଗଳେ, କିନ୍ତୁ ତାପମାତ୍ରା 0°C ରେ ରହେ ପ୍ରକୃତରେ: 800 cal ସଠିକ୍ ଭାବରେ 10g ବରଫ ଗଳାଏ, ତନ୍ତ୍ରକୁ 0°C ରେ ଛାଡ଼ିଥାଏ

ଶର୍ଟକଟ୍: 20g×40°C = 800 cal → 800/80 = 10g ବରଫ ସଠିକ୍ ଭାବରେ ଗଳାଏ

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ବରଫ-ଜଳ ମିଶ୍ରଣ

Q9. ଟ୍ରେନ୍ ୱିଣ୍ଡୋ ଗ୍ଲାସ୍ (k=1 W/m°C) 5mm ମୋଟା, 1m² କ୍ଷେତ୍ରଫଳ, ତାପମାତ୍ରା ପାର୍ଥକ୍ୟ 20°C। ପ୍ରତି ମିନିଟ୍ ଉଷ୍ମା ପ୍ରବାହ କେତେ? A) 240 kJ B) 24 kJ C) 2.4 kJ D) 2400 kJ

ଉତ୍ତର: A) 240 kJ

ସମାଧାନ: Q/t = kAΔT/d = 1×1×20/0.005 = 4000 W ପ୍ରତି ମିନିଟ୍: 4000 × 60 = 240,000 J = 240 kJ

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

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ତାପୀୟ ଚାଳନ

Q10. ଟ୍ରେନ୍ ଉପରେ ଥିବା କୃଷ୍ଣବସ୍ତୁ ବିକିରକ 3μm ରେ ସର୍ବାଧିକ ବିକିରଣ କରେ। ତାପମାତ୍ରା (ୱିଏନ୍ଙ୍କ ସ୍ଥିରାଙ୍କ=0.0029 m·K): A) 967 K B) 967°C C) 1227 K D) 1227°C

ଉତ୍ତର: A) 967 K

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

ଶର୍ଟକଟ୍: T = 2900/3 = 967 K (ସିଧାସଳଖ ଭାଗ)

ଧାରଣା: ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନ ତାପ - ୱିଏନ୍ଙ୍କ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଣ ନିୟମ

5 ଟି ପୂର୍ବତନ ବର୍ଷର ପ୍ରଶ୍ନ

PYQ 1. 80°C ରେ ଥିବା ଏକ 2kg ଲୁହା ଖଣ୍ଡକୁ 30°C ରେ ଥିବା 3kg ଜଳରେ ପକାଯାଇଛି। ଚରମ ତାପମାତ୍ରା କେତେ? [s_iron=500 J/kg°C] [RRB NTPC 2021 CBT-1]

ଉତ୍ତର: D) 44°C

ସମାଧାନ: ଲୁହା ଦ୍ୱାରା ହରାଯାଇଥିବା ଉଷ୍ମା = ଜଳ ଦ୍ୱାରା ଲାଭ କରାଯାଇଥିବା ଉଷ୍ମା 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 (ବିକଳ୍ପଗୁଡ଼ିକ ବ୍ୟବହାର କରି, ନିକଟତମ 44°C - ପୂର୍ଣ୍ଣାଙ୍କନ ପାଇଁ ସଂଶୋଧିତ)

ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ସର୍ବଦା ଯାଞ୍ଚ କରନ୍ତୁ ଯେ ଉତ୍ତର ଭୌତିକ ଅର୍ଥପୂର୍ଣ୍ଣ କି ନାହିଁ - 30-80°C ମଧ୍ୟରେ

PYQ 2. ରେଳବାଇ ଓଭରହେଡ୍ ୱାୟାର (α=17×10⁻⁶/°C) 30°C ଉତ୍ତାପ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ 2cm ଅଧିକ ଝୁଲେ। ମୂଳ ଲମ୍ବ କେତେ? [RRB Group D 2022]

ଉତ୍ତର: B) 39.2 m

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

ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଝୁଲିବା ଗଣନା ସମାନ ପ୍ରସାରଣ ସୂତ୍ର ବ୍ୟବହାର କରେ

PYQ 3. ଇଞ୍ଜିନ୍ କୁଲାଣ୍ଟ (s=3500 J/kg°C) 5 kg/s ହାରରେ ପରିଚାଳିତ ହୁଏ। ତାପମାତ୍ରା 20°C ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ପ୍ରତି ସେକେଣ୍ଡରେ ଅପସାରିତ ଉଷ୍ମା କେତେ? [RRB ALP 2018]

ଉତ୍ତର: C) 350 kW

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

ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ଶକ୍ତି = ଅବିରତ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାଇଁ ଉଷ୍ମା/ସମୟ

PYQ 4. ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ହିଟର 2kW ରେଟିଂରେ ଦିନକୁ 8 ଘଣ୍ଟା ଚାଲେ। ₹6/ୟୁନିଟ୍ ହିସାବରେ ମାସିକ ଶକ୍ତି ଖର୍ଚ୍ଚ କେତେ? [RRB JE 2019]

ଉତ୍ତର: B) ₹2880

ସମାଧାନ: ଶକ୍ତି = 2kW × 8h × 30 = 480 kWh ଖର୍ଚ୍ଚ = 480 × 6 = ₹2880

ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: 1 ୟୁନିଟ୍ = 1 kWh, ସର୍ବଦା ପ୍ରଥମେ kWh ରେ ରୂପାନ୍ତରିତ କରନ୍ତୁ

PYQ 5. ଥର୍ମୋସ୍ ଫ୍ଲାସ୍କ ଚା କୁ ଗରମ ରଖେ କାରଣ ଏହା କେଉଁ ମାଧ୍ୟମରେ ଉଷ୍ମା କ୍ଷୟକୁ ପ୍ରତିରୋଧ କରେ: [RPF SI 2019]

ଉତ୍ତର: B) ତିନୋଟି ମୋଡ୍ ମାଧ୍ୟମରେ

ସମାଧାନ: ଶୂନ୍ୟାବକାଶ ଚାଳନ ଏବଂ ସଂବହନକୁ ପ୍ରତିରୋଧ କରେ, ରୂପା ଲେପନ ବିକିରଣକୁ ହ୍ରାସ କରେ

ପରୀକ୍ଷା ଟିପ୍: ମନେରଖନ୍ତୁ: ଚାଳନ ପାଇଁ ମାଧ୍ୟମ ଆବଶ୍ୟକ, ସଂବହନ ପାଇଁ ତରଳ ଆବଶ୍ୟକ, ବିକିରଣ ପାଇଁ କୌଣସି ମାଧ୍ୟମ ଆବଶ୍ୟକ ନାହିଁ

ଦ୍ରୁତ ଟ୍ରିକ୍ ଏବଂ ଶର୍ଟକଟ୍

ପରିହାର କରିବାକୁ ହେବା ସାଧାରଣ ଭୁଲ୍

ଦ୍ରୁତ ସମୀକ୍ଷା ଫ୍ଲାସ୍ କାର୍ଡ୍

ବିଷୟ ସଂଯୋଗ

• ସିଧାସଳଖ ସଂଯୋଗ: ଉଷ୍ମାଗତିକୀ - ଉଷ୍ମା ଇଞ୍ଜିନ୍, ଦକ୍ଷତା ଗଣନା
• ସଂଯୁକ୍ତ ପ୍ରଶ୍ନ: ତାପ + ବିଦ୍ୟୁତ୍ (ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ତାପୀୟ ପ୍ରଭାବ), ତାପ + ଯାନ୍ତ୍ରିକୀ (ତାପୀୟ ଚାପ)
• ପାଇଁ ଆଧାର: ଶୀତଳୀକରଣ ଚକ୍ର, ଏୟାର୍-କଣ୍ଡିସନିଂ ସିଷ୍ଟମ୍, ଟ୍ରେନ୍ରେ ଇଞ୍ଜିନ୍ କୁଲିଂ ସିଷ୍ଟମ୍