పదార్థం యొక్క ఉష్ణ ధర్మాలు
గుర్తుంచుకోవలసినవి
- ఉష్ణం (heat) అనేది ఉష్ణోగ్రత భేదం వల్ల బదిలీ అయ్యే శక్తి; ఉష్ణోగ్రత (temperature) అనేది వేడిదనం యొక్క స్థాయి. ఉష్ణోగ్రత మార్పుకు Q = mcΔT, స్థితి మార్పుకు Q = mL (స్థితి మార్పు సమయంలో ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది).
- సమదైశిక ఘనపదార్థం (isotropic solid) యొక్క రేఖీయ, వైశాల్య, ఘనపరిమాణ వ్యాకోచ గుణకాల నిష్పత్తి α : β : γ = 1 : 2 : 3. నీరు అసాధారణంగా ప్రవర్తిస్తుంది: 0 °C నుండి 4 °C వరకు వేడి చేస్తే అది సంకోచిస్తుంది మరియు 4 °C వద్ద దాని సాంద్రత గరిష్టంగా ఉంటుంది.
- ఉష్ణ వహనం (conduction) Q/t = KAΔT/L ను అనుసరిస్తుంది. శ్రేణిలో ఉన్న పలకలలో ప్రతి పలకలో ఉష్ణ ప్రవాహం సమానం; సమాంతరంగా ఉన్న పలకలలో ఉష్ణ ప్రవాహాలు కలుస్తాయి.
- కృష్ణ వస్తు వికిరణం (blackbody radiation): వికిరణ సామర్థ్యం P = σAT⁴ (స్టెఫాన్–బోల్ట్జ్మన్ నియమం) మరియు λm T = b (వీన్ స్థానభ్రంశ నియమం). న్యూటన్ శీతలీకరణ నియమం (Newton's law of cooling): శీతలీకరణ రేటు, వస్తువు ఉష్ణోగ్రత పరిసరాల ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎంత ఎక్కువ ఉందో దానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది (చిన్న తేడాలకు).
ఉష్ణోగ్రత మరియు ఉష్ణం
ఒక వస్తువు ఎంత వేడిగా లేదా చల్లగా ఉందో ఉష్ణోగ్రత తెలియజేస్తుంది. ఉష్ణం అనేది ఉష్ణోగ్రత భేదం వల్ల వేడి వస్తువు నుండి చల్లని వస్తువుకు ప్రవహించే శక్తి. ఉష్ణాన్ని జౌల్ (J) లో కొలుస్తారు. ఒక కెలోరీ = 4.186 J.
మూడు స్కేళ్లను వాడతారు. సెల్సియస్ స్కేలులో మంచు బిందువు 0 °C, ఆవిరి బిందువు 100 °C. ఫారెన్హీట్ స్కేలులో అవి 32 °F, 212 °F. కెల్విన్ స్కేలు SI స్కేలు; దాని సున్నా పరమ శూన్యం (absolute zero).
| స్థిర బిందువు | సెల్సియస్ | ఫారెన్హీట్ | కెల్విన్ |
|---|---|---|---|
| మంచు బిందువు | 0 | 32 | 273.15 |
| ఆవిరి బిందువు | 100 | 212 | 373.15 |
| నీటి త్రిక బిందువు | 0.01 | సుమారు 32.02 | 273.16 |
| పరమ శూన్యం | −273.15 | −459.67 | 0 |
మార్పిడులు:
- C/5 = (F − 32)/9
- T (కెల్విన్) = t (సెల్సియస్) + 273.15
- 1 K మార్పు 1 °C మార్పుకు సమానం. 1 °C మార్పు 1.8 °F మార్పుకు సమానం.
ఆదర్శ వాయు సమీకరణం మరియు పరమ ఉష్ణోగ్రత
స్థిర ఘనపరిమాణ వాయు ఉష్ణమాపకం (constant-volume gas thermometer), తక్కువ సాంద్రత గల వాయువు పీడనం స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందనే వాస్తవాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. నీటి త్రిక బిందువు వద్ద పీడనం P_tr అయితే, T = 273.16 K × (P/P_tr). పీడనం–ఉష్ణోగ్రత సరళరేఖా గ్రాఫ్ను వెనుకకు పొడిగిస్తే, −273.15 °C వద్ద పీడనం సున్నా అవుతుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రతే పరమ శూన్యం.
ఆదర్శ వాయు సమీకరణం PV = nRT, ఇందులో R = 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹. ఇక్కడ P అనేది పాస్కల్లో పీడనం, V అనేది m³ లో ఘనపరిమాణం, n అనేది మోల్ల సంఖ్య, T అనేది కెల్విన్లో పరమ ఉష్ణోగ్రత. స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద P₁/T₁ = P₂/T₂. ఈ సమీకరణాలలో ఉష్ణోగ్రత ఎల్లప్పుడూ కెల్విన్లోనే ఉండాలి.
ఉష్ణ వ్యాకోచం (Thermal expansion)
చాలా పదార్థాలు వేడి చేస్తే వ్యాకోచిస్తాయి. చిన్న ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల ΔT కు:
| రకం | సూత్రం | గుణకం |
|---|---|---|
| రేఖీయ (కడ్డీ) | ΔL = αLΔT | α, ప్రమాణం K⁻¹ |
| వైశాల్య (పలక) | ΔA = βAΔT | β = 2α |
| ఘనపరిమాణ | ΔV = γVΔT | γ = 3α |
10⁻⁶ K⁻¹ ప్రమాణాలలో α సుమారు విలువలు: అల్యూమినియం 25, ఇత్తడి 19, రాగి 17, ఇనుము 12, బంగారం 14, పైరెక్స్ గాజు 3.2. స్థిర పీడనం వద్ద వాయువులకు, ఆదర్శ వాయువుకు γ = 1/T, 0 °C దగ్గర సుమారు 3.67 × 10⁻³ K⁻¹.
ఉపయోగకరమైన విషయాలు:
- లోహపు పలకలోని రంధ్రం, అదే లోహంతో చేసినట్లుగానే వేడి చేసినప్పుడు వ్యాకోచిస్తుంది. రంధ్రం పెద్దదవుతుంది.
- ద్విలోహ పట్టీ (bimetallic strip) రెండు లోహాలను కలిపి రివెట్ చేసి తయారు చేస్తారు, ఉదాహరణకు ఇత్తడి మరియు ఇనుము. వేడి చేసినప్పుడు, ఎక్కువ α గల లోహం (ఇత్తడి) ఎక్కువ పొడవు అవుతుంది, కాబట్టి అది వంపు యొక్క బయటి, కుంభాకార వైపున ఉంటుంది.
- వ్యాకోచం వల్లనే లోహపు పట్టాలు మరియు వంతెనలను చిన్న ఖాళీలతో అమరుస్తారు, మరియు లోహపు టైరును చక్రానికి వేడి చేసి బిగిస్తారు.
నీటి అసాధారణ వ్యాకోచం. 0 °C నుండి 4 °C వరకు నీటిని వేడి చేస్తే అది సంకోచిస్తుంది, అందువల్ల దాని సాంద్రత పెరుగుతుంది. 4 °C వద్ద దాని సాంద్రత గరిష్టం, సుమారు 1000 kg m⁻³. 4 °C కంటే పైన అది ఇతర ద్రవాల వలె వ్యాకోచిస్తుంది. మంచు నీటి కంటే తక్కువ సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది, అందువల్ల మంచు తేలుతుంది. చల్లని సరస్సులో 4 °C వద్ద ఉన్న నీరు అడుగుకు చేరుతుంది, మరియు మంచు మొదట పైన ఏర్పడుతుంది. మంచు కింద ఉన్న నీటిలో చేపలు మరియు మొక్కలు జీవించి ఉంటాయి.
విశిష్టోష్ణం మరియు కెలోరిమితి (Specific heat capacity and calorimetry)
ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణ ధారణ సామర్థ్యం (heat capacity) S = Q/ΔT (J K⁻¹). ఇది ద్రవ్యరాశి మరియు పదార్థంపై ఆధారపడుతుంది.
విశిష్టోష్ణం (specific heat capacity) c = Q/(mΔT) = (1/m)(ΔQ/ΔT), ప్రమాణం J kg⁻¹ K⁻¹. ఇది పదార్థంపై మాత్రమే ఆధారపడుతుంది (ఉష్ణోగ్రతపై స్వల్పంగా).
మోలార్ విశిష్టోష్ణం (molar specific heat capacity) C = Q/(nΔT), ప్రమాణం J mol⁻¹ K⁻¹.
| పదార్థం | c (J kg⁻¹ K⁻¹), సుమారు |
|---|---|
| నీరు | 4186 |
| మంచు | 2100 |
| అల్యూమినియం | 900 |
| ఇనుము | 450 |
| రాగి | 386 |
| పాదరసం | 140 |
| సీసం | 130 |
నీటి విశిష్టోష్ణం చాలా ఎక్కువ. అందువల్ల అది నెమ్మదిగా వేడెక్కుతుంది మరియు నెమ్మదిగా చల్లబడుతుంది, మరియు దానిని శీతలకారిగా (coolant) వాడతారు. పగటిపూట భూమి సముద్రం కంటే వేగంగా వేడెక్కుతుంది, కాబట్టి సముద్రం నుండి భూమి వైపు సముద్రపు గాలి వీస్తుంది. రాత్రి భూమి నుండి సముద్రం వైపు భూ గాలి వీస్తుంది.
కెలోరిమితి మరియు మిశ్రమాల సూత్రం (principle of mixtures). వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉన్న వస్తువులను ఉష్ణ నిరోధక పాత్రలో కలిపినప్పుడు, వేడి వస్తువులు కోల్పోయిన ఉష్ణం = చల్లని వస్తువులు గ్రహించిన ఉష్ణం. తుది ఉష్ణోగ్రత తొలి ఉష్ణోగ్రతల మధ్యలో ఉంటుంది.
స్థితి మార్పు మరియు గుప్తోష్ణం (Change of state and latent heat)
ఉష్ణం గ్రహించబడుతున్నప్పుడు లేదా వెలువడుతున్నప్పుడు పదార్థం స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్థితిని మార్చుకుంటుంది. ప్రమాణ ద్రవ్యరాశికి అవసరమైన ఉష్ణమే గుప్తోష్ణం: Q = mL.
| రాశి | విలువ (సుమారు) |
|---|---|
| మంచు ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం, L_f | 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹ (80 cal g⁻¹) |
| నీటి బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం, L_v | 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ (540 cal g⁻¹) |
| మంచు ద్రవీభవన స్థానం | 0 °C |
| 1 atm వద్ద నీటి మరుగు స్థానం | 100 °C |
నీటి తాపన వక్రరేఖ మాటలలో. 0 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న మంచుతో మొదలుపెట్టండి. ఉష్ణోగ్రత 0 °C వరకు పెరుగుతుంది (వాలు మంచు యొక్క c పై ఆధారపడుతుంది). తరువాత మంచు కరుగుతున్నంత సేపు అది 0 °C వద్దే ఉంటుంది. ఆ తరువాత నీరుగా 100 °C వరకు పెరుగుతుంది. నీరు మరుగుతున్నంత సేపు 100 °C వద్దే ఉంటుంది. ఆ తరువాత ఆవిరి ఉష్ణోగ్రత మళ్లీ పెరుగుతుంది. క్రమం ఇది: మంచు పెరుగుదల → సమతల భాగం (కరగడం) → నీరు పెరుగుదల → సమతల భాగం (మరగడం) → ఆవిరి పెరుగుదల. L_v, L_f కంటే ఎక్కువ కాబట్టి మరిగే సమయంలోని సమతల భాగం పొడవుగా ఉంటుంది. నీటి c ఎక్కువ కాబట్టి నీటి భాగం వాలు మంచు లేదా ఆవిరి భాగాల వాలు కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
త్రిక బిందువు (Triple point). ఒక పదార్థం యొక్క ఘన, ద్రవ, బాష్ప దశలు సమతాస్థితిలో కలిసి ఉండే పీడనం, ఉష్ణోగ్రతల ఏకైక పరిస్థితే త్రిక బిందువు. నీటికి ఇది సుమారు 611 Pa పీడనం వద్ద 273.16 K (0.01 °C). దీనిని కెల్విన్ స్కేలు యొక్క స్థిర బిందువుగా వాడతారు.
100 °C వద్ద ఉన్న ఆవిరి వల్ల కలిగే కాలిన గాయం, 100 °C వద్ద ఉన్న నీటి వల్ల కలిగే గాయం కంటే ఎక్కువ తీవ్రంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఆవిరి ఘనీభవించేటప్పుడు ఎక్కువ గుప్తోష్ణాన్ని వెలువరిస్తుంది.
ఉష్ణ బదిలీ (Heat transfer)
వహనం (Conduction). పదార్థం యొక్క భాగాలు కదలకుండానే ఉష్ణం పదార్థం గుండా వేడి చివర నుండి చల్లని చివరకు ప్రవహిస్తుంది. వైశాల్యం A, మందం L గల పలకకు, చివరల ఉష్ణోగ్రతలు T₁ > T₂ అయినప్పుడు స్థిర స్థితిలో:
Q/t = H = KA(T₁ − T₂)/L
K అనేది ఉష్ణ వాహకత (thermal conductivity), ప్రమాణం W m⁻¹ K⁻¹. లోహాలకు K ఎక్కువ; కలప, గాలి మరియు ఉన్నికి K తక్కువ. ఒకే ఉష్ణోగ్రత వద్ద లోహపు చెంచా కలప చెంచా కంటే చల్లగా అనిపిస్తుంది, ఎందుకంటే లోహం చేతి నుండి ఉష్ణాన్ని వేగంగా తీసివేస్తుంది.
ఉష్ణ నిరోధం (thermal resistance) R = L/(KA). అప్పుడు H = ΔT/R.
- శ్రేణిలో పలకలు (ఒకే వైశాల్యం, ఒకే ఉష్ణ ప్రవాహం): R = R₁ + R₂. తుల్య వాహకత K = (L₁ + L₂)/(L₁/K₁ + L₂/K₂). ప్రతి పలకలో ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల ఆ పలక యొక్క H × R; ఎక్కువ నిరోధం ఉన్న పలకలో ఎక్కువ తగ్గుదల ఉంటుంది.
- సమాంతరంగా పలకలు (ఒకే ఉష్ణోగ్రత భేదం): H = H₁ + H₂, కాబట్టి K_eq A = K₁A₁ + K₂A₂.
సంవహనం (Convection). ద్రవం లేదా వాయువు యొక్క స్థూల చలనం ద్వారా ఉష్ణం రవాణా అవుతుంది. సహజ సంవహనంలో చలనం సాంద్రత భేదాల వల్ల కలుగుతుంది; బలవంతపు సంవహనంలో పంపు లేదా ఫ్యాన్ దానిని నడిపిస్తుంది. ఉదాహరణలు: సముద్రపు గాలి, భూ గాలి, కెటిల్లో నీరు వేడెక్కడం, మరియు వాణిజ్య పవనాలు.
వికిరణం (Radiation). ఉష్ణం విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ద్వారా రవాణా అవుతుంది. దీనికి భౌతిక యానకం అవసరం లేదు మరియు ఇది కాంతి వేగంతో ప్రయాణిస్తుంది. ఈ విధంగానే సూర్యుని నుండి ఉష్ణం భూమికి చేరుతుంది.
కృష్ణ వస్తు వికిరణం (Blackbody radiation)
కృష్ణ వస్తువు తనపై పడే అన్ని వికిరణాలను శోషించుకుంటుంది. ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద అది సాధ్యమైనంత ఉత్తమ ఉద్గారిణి కూడా. సాధారణంగా, మంచి శోషకాలు మంచి ఉద్గారకాలు (మరియు పేలవమైన శోషకాలు పేలవమైన ఉద్గారకాలు). ఉద్గారత (emissivity) e అనేది 0 మరియు 1 మధ్య సంఖ్య; కృష్ణ వస్తువుకు e = 1.
స్టెఫాన్–బోల్ట్జ్మన్ నియమం. వైశాల్యం A, పరమ ఉష్ణోగ్రత T వద్ద ఉన్న వస్తువు వికిరణం చేసే సామర్థ్యం H = eσAT⁴, ఇక్కడ σ = 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴. పరిసరాలు T₀ వద్ద ఉంటే, నికర కోల్పోయే సామర్థ్యం eσA(T⁴ − T₀⁴).
వీన్ స్థానభ్రంశ నియమం (Wien's displacement law). λm T = b, ఇక్కడ λm అనేది ఉద్గార సామర్థ్యం గరిష్టంగా ఉండే తరంగదైర్ఘ్యం మరియు b = 2.9 × 10⁻³ m K. ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, λm తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యాల వైపు మారుతుంది. చాలా వేడి వస్తువు నీలిరంగు తెలుపుగా కనిపిస్తుంది; తక్కువ వేడి వస్తువు ఎరుపుగా కనిపిస్తుంది. సూర్యుని ఉపరితల ఉష్ణోగ్రత సుమారు 6000 K కు λm దృశ్య ప్రాంతంలో వస్తుంది.
న్యూటన్ శీతలీకరణ నియమం
చిన్న ఉష్ణోగ్రత అధికానికి, ఉష్ణం కోల్పోయే రేటు, వస్తువు ఉష్ణోగ్రత T పరిసరాల ఉష్ణోగ్రత T₀ కంటే ఎంత ఎక్కువగా ఉందో దానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది:
dT/dt = −k(T − T₀)
T₁ నుండి T₂ కు t కాలంలో చల్లబడే వస్తువుకు, ఉపయోగపడే రూపం
(T₁ − T₂)/t = k[(T₁ + T₂)/2 − T₀]
ఉష్ణోగ్రత–కాలం శీతలీకరణ వక్రరేఖ క్రిందికి పడే వక్రరేఖ; వస్తువు T₀ కు చేరుతున్నకొద్దీ దాని వాలు (శీతలీకరణ రేటు) తగ్గుతుంది. ఉష్ణోగ్రత ఎప్పటికీ T₀ కంటే తగ్గదు.
సాధించిన ఉదాహరణలు
ఉదాహరణ 1 (అనేక దశలకు ఉష్ణం). −10 °C వద్ద ఉన్న 100 g మంచును 100 °C వద్ద ఉన్న ఆవిరిగా మార్చడానికి అవసరమైన ఉష్ణాన్ని కనుగొనండి. c_ice = 2100, c_water = 4186 J kg⁻¹ K⁻¹, L_f = 3.33 × 10⁵, L_v = 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ తీసుకోండి.
- మంచును వేడి చేయడం: 0.1 × 2100 × 10 = 2100 J
- మంచును కరిగించడం: 0.1 × 3.33 × 10⁵ = 33 300 J
- నీటిని వేడి చేయడం: 0.1 × 4186 × 100 = 41 860 J
- నీటిని మరిగించడం: 0.1 × 2.26 × 10⁶ = 226 000 J
- మొత్తం = 303 260 J, సుమారు 3.03 × 10⁵ J.
ఉదాహరణ 2 (మిశ్రమాల సూత్రం). 80 °C వద్ద ఉన్న 200 g నీటిని 20 °C వద్ద ఉన్న 300 g నీటితో కలిపారు. కోల్పోయిన ఉష్ణం = గ్రహించిన ఉష్ణం: 200 (80 − T) = 300 (T − 20). కాబట్టి 16 000 − 200T = 300T − 6000, దీని నుండి 500T = 22 000 మరియు T = 44 °C.
ఉదాహరణ 3 (శ్రేణిలో పలకలు). పలక A కు L = 0.1 m మరియు K = 200 W m⁻¹ K⁻¹. పలక B కు L = 0.2 m మరియు K = 100 W m⁻¹ K⁻¹. వాటి వైశాల్యం సమానం. బయటి ముఖాలు 100 °C (A వైపు) మరియు 0 °C (B వైపు) వద్ద ఉన్నాయి. ప్రమాణ వైశాల్యానికి నిరోధం: A = 0.1/200 = 5 × 10⁻⁴; B = 0.2/100 = 2 × 10⁻³ (m² K W⁻¹). మొత్తం = 2.5 × 10⁻³. ప్రమాణ వైశాల్యానికి ఉష్ణ ప్రవాహం = 100/(2.5 × 10⁻³) = 40 000 W m⁻². A అంతటా తగ్గుదల = 40 000 × 5 × 10⁻⁴ = 20 °C. కాబట్టి అంతర తలం 100 − 20 = 80 °C వద్ద ఉంటుంది.
ఉదాహరణ 4 (స్టెఫాన్–బోల్ట్జ్మన్). ఉపరితల వైశాల్యం 0.01 m² గల కృష్ణ వస్తు గోళం 1000 K వద్ద ఉంది. P = σAT⁴ = 5.67 × 10⁻⁸ × 0.01 × 10¹² = 567 W.
సూత్రాల సారాంశం
| రాశి | సూత్రం | ప్రమాణం |
|---|---|---|
| ఫారెన్హీట్–సెల్సియస్ | C/5 = (F − 32)/9 | °C, °F |
| కెల్విన్ | T = t + 273.15 | K |
| ఆదర్శ వాయువు | PV = nRT | Pa m³ = J |
| రేఖీయ వ్యాకోచం | ΔL = αLΔT | m |
| వైశాల్య, ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం | β = 2α, γ = 3α | K⁻¹ |
| ఉష్ణోగ్రత మార్పుకు ఉష్ణం | Q = mcΔT | J |
| స్థితి మార్పుకు ఉష్ణం | Q = mL | J |
| వహనం | H = KA(T₁ − T₂)/L | W |
| ఉష్ణ నిరోధం | R = L/(KA) | K W⁻¹ |
| స్టెఫాన్–బోల్ట్జ్మన్ | H = eσAT⁴ | W |
| వీన్ | λm T = b | m K |
| న్యూటన్ శీతలీకరణ | dT/dt = −k(T − T₀) | K s⁻¹ |
NEET లో పొరపాట్లు
- 1. ఉష్ణం మరియు ఉష్ణోగ్రత ఒకటి కావు; ఉష్ణం J లో శక్తి, ఉష్ణోగ్రత K లో వేడిదనం యొక్క కొలత.
- 2. విశిష్టోష్ణం ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడదు; ఉష్ణ ధారణ సామర్థ్యం ఆధారపడుతుంది.
- 3. వేడి చేసిన పలకలోని రంధ్రం పెద్దదవుతుంది; అది కుంచించుకుపోదు.
- 4. β = 2α మరియు γ = 3α సమదైశిక ఘనపదార్థాలకు మాత్రమే; α² లేదా α³ వాడకూడదు.
- 5. స్టెఫాన్ నియమంలో T కెల్విన్లో ఉండాలి, మరియు సామర్థ్యం T⁴ పై ఆధారపడుతుంది, T² పై కాదు.
- 6. వీన్ నియమంలో ఎక్కువ వేడి వస్తువుకు λm తక్కువ, ఎక్కువ కాదు.
- 7. ద్రవీభవనం మరియు బాష్పీభవన సమయంలో ఉష్ణం ఇస్తున్నా ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది.
- 8. శ్రేణిలో ఉష్ణ ప్రవాహం సమానం మరియు ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదలలు వేరుగా ఉంటాయి; సమాంతరంలో ఉష్ణోగ్రత భేదం సమానం మరియు ఉష్ణ ప్రవాహాలు వేరుగా ఉంటాయి.
- 9. నీరు 4 °C వద్ద అత్యధిక సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది, 0 °C వద్ద కాదు.
- 10. న్యూటన్ శీతలీకరణ నియమం పరిసరాల కంటే అధికాన్ని వాడుతుంది, ఉష్ణోగ్రతనే కాదు.
ఒక్క వాక్యంలో
- 1. 0 °C = 32 °F = 273.15 K.
- 2. నీటి త్రిక బిందువు 273.16 K.
- 3. పరమ శూన్యం −273.15 °C.
- 4. సమదైశిక ఘనపదార్థాలకు γ = 3α మరియు β = 2α.
- 5. నీటి సాంద్రత 4 °C వద్ద గరిష్టం.
- 6. నీటి c సుమారు 4186 J kg⁻¹ K⁻¹.
- 7. 1 cal = 4.186 J.
- 8. మంచు L_f సుమారు 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹.
- 9. నీటి L_v సుమారు 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹.
- 10. వహనానికి యానకం కావాలి కానీ స్థూల చలనం అవసరం లేదు; వికిరణానికి యానకం అవసరం లేదు.
- 11. ఒక పలక యొక్క ఉష్ణ నిరోధం L/(KA).
- 12. కృష్ణ వస్తువు సాధ్యమైనంత గరిష్ట వికిరణాన్ని శోషిస్తుంది మరియు ఉద్గారిస్తుంది.
- 13. σ = 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴.
- 14. వీన్ స్థిరాంకం b = 2.9 × 10⁻³ m K.
- 15. ఒక వికిరణకారి యొక్క పరమ ఉష్ణోగ్రతను రెట్టింపు చేస్తే దాని సామర్థ్యం 16 రెట్లు పెరుగుతుంది.
సాధన ప్రశ్నలు
77 °F ఉష్ణోగ్రత సెల్సియస్లో ఎంత?
- 43 °C
- 45 °C
- 25 °C
- 52 °C
సమాధానం
C. 25 °C
C = (F − 32) × 5/9 = (77 − 32) × 5/9 = 25 °C. సరిచూడండి: 25 × 1.8 + 32 = 77.
A temperature of 77 °F corresponds to which Celsius temperature?
- 43 °C
- 45 °C
- 25 °C
- 52 °C
కెల్విన్ స్కేలుపై నీటి త్రిక బిందువు (triple point)
- 373.16 K
- 0.01 K
- 100 K
- 273.16 K
సమాధానం
D. 273.16 K
నీటి త్రిక బిందువు 0.01 °C, అంటే 273.16 K, మరియు ఇది కెల్విన్ స్కేలు యొక్క స్థిర బిందువు.
The triple point of water on the Kelvin scale is
- 373.16 K
- 0.01 K
- 100 K
- 273.16 K
20 °C వద్ద 2 m పొడవు గల ఇనుప కడ్డీని 120 °C వరకు వేడి చేశారు. ఇనుముకు α = 12 × 10⁻⁶ K⁻¹ తీసుకోండి. పొడవులో పెరుగుదల
- 4.8 mm
- 2.4 mm
- 1.2 mm
- 0.24 mm
సమాధానం
B. 2.4 mm
ΔL = αLΔT = 12 × 10⁻⁶ × 2 × 100 = 2.4 × 10⁻³ m = 2.4 mm.
An iron rod 2 m long at 20 °C is heated to 120 °C. Take α for iron as 12 × 10⁻⁶ K⁻¹. The increase in length is
- 4.8 mm
- 2.4 mm
- 1.2 mm
- 0.24 mm
ఒక ఘనపదార్థం యొక్క రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకం 2 × 10⁻⁵ K⁻¹. దాని ఘనపరిమాణ వ్యాకోచ గుణకం
- 6 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 8 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 2 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 4 × 10⁻⁵ K⁻¹
సమాధానం
A. 6 × 10⁻⁵ K⁻¹
γ = 3α = 3 × 2 × 10⁻⁵ = 6 × 10⁻⁵ K⁻¹ (β = 2α అయితే 4 × 10⁻⁵ వచ్చేది).
A solid has a coefficient of linear expansion of 2 × 10⁻⁵ K⁻¹. Its coefficient of volume expansion is
- 6 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 8 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 2 × 10⁻⁵ K⁻¹
- 4 × 10⁻⁵ K⁻¹
నీటి సాంద్రత గరిష్టంగా ఉండే ఉష్ణోగ్రత
- 4 °C
- 0 °C
- 100 °C
- −4 °C
సమాధానం
A. 4 °C
నీరు 0 °C నుండి 4 °C వరకు సంకోచిస్తుంది మరియు 4 °C కంటే పైన వ్యాకోచిస్తుంది, కాబట్టి సాంద్రత 4 °C వద్ద అత్యధికం.
Water has its maximum density at
- 4 °C
- 0 °C
- 100 °C
- −4 °C
నీటి విశిష్టోష్ణం (specific heat capacity) 4200 J kg⁻¹ K⁻¹ గా తీసుకోండి. 500 g నీటి ఉష్ణోగ్రతను 20 °C నుండి 60 °C కు పెంచడానికి అవసరమైన ఉష్ణం
- 42 000 J
- 8400 J
- 168 000 J
- 84 000 J
సమాధానం
D. 84 000 J
Q = mcΔT = 0.5 × 4200 × 40 = 84 000 J. కెలోరీలలో సరిచూడండి: 500 g × 1 cal g⁻¹ °C⁻¹ × 40 = 20 000 cal ≈ 84 000 J.
The specific heat capacity of water is taken as 4200 J kg⁻¹ K⁻¹. The heat needed to raise the temperature of 500 g of water from 20 °C to 60 °C is
- 42 000 J
- 8400 J
- 168 000 J
- 84 000 J
మంచు ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం (latent heat of fusion) 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹. 0 °C వద్ద 200 g మంచును కరిగించడానికి అవసరమైన ఉష్ణం
- 33 300 J
- 66 600 J
- 666 000 J
- 6660 J
సమాధానం
B. 66 600 J
Q = mL = 0.2 × 3.33 × 10⁵ = 6.66 × 10⁴ J = 66 600 J.
The latent heat of fusion of ice is 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹. The heat needed to melt 200 g of ice at 0 °C is
- 33 300 J
- 66 600 J
- 666 000 J
- 6660 J
ఏ ఉష్ణ బదిలీ విధానానికి భౌతిక యానకం అవసరం లేదు?
- వహనం (Conduction)
- వికిరణం (Radiation)
- సంవహనం (Convection)
- వహనం మరియు సంవహనం రెండూ
సమాధానం
B. వికిరణం (Radiation)
వికిరణం విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ద్వారా రవాణా అవుతుంది మరియు సూర్యకాంతి వలె శూన్యం గుండా ప్రయాణించగలదు.
Which mode of heat transfer does not need a material medium?
- Conduction
- Radiation
- Convection
- Conduction and convection both
ఒక కృష్ణ వస్తువు (blackbody) పరమ ఉష్ణోగ్రతను రెట్టింపు చేశారు. అది వికిరణం చేసే సామర్థ్యం
- 8 రెట్లు
- 2 రెట్లు
- 16 రెట్లు
- 4 రెట్లు
సమాధానం
C. 16 రెట్లు
P ∝ T⁴, కాబట్టి (2)⁴ = 16 రెట్లు.
The absolute temperature of a blackbody is doubled. The power it radiates becomes
- 8 times
- 2 times
- 16 times
- 4 times
వీన్ స్థిరాంకాన్ని 2.9 × 10⁻³ m K గా తీసుకోండి. 6000 K వద్ద కృష్ణ వస్తువు నుండి గరిష్ట ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం సుమారు
- 4830 nm
- 48.3 nm
- 483 nm
- 966 nm
సమాధానం
C. 483 nm
λm = b/T = 2.9 × 10⁻³/6000 = 4.83 × 10⁻⁷ m = 483 nm.
Take Wien's constant as 2.9 × 10⁻³ m K. The wavelength of maximum emission from a blackbody at 6000 K is about
- 4830 nm
- 48.3 nm
- 483 nm
- 966 nm
1 m పొడవు, 2 × 10⁻⁴ m² అడ్డుకోత వైశాల్యం గల లోహపు కడ్డీ ఉష్ణ వాహకత (thermal conductivity) 400 W m⁻¹ K⁻¹. దాని చివరలను 100 °C మరియు 0 °C వద్ద ఉంచారు. స్థిర ఉష్ణ ప్రవాహం
- 0.8 W
- 80 W
- 4 W
- 8 W
సమాధానం
D. 8 W
H = KAΔT/L = 400 × 2 × 10⁻⁴ × 100/1 = 8 W.
A metal rod of length 1 m and cross-section 2 × 10⁻⁴ m² has thermal conductivity 400 W m⁻¹ K⁻¹. Its ends are kept at 100 °C and 0 °C. The steady heat current is
- 0.8 W
- 80 W
- 4 W
- 8 W
విశిష్టోష్ణం యొక్క SI ప్రమాణం
- J kg⁻¹ K⁻¹
- J K⁻¹
- J kg⁻¹
- J kg K⁻¹
సమాధానం
A. J kg⁻¹ K⁻¹
c = Q/(mΔT), కాబట్టి దాని ప్రమాణం J kg⁻¹ K⁻¹.
The SI unit of specific heat capacity is
- J kg⁻¹ K⁻¹
- J K⁻¹
- J kg⁻¹
- J kg K⁻¹
ఉష్ణ నిరోధక పాత్రలో 90 °C వద్ద ఉన్న 300 g నీటిని 15 °C వద్ద ఉన్న 200 g నీటితో కలిపారు. తుది ఉష్ణోగ్రత
- 75 °C
- 60 °C
- 48 °C
- 52.5 °C
సమాధానం
B. 60 °C
300 (90 − T) = 200 (T − 15) నుండి 500T = 30 000, కాబట్టి T = 60 °C.
300 g of water at 90 °C is mixed with 200 g of water at 15 °C in an insulated vessel. The final temperature is
- 75 °C
- 60 °C
- 48 °C
- 52.5 °C
ఉష్ణ నిరోధక పాత్రలో 40 °C వద్ద ఉన్న 200 g నీటిలో 0 °C వద్ద ఉన్న 50 g మంచును వేశారు. నీటి c = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹ మరియు ద్రవీభవన L = 3.36 × 10⁵ J kg⁻¹ తీసుకోండి. తుది ఉష్ణోగ్రత
- 16 °C
- 8 °C
- 24 °C
- 20 °C
సమాధానం
A. 16 °C
నీరు 0 °C వరకు చల్లబడేటప్పుడు వెలువడే ఉష్ణం = 0.2 × 4200 × 40 = 33 600 J. కరగడానికి 16 800 J అవసరం. మిగిలిన 16 800 J 250 g ను వేడి చేస్తుంది: ΔT = 16 800/(0.25 × 4200) = 16 °C.
50 g of ice at 0 °C is dropped into 200 g of water at 40 °C in an insulated vessel. Take c of water = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹ and L of fusion = 3.36 × 10⁵ J kg⁻¹. The final temperature is
- 16 °C
- 8 °C
- 24 °C
- 20 °C
దృఢమైన పాత్రలో ఉన్న వాయువు పీడనం 27 °C వద్ద 2 atm. దానిని 127 °C వరకు వేడి చేసినప్పుడు పీడనం
- 9.4 atm
- 4 atm
- 8/3 atm (సుమారు 2.67 atm)
- 1.5 atm
సమాధానం
C. 8/3 atm (సుమారు 2.67 atm)
స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద P₂ = P₁T₂/T₁ = 2 × 400/300 = 8/3 atm. ఉష్ణోగ్రతలు కెల్విన్లో ఉండాలి.
A gas in a rigid vessel has a pressure of 2 atm at 27 °C. The pressure when it is heated to 127 °C is
- 9.4 atm
- 4 atm
- 8/3 atm (about 2.67 atm)
- 1.5 atm
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: 0 °C నుండి 4 °C వరకు వేడి చేసినప్పుడు నీరు సంకోచిస్తుంది. ప్రవచనం II: నీటి సాంద్రత 4 °C వద్ద గరిష్టం.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
B. ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
0 °C నుండి 4 °C వరకు సంకోచం సాంద్రతను పెంచుతుంది, అది 4 °C వద్ద గరిష్టానికి చేరుతుంది. రెండూ సరైనవి.
Given below are two statements: Statement I: On heating from 0 °C to 4 °C, water contracts. Statement II: The density of water is maximum at 4 °C.
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Both Statement I and Statement II are correct
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: సమదైశిక ఘనపదార్థం (isotropic solid) యొక్క వైశాల్య వ్యాకోచ గుణకం దాని రేఖీయ వ్యాకోచ గుణకానికి రెట్టింపు. ప్రవచనం II: లోహపు పలకను వేడి చేసినప్పుడు దానిలోని వృత్తాకార రంధ్రం చిన్నదవుతుంది.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
B. ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
β = 2α సరైనది. రంధ్రం, పలక పదార్థంతోనే చేసినట్లుగా వ్యాకోచిస్తుంది, కాబట్టి ప్రవచనం II సరికాదు.
Given below are two statements: Statement I: The coefficient of areal expansion of an isotropic solid is twice its coefficient of linear expansion. Statement II: A circular hole in a metal plate becomes smaller when the plate is heated.
- Both Statement I and Statement II are correct
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: నీటి బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం దాని ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం కంటే ఎక్కువ. ప్రవచనం II: ఉష్ణం ఇస్తున్నప్పుడు మరుగుతున్న నీటి ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
సమాధానం
D. ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
L_v సుమారు 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ మరియు L_f సుమారు 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹. స్థితి మార్పు సమయంలో ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉంటుంది.
Given below are two statements: Statement I: The latent heat of vaporisation of water is greater than its latent heat of fusion. Statement II: The temperature of boiling water stays constant while heat is supplied.
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
- Both Statement I and Statement II are correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: ఒక వస్తువు యొక్క విశిష్టోష్ణం దాని ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడుతుంది. ప్రవచనం II: ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణ ధారణ సామర్థ్యం (heat capacity) దాని ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడుతుంది.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
సమాధానం
B. ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
విశిష్టోష్ణం పదార్థంపై మాత్రమే ఆధారపడుతుంది; ఉష్ణ ధారణ సామర్థ్యం S = mc ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడుతుంది.
Given below are two statements: Statement I: The specific heat capacity of a body depends on its mass. Statement II: The heat capacity of a body depends on its mass.
- Both Statement I and Statement II are correct
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
కింది వాటిలో ఏ ప్రవచనాలు సరైనవి? 1. వహనంలో, పదార్థం యొక్క స్థూల చలనం లేకుండా ఉష్ణం ప్రవహిస్తుంది. 2. సంవహనంలో, ద్రవం లేదా వాయువు యొక్క స్థూల చలనం ద్వారా ఉష్ణం రవాణా అవుతుంది. 3. వికిరణానికి భౌతిక యానకం అవసరం.
- 1 మరియు 3 మాత్రమే
- 2 మరియు 3 మాత్రమే
- 1 మరియు 2 మాత్రమే
- 1, 2 మరియు 3
సమాధానం
C. 1 మరియు 2 మాత్రమే
1 మరియు 2 ప్రవచనాలు వహనాన్ని మరియు సంవహనాన్ని సరిగ్గా వివరిస్తాయి. వికిరణానికి యానకం అవసరం లేదు, కాబట్టి 3 తప్పు.
Which of the following statements are correct? 1. In conduction, heat flows without bulk movement of the material. 2. In convection, heat is carried by the bulk movement of a fluid. 3. Radiation needs a material medium.
- 1 and 3 only
- 2 and 3 only
- 1 and 2 only
- 1, 2 and 3
కింది వాటిలో ఏ ప్రవచనాలు సరైనవి? 1. పరిపూర్ణ కృష్ణ వస్తువు తనపై పడే అన్ని వికిరణాలను శోషిస్తుంది. 2. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు గరిష్ట ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం తక్కువ విలువల వైపు మారుతుంది. 3. కృష్ణ వస్తువు యొక్క ప్రమాణ వైశాల్యానికి వికిరణం చేసే మొత్తం సామర్థ్యం T² కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
- 2 మరియు 3 మాత్రమే
- 1 మరియు 3 మాత్రమే
- 1, 2 మరియు 3
- 1 మరియు 2 మాత్రమే
సమాధానం
D. 1 మరియు 2 మాత్రమే
1 మరియు 2 ప్రవచనాలు సరైనవి. స్టెఫాన్ నియమం ప్రకారం ప్రమాణ వైశాల్యానికి సామర్థ్యం ∝ T⁴, కాబట్టి 3 తప్పు.
Which of the following statements are correct? 1. A perfect blackbody absorbs all radiation falling on it. 2. The wavelength of maximum emission shifts to shorter values when the temperature rises. 3. The total power radiated per unit area of a blackbody is proportional to T².
- 2 and 3 only
- 1 and 3 only
- 1, 2 and 3
- 1 and 2 only
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: ఒక మంచి వికిరణ శోషకం అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద మంచి ఉద్గారకం కూడా. ప్రవచనం II: అదే ఉష్ణోగ్రత వద్ద మెరుగుపెట్టిన వెండి ఉపరితలం, నల్ల మసి (lamp-black) ఉపరితలం కంటే ఎక్కువ వికిరణం చేస్తుంది.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
B. ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
మంచి శోషకాలు మంచి ఉద్గారకాలు, కాబట్టి నల్ల మసి, మెరుగుపెట్టిన వెండి కంటే ఎక్కువ వికిరణం చేస్తుంది. ప్రవచనం II సరికాదు.
Given below are two statements: Statement I: A good absorber of radiation is also a good emitter at the same temperature. Statement II: A polished silver surface radiates more than a lamp-black surface at the same temperature.
- Both Statement I and Statement II are correct
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: శ్రేణిలో కలిపిన రెండు పలకలు స్థిర స్థితిలో ఒకే ఉష్ణ ప్రవాహాన్ని వహిస్తాయి. ప్రవచనం II: ఎక్కువ ఉష్ణ వాహకత గల పలకలో ఎల్లప్పుడూ ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదల ఉంటుంది.
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
A. ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
శ్రేణిలో H సమానం. తగ్గుదల H × R, కాబట్టి ఎక్కువ నిరోధం గల పలకలో ఎక్కువ తగ్గుదల ఉంటుంది; ఇది K ఒక్కటే నిర్ణయించదు.
Given below are two statements: Statement I: Two slabs joined in series carry the same heat current in the steady state. Statement II: The slab with the larger thermal conductivity always has the larger temperature drop.
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Both Statement I and Statement II are correct
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: పరమ శూన్యం −273.15 °C. ప్రవచనం II: ఉష్ణోగ్రతలో ఒక కెల్విన్ మార్పు, ఒక డిగ్రీ సెల్సియస్ మార్పుకు సమానం కాదు.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
C. ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
పరమ శూన్యం −273.15 °C. ఒక కెల్విన్ పరిమాణం ఒక సెల్సియస్ డిగ్రీ పరిమాణానికి సమానం, కాబట్టి ప్రవచనం II సరికాదు.
Given below are two statements: Statement I: Absolute zero is −273.15 °C. Statement II: A one-kelvin change in temperature is not equal to a one-degree Celsius change.
- Both Statement I and Statement II are correct
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
క్రింద రెండు ప్రవచనాలు ఇవ్వబడ్డాయి: ప్రవచనం I: న్యూటన్ నియమం ప్రకారం చల్లబడే వస్తువు, పరిసరాలు 30 °C వద్ద ఉన్నప్పుడు 80 °C నుండి 70 °C కు చల్లబడటానికి, 70 °C నుండి 60 °C కు చల్లబడటం కంటే తక్కువ సమయం తీసుకుంటుంది. ప్రవచనం II: పరిసరాల కంటే ఉష్ణోగ్రత అధికం తగ్గే కొద్దీ శీతలీకరణ రేటు తగ్గుతుంది.
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరికావు
- ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
- ప్రవచనం I సరైనది కానీ ప్రవచనం II సరికాదు
- ప్రవచనం I సరికాదు కానీ ప్రవచనం II సరైనది
సమాధానం
B. ప్రవచనం I మరియు ప్రవచనం II రెండూ సరైనవి
మొదటి అంతరంలో అధికం ఎక్కువ, కాబట్టి అక్కడ శీతలీకరణ వేగంగా జరిగి తక్కువ సమయం పడుతుంది. రెండూ సరైనవి మరియు II, I ని వివరిస్తుంది.
Given below are two statements: Statement I: A body cooling by Newton's law takes less time to cool from 80 °C to 70 °C than from 70 °C to 60 °C, when the surroundings are at 30 °C. Statement II: The rate of cooling decreases as the excess temperature over the surroundings decreases.
- Both Statement I and Statement II are incorrect
- Both Statement I and Statement II are correct
- Statement I is correct but Statement II is incorrect
- Statement I is incorrect but Statement II is correct
నిశ్చితవాక్యం (A): ఒకే ఉష్ణోగ్రత వద్ద లోహపు చెంచా, కలప చెంచా కంటే చల్లగా అనిపిస్తుంది. కారణం (R): కలప కంటే లోహాలకు ఎక్కువ ఉష్ణ వాహకత ఉంటుంది.
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
C. A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
లోహం చేతి నుండి ఉష్ణాన్ని వేగంగా తీసివేస్తుంది, అందువల్ల చల్లగా అనిపిస్తుంది. R, A ని వివరిస్తుంది.
Assertion (A): A metal spoon feels colder than a wooden spoon at the same temperature. Reason (R): Metals have a higher thermal conductivity than wood.
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is true but R is false
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- A is false but R is true
నిశ్చితవాక్యం (A): ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద కృష్ణ వస్తువు ఉత్తమ ఉద్గారిణి. కారణం (R): కృష్ణ వస్తువు తనపై పడే అన్ని వికిరణాలను పరావర్తనం చేస్తుంది.
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
A. A సత్యం కానీ R అసత్యం
కృష్ణ వస్తువు ఉద్గారత 1 కాబట్టి A సత్యం. R అసత్యం: కృష్ణ వస్తువు అన్ని వికిరణాలను శోషిస్తుంది, దేనినీ పరావర్తనం చేయదు.
Assertion (A): A blackbody is the best radiator at a given temperature. Reason (R): A blackbody reflects all the radiation that falls on it.
- A is true but R is false
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is false but R is true
నిశ్చితవాక్యం (A): 1 atm వద్ద మరుగుతున్న నీటి ఉష్ణోగ్రత, నిరంతరం ఉష్ణం ఇస్తున్నప్పుడు పెరుగుతూనే ఉంటుంది. కారణం (R): స్థితి మార్పు సమయంలో ఉష్ణం శోషించబడుతుంది.
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
D. A అసత్యం కానీ R సత్యం
A అసత్యం: మరిగేటప్పుడు ఉష్ణోగ్రత 100 °C వద్దే ఉంటుంది. R సత్యం: ఆ ఉష్ణమే గుప్తోష్ణం.
Assertion (A): The temperature of boiling water at 1 atm keeps rising as heat is supplied continuously. Reason (R): Heat is absorbed during a change of state.
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is true but R is false
- A is false but R is true
నిశ్చితవాక్యం (A): ఎక్కువ వేడి వస్తువు నీలి రంగులో, తక్కువ వేడి వస్తువు ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తుంది. కారణం (R): గరిష్ట ఉద్గార తరంగదైర్ఘ్యం పరమ ఉష్ణోగ్రతకు విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
C. A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
λm T = b ప్రకారం, ఎక్కువ T కు λm తక్కువ, కాబట్టి రంగు నీలి వైపు మారుతుంది. R, A ని వివరిస్తుంది.
Assertion (A): A hotter body appears bluish and a cooler body appears reddish. Reason (R): The wavelength of maximum emission is inversely proportional to the absolute temperature.
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is true but R is false
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- A is false but R is true
నిశ్చితవాక్యం (A): ఇనుప పట్టాల మధ్య ఖాళీలను వదులుతారు. కారణం (R): ఇనుముకు అధిక ద్రవీభవన స్థానం ఉంటుంది.
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
C. A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
వేడి చేసినప్పుడు వ్యాకోచానికి ఖాళీలు వీలు కల్పిస్తాయి. అధిక ద్రవీభవన స్థానం సత్యమే కానీ అది ఖాళీలను వివరించదు.
Assertion (A): Gaps are left between iron rails. Reason (R): Iron has a high melting point.
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- A is true but R is false
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is false but R is true
నిశ్చితవాక్యం (A): శీతాకాలంలో లోతైన సరస్సు అడుగున ఉన్న నీరు సుమారు 4 °C వద్ద ఉంటుంది. కారణం (R): నీటికి 4 °C వద్ద గరిష్ట సాంద్రత ఉంటుంది.
- A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
- A మరియు R రెండూ సత్యం, కానీ R అనేది A కి సరైన వివరణ కాదు
- A సత్యం కానీ R అసత్యం
- A అసత్యం కానీ R సత్యం
సమాధానం
A. A మరియు R రెండూ సత్యం, R అనేది A కి సరైన వివరణ
4 °C వద్ద అత్యంత సాంద్రమైన నీరు అడుగుకు చేరుతుంది, మరియు మంచు పైన ఏర్పడుతుంది. R, A ని వివరిస్తుంది.
Assertion (A): The water at the bottom of a deep lake in winter stays at about 4 °C. Reason (R): Water has maximum density at 4 °C.
- Both A and R are true and R is the correct explanation of A
- Both A and R are true but R is not the correct explanation of A
- A is true but R is false
- A is false but R is true
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. విశిష్టోష్ణం b. గుప్తోష్ణం c. ఉష్ణ వాహకత d. స్టెఫాన్ స్థిరాంకం జాబితా II: i. W m⁻¹ K⁻¹ ii. J kg⁻¹ iii. J kg⁻¹ K⁻¹ iv. W m⁻² K⁻⁴
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
- a-iii, b-ii, c-iv, d-i
- a-iii, b-i, c-ii, d-iv
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
సమాధానం
D. a-iii, b-ii, c-i, d-iv
విశిష్టోష్ణం: J kg⁻¹ K⁻¹ (iii). గుప్తోష్ణం: J kg⁻¹ (ii). వాహకత: W m⁻¹ K⁻¹ (i). σ: W m⁻² K⁻⁴ (iv).
Match List I with List II. List I: a. Specific heat capacity b. Latent heat c. Thermal conductivity d. Stefan's constant List II: i. W m⁻¹ K⁻¹ ii. J kg⁻¹ iii. J kg⁻¹ K⁻¹ iv. W m⁻² K⁻⁴
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
- a-iii, b-ii, c-iv, d-i
- a-iii, b-i, c-ii, d-iv
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. స్టెఫాన్–బోల్ట్జ్మన్ నియమం b. వీన్ నియమం c. న్యూటన్ శీతలీకరణ నియమం d. ఉష్ణ వహన నియమం జాబితా II: i. λm T = స్థిరాంకం ii. వికిరణ సామర్థ్యం ∝ T⁴ iii. శీతలీకరణ రేటు ∝ ఉష్ణోగ్రత అధికం iv. Q/t = KAΔT/L
- a-ii, b-i, c-iii, d-iv
- a-i, b-ii, c-iii, d-iv
- a-ii, b-i, c-iv, d-iii
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
సమాధానం
A. a-ii, b-i, c-iii, d-iv
a: సామర్థ్యం ∝ T⁴ (ii). b: λm T = స్థిరాంకం (i). c: రేటు ∝ ఉష్ణోగ్రత అధికం (iii). d: Q/t = KAΔT/L (iv).
Match List I with List II. List I: a. Stefan-Boltzmann law b. Wien's law c. Newton's law of cooling d. Law of heat conduction List II: i. λm T = constant ii. Power radiated ∝ T⁴ iii. Rate of cooling ∝ excess temperature iv. Q/t = KAΔT/L
- a-ii, b-i, c-iii, d-iv
- a-i, b-ii, c-iii, d-iv
- a-ii, b-i, c-iv, d-iii
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. మంచు బిందువు b. ఆవిరి బిందువు c. పరమ శూన్యం d. నీటి త్రిక బిందువు జాబితా II: i. 273.16 K ii. 373.15 K iii. 0 K iv. 273.15 K
- a-iv, b-iii, c-ii, d-i
- a-iv, b-ii, c-i, d-iii
- a-ii, b-iv, c-iii, d-i
- a-iv, b-ii, c-iii, d-i
సమాధానం
D. a-iv, b-ii, c-iii, d-i
మంచు బిందువు 273.15 K (iv), ఆవిరి బిందువు 373.15 K (ii), పరమ శూన్యం 0 K (iii), త్రిక బిందువు 273.16 K (i).
Match List I with List II. List I: a. Ice point b. Steam point c. Absolute zero d. Triple point of water List II: i. 273.16 K ii. 373.15 K iii. 0 K iv. 273.15 K
- a-iv, b-iii, c-ii, d-i
- a-iv, b-ii, c-i, d-iii
- a-ii, b-iv, c-iii, d-i
- a-iv, b-ii, c-iii, d-i
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. రేఖీయ వ్యాకోచం b. వైశాల్య వ్యాకోచం c. ఘనపరిమాణ వ్యాకోచం d. వేడెక్కడంలో గ్రహించిన ఉష్ణం జాబితా II: i. ΔA = 2αAΔT ii. ΔV = 3αVΔT iii. Q = mcΔT iv. ΔL = αLΔT
- a-i, b-iv, c-ii, d-iii
- a-iv, b-i, c-iii, d-ii
- a-iv, b-ii, c-i, d-iii
- a-iv, b-i, c-ii, d-iii
సమాధానం
D. a-iv, b-i, c-ii, d-iii
రేఖీయ: ΔL = αLΔT (iv). వైశాల్య: ΔA = 2αAΔT (i). ఘనపరిమాణ: ΔV = 3αVΔT (ii). ఉష్ణం: Q = mcΔT (iii).
Match List I with List II. List I: a. Linear expansion b. Area expansion c. Volume expansion d. Heat absorbed in warming List II: i. ΔA = 2αAΔT ii. ΔV = 3αVΔT iii. Q = mcΔT iv. ΔL = αLΔT
- a-i, b-iv, c-ii, d-iii
- a-iv, b-i, c-iii, d-ii
- a-iv, b-ii, c-i, d-iii
- a-iv, b-i, c-ii, d-iii
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. మంచు ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం b. నీటి బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం c. నీటి విశిష్టోష్ణం d. స్టెఫాన్ స్థిరాంకం జాబితా II: i. 4186 J kg⁻¹ K⁻¹ ii. 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹ iii. 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ iv. 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
- a-ii, b-i, c-iii, d-iv
- a-ii, b-iii, c-iv, d-i
సమాధానం
A. a-ii, b-iii, c-i, d-iv
ద్రవీభవనం 3.33 × 10⁵ (ii); బాష్పీభవనం 2.26 × 10⁶ (iii); నీటి c 4186 (i); σ 5.67 × 10⁻⁸ (iv).
Match List I with List II. List I: a. Latent heat of fusion of ice b. Latent heat of vaporisation of water c. Specific heat capacity of water d. Stefan's constant List II: i. 4186 J kg⁻¹ K⁻¹ ii. 3.33 × 10⁵ J kg⁻¹ iii. 2.26 × 10⁶ J kg⁻¹ iv. 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴
- a-ii, b-iii, c-i, d-iv
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
- a-ii, b-i, c-iii, d-iv
- a-ii, b-iii, c-iv, d-i
జాబితా I ను జాబితా II తో జతపరచండి. జాబితా I: a. తీవ్రమైన చలిలో నీటి పైపులు పగిలిపోవడం b. పగటిపూట సముద్రపు గాలి c. రైలు పట్టాల మధ్య ఖాళీలు d. గడ్డకట్టిన సరస్సులో చేపలు బతకడం జాబితా II: i. భూమి సముద్రం కంటే వేగంగా వేడెక్కుతుంది ii. లోహం యొక్క ఉష్ణ వ్యాకోచం iii. గడ్డకట్టేటప్పుడు నీరు వ్యాకోచిస్తుంది iv. అడుగున ఉన్న నీరు 4 °C వద్ద ఉంటుంది
- a-iii, b-i, c-ii, d-iv
- a-iii, b-i, c-iv, d-ii
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
- a-i, b-iii, c-ii, d-iv
సమాధానం
A. a-iii, b-i, c-ii, d-iv
పైపులు: గడ్డకట్టేటప్పుడు నీరు వ్యాకోచిస్తుంది (iii). సముద్రపు గాలి: భూమి వేగంగా వేడెక్కుతుంది (i). పట్టాలు: ఉష్ణ వ్యాకోచం (ii). చేపలు: అడుగున నీరు 4 °C వద్ద ఉంటుంది (iv).
Match List I with List II. List I: a. Water pipes burst in severe cold b. Sea breeze in the day c. Gaps in railway tracks d. Fish survive in a frozen lake List II: i. Land heats faster than the sea ii. Thermal expansion of metal iii. Water expands on freezing iv. Water at the bottom stays at 4 °C
- a-iii, b-i, c-ii, d-iv
- a-iii, b-i, c-iv, d-ii
- a-iii, b-ii, c-i, d-iv
- a-i, b-iii, c-ii, d-iv
సమాన వైశాల్యం గల రెండు పలకలు ఒకదానికొకటి తాకి ఉన్నాయి. పలక A మందం 0.1 m, K = 200 W m⁻¹ K⁻¹; పలక B మందం 0.2 m, K = 100 W m⁻¹ K⁻¹. A యొక్క స్వేచ్ఛా ముఖం 100 °C వద్ద, B యొక్క స్వేచ్ఛా ముఖం 0 °C వద్ద ఉన్నాయి. స్థిర స్థితిలో అంతర తలం ఉష్ణోగ్రత
- 20 °C
- 50 °C
- 80 °C
- 67 °C
సమాధానం
C. 80 °C
ప్రమాణ వైశాల్యానికి నిరోధాలు: A = 5 × 10⁻⁴, B = 2 × 10⁻³. A అంతటా తగ్గుదల = 100 × 5 × 10⁻⁴/(2.5 × 10⁻³) = 20 °C, కాబట్టి అంతర తలం 80 °C వద్ద ఉంటుంది.
Two slabs of equal area are in contact. Slab A is 0.1 m thick with K = 200 W m⁻¹ K⁻¹; slab B is 0.2 m thick with K = 100 W m⁻¹ K⁻¹. The free face of A is at 100 °C and the free face of B is at 0 °C. In the steady state the temperature of the interface is
- 20 °C
- 50 °C
- 80 °C
- 67 °C
30 °C వద్ద ఉన్న పరిసరాలలో ఒక వస్తువు 80 °C నుండి 60 °C కు 10 నిమిషాలలో చల్లబడింది. న్యూటన్ శీతలీకరణ నియమం ప్రకారం, అది 60 °C నుండి 40 °C కు చల్లబడటానికి పట్టే సమయం
- 15 నిమిషాలు
- 10 నిమిషాలు
- 30 నిమిషాలు
- 20 నిమిషాలు
సమాధానం
D. 20 నిమిషాలు
20/10 = k(70 − 30) నుండి k = 0.05 ప్రతి నిమిషం. అప్పుడు 20/t = 0.05 × (50 − 30) = 1, కాబట్టి t = 20 నిమిషాలు.
A body cools from 80 °C to 60 °C in 10 minutes in surroundings at 30 °C. Assuming Newton's law of cooling, the time it takes to cool from 60 °C to 40 °C is
- 15 minutes
- 10 minutes
- 30 minutes
- 20 minutes
σ = 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴ తీసుకోండి. ఉపరితల వైశాల్యం 0.01 m² గల కృష్ణ వస్తువు 1000 K వద్ద ఉంది. అది వికిరణం చేసే సామర్థ్యం
- 5.67 W
- 567 W
- 5670 W
- 56.7 W
సమాధానం
B. 567 W
P = σAT⁴ = 5.67 × 10⁻⁸ × 0.01 × 10¹² = 567 W.
Take σ = 5.67 × 10⁻⁸ W m⁻² K⁻⁴. A blackbody of surface area 0.01 m² is at 1000 K. The power it radiates is
- 5.67 W
- 567 W
- 5670 W
- 56.7 W
500 K వద్ద ఉన్న కృష్ణ వస్తువును 250 K వద్ద ఉన్న పరిసరాలలో ఉంచారు. అది కోల్పోయే నికర సామర్థ్యానికి, అది ఉద్గారించే సామర్థ్యానికి నిష్పత్తి
- 3/4
- 15/16
- 1/16
- 7/8
సమాధానం
B. 15/16
నికర/ఉద్గారిత = (T⁴ − T₀⁴)/T⁴ = 1 − (1/2)⁴ = 15/16.
A blackbody at 500 K is placed in surroundings at 250 K. The ratio of the net power it loses to the power it emits is
- 3/4
- 15/16
- 1/16
- 7/8
నక్షత్రం P గరిష్ట ఉద్గారం 450 nm వద్ద, నక్షత్రం Q గరిష్ట ఉద్గారం 1350 nm వద్ద ఉన్నాయి. రెండూ కృష్ణ వస్తువులుగా వికిరణం చేస్తాయి. నిష్పత్తి T_P/T_Q
- 1/3
- 9
- 3
- 81
సమాధానం
C. 3
λm T = స్థిరాంకం, కాబట్టి T_P/T_Q = λ_Q/λ_P = 1350/450 = 3.
Star P has its peak emission at 450 nm and star Q at 1350 nm. Both radiate as blackbodies. The ratio T_P/T_Q is
- 1/3
- 9
- 3
- 81
ఉష్ణ నిరోధక పాత్రలో, 20 °C వద్ద ఉన్న 300 g నీటిలోకి 100 °C వద్ద ఉన్న 10 g ఆవిరిని పంపారు. బాష్పీభవన L = 540 cal g⁻¹ మరియు నీటి c = 1 cal g⁻¹ °C⁻¹ తీసుకోండి. తుది ఉష్ణోగ్రత
- 30 °C
- 35 °C
- 50 °C
- 40 °C
సమాధానం
D. 40 °C
వెలువడిన ఉష్ణం = 10 × 540 + 10 × (100 − T). గ్రహించిన ఉష్ణం = 300 × (T − 20). 5400 + 1000 − 10T = 300T − 6000 నుండి 310T = 12 400 మరియు T = 40 °C.
In an insulated vessel, 10 g of steam at 100 °C is passed into 300 g of water at 20 °C. Take L of vaporisation = 540 cal g⁻¹ and c of water = 1 cal g⁻¹ °C⁻¹. The final temperature is
- 30 °C
- 35 °C
- 50 °C
- 40 °C
ఇత్తడి (α = 19 × 10⁻⁶ K⁻¹) పట్టీని ఇనుప (α = 12 × 10⁻⁶ K⁻¹) పట్టీకి రివెట్ చేసి వేడి చేశారు. ఆ పట్టీ ఈ విధంగా వంగుతుంది
- ఇత్తడి బయటి (కుంభాకార) వైపున ఉంటుంది
- అది నిటారుగానే ఉంటుంది
- ఇనుము బయటి (కుంభాకార) వైపున ఉంటుంది
- ఇత్తడి లోపలి (పుటాకార) వైపున ఉంటుంది మరియు పట్టీ పొట్టిదవుతుంది
సమాధానం
A. ఇత్తడి బయటి (కుంభాకార) వైపున ఉంటుంది
ఇత్తడికి α ఎక్కువ, కాబట్టి అది ఎక్కువ పొడవు పెరిగి వంపు బయట వైపున ఉంటుంది.
A strip made of brass (α = 19 × 10⁻⁶ K⁻¹) riveted to a strip of iron (α = 12 × 10⁻⁶ K⁻¹) is heated. The strip bends so that
- brass is on the outer (convex) side
- it stays straight
- iron is on the outer (convex) side
- brass is on the inner (concave) side and the strip becomes shorter