परीक्षा: हमारे चारों ओर का पदार्थ - 1 - UPSC MCQ

• विकल्प A: पानी का उबालने का बिंदु - 273 K
  यह गलत है क्योंकि पानी का उबालने का बिंदु 373 K है, न कि 273 K। 273 K बर्फ का पिघलने का बिंदु है।
• विकल्प B: बर्फ का पिघलने का बिंदु - 373 K
  यह गलत है क्योंकि बर्फ का पिघलने का बिंदु 273 K है, न कि 373 K। 373 K पानी का उबालने का बिंदु है।
• विकल्प C: विलय की निहित गर्मी - ठोस को तरल में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा 1 किलोग्राम
  यह सही है। विलय की निहित गर्मी को उस मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है जो 1 किलोग्राम ठोस को उसके पिघलने के बिंदु पर वायुमंडलीय दबाव में तरल में बदलने के लिए आवश्यक गर्मी ऊर्जा है।
• विकल्प D: वाष्पीकरण की निहित गर्मी - वह तापमान जिस पर तरल उबलना शुरू करता है
  यह गलत है। वाष्पीकरण की निहित गर्मी वह मात्रा है जो 1 किलोग्राम तरल को उसके उबालने के बिंदु पर वायुमंडलीय दबाव में गैस में बदलने के लिए आवश्यक गर्मी ऊर्जा है। वह तापमान जिस पर तरल उबलना शुरू करता है, उसे उसका उबालने का बिंदु कहा जाता है।

इसलिए, सही मेल खाने वाला जोड़ा विकल्प C है: विलय की निहित गर्मी - ठोस को तरल में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा 1 किलोग्राम।

गैसों का तरल में बदलना एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें गैस को तरल में परिवर्तित किया जाता है। इसे निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

• दबाव बढ़ाना: दबाव लागू करने से गैस के अणु एक-दूसरे के करीब आ जाते हैं, जिससे तरल अवस्था में परिवर्तन की सुविधा होती है।
• तापमान घटाना: तापमान कम करने से गैस के अणुओं की ऊर्जा कम होती है, जिससे तरल में संघनन को बढ़ावा मिलता है।

संक्षेप में, दबाव बढ़ाना और तापमान घटाना दोनों गैसों के तरल रूप में बदलने के लिए आवश्यक हैं।

तरल में सूक्ष्म कणों की यादृच्छिक गति को ब्राउनियन गति के रूप में जाना जाता है। इस घटना का पहला अवलोकन रॉबर्ट ब्राउन द्वारा किया गया था और यह कणों और चारों ओर के अणुओं के बीच निरंतर टकराव के कारण होती है।

• ब्राउनियन गति यह वर्णन करती है कि कण कैसे यादृच्छिक रूप से चलते हैं।
• यह गति चारों ओर के अणुओं से निरंतर प्रभाव के कारण होती है।
• जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, इन कणों की गति भी बढ़ती है।
• यह दिखाता है कि उच्च तापमान अधिक गतिक ऊर्जा की ओर ले जाता है।

पदार्थ के कण आपस में अपने आप स्थान में जाकर मिलते हैं।

पदार्थ के कण स्वाभाविक रूप से डिफ्यूजन नामक प्रक्रिया के माध्यम से मिलते हैं। यह तब होता है जब:

• कण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से निम्न सांद्रता वाले क्षेत्रों की ओर चलते हैं।
• कणों के बीच के स्थान उन्हें स्वतंत्र रूप से मिलाने की अनुमति देते हैं।
• यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कण समान रूप से वितरित नहीं हो जाते।

विसरण तेजी से होता है कुछ विशेष परिस्थितियों में, विशेषकर उच्च तापमान पर। यहाँ मुख्य बिंदु हैं:

• उच्च तापमान कणों की काइनेटिक ऊर्जा को बढ़ाता है।
• अधिक ऊर्जा के साथ, कण तेजी से चलते हैं और अधिक आसानी से मिश्रित होते हैं।
• जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कणों के बीच के आकर्षक बल पराजित हो जाते हैं।
• इससे विसरण प्रक्रिया तेज हो जाती है।

वाष्पीकरण की दर को प्रभावित करने वाले कारक:

• सतह क्षेत्र: अधिक सतह क्षेत्र वाष्पीकरण को बढ़ाता है।
• तापमान: उच्च तापमान तेजी से वाष्पीकरण को सुगम बनाता है।
• हवा की गति: बढ़ी हुई हवा की गति पानी के वाष्प को हटाकर वाष्पीकरण को बढ़ाती है।
• आर्द्रता: यदि हवा में पहले से ही पानी की मात्रा अधिक है, तो वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है।

इसलिए, वाष्पीकरण की दर को प्रभावित नहीं करने वाला कारक अघुलनशील भारी अशुद्धियाँ हैं।

विकल्प A: पंच तत्व - पांच मूल तत्व: यह सही रूप से मिलान किया गया है। पंच तत्व में वायु, पृथ्वी, अग्नि, आकाश और जल शामिल हैं, जो सभी पदार्थों के मूल तत्व माने जाते हैं।

विकल्प B: द्रव्यमान का SI इकाई - लीटर: यह गलत है। द्रव्यमान का SI इकाई किलोग्राम (kg) है, जबकि लीटर एक आयतन की इकाई है।

विकल्प C: पदार्थ के कण - निरंतर: यह गलत है। पदार्थ अलग-अलग कणों से बना होता है, न कि निरंतर पदार्थ से।

विकल्प D: आयतन का SI इकाई - मीटर: यह गलत है। आयतन का SI इकाई घन मीटर (m³) है, न कि मीटर।

व्याख्या:

• अभिव्यक्ति कि वाष्पीकरण एक खुले बर्तन में शीतलन का कारण बनता है, सही है। जब तरल वाष्पित होता है, तो तरल के कण चारों ओर से ऊर्जा अवशोषित करते हैं ताकि प्रक्रिया के दौरान खोई गई ऊर्जा की भरपाई की जा सके। इस ऊर्जा के अवशोषण के परिणामस्वरूप शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है, जिससे चारों ओर का वातावरण ठंडा महसूस होता है।
• दिया गया कारण इस घटना को सही ढंग से समझाता है। वाष्पीकरण के दौरान ऊर्जा का अवशोषण एक प्रमुख कारक है जो शीतलन प्रभाव की ओर ले जाता है। इसलिए, कारण अभिव्यक्ति का सही स्पष्टीकरण है।

निष्कर्ष:

• दोनों अभिव्यक्ति और कारण सत्य हैं, और कारण सही तरीके से बताता है कि अभिव्यक्ति क्यों मान्य है। इसलिए, विकल्प A सही उत्तर है।

गैसें अत्यधिक संकुचनशील होती हैं क्योंकि उनके कणों की यादृच्छिक गति होती है। यह अद्वितीय गुण गैसों को छोटे आयतन में आसानी से संकुचित करने की अनुमति देता है। मुख्य बिंदुओं में शामिल हैं:

• गैस के कण उच्च गति से चलते हैं।
• वे निरंतर यादृच्छिक गति में रहते हैं।
• यह गति गैसों को उपलब्ध स्थान को भरने और सभी दिशाओं में समान रूप से दबाव डालने में सक्षम बनाती है।

इसके विपरीत, ठोस और तरल पदार्थों के कण अधिक तंग पैक होते हैं, जिससे वे कम संकुचनशील होते हैं।

प्रस्तावना (A) सत्य है: पानी की बूँदें एक कांच के बाहर की सतह पर बनती हैं जिसमें बर्फ़-ठंडा पानी होता है क्योंकि कांच का ठंडा तापमान हवा में नमी को संकुचित करता है।

कारण (R) गलत है: पानी कांच से वाष्पित नहीं होता और बाहर संकुचित नहीं होता। इसके बजाय, आसपास की हवा में नमी कांच की ठंडी सतह पर संकुचित होती है।

इसलिए, सही विकल्प C है: प्रस्तावना सत्य है, लेकिन कारण गलत है।