विज्ञान कक्षा सातवीं अध्याय 7 ऊष्मा तथा ताप

  अध्याय 7. ऊष्मा तथा ताप

ऊष्मा के प्रभाव

इनके उत्तर दीजिए -

प्रश्न 1. यदि किसी वस्तु को छूने से वह ठण्डी प्रतीत होती है तो हाथ और वस्तु के बीच ऊष्मा के प्रवाह की दिशा बताइए ।

उत्तर – यदि किसी वस्तु को छूने से वह ठण्डी प्रतीत होती है तो ऊष्मा के प्रवाह की दिशा हाथ से वस्तु की ओर है । 

प्रश्न 2. ऊष्मीय प्रसार को ध्यान में रखते हुए ठोस , द्रव एवं गैस को क्रमबद्ध कीजिए । 

उत्तर- ठोस में सबसे कम , द्रव में उससे ज्यादा तथा गैस में ऊष्मीय प्रसार सबसे अधिक होता है अत : ऊष्मीय प्रसार के अनुसार इनका क्रम हैँ– 

ठोस < द्रव < गैस । 

प्रश्न 3. काँच की बोतल का ढक्कन कस जाने पर उसे खोलने का उपाय कारण सहित बताइए

उत्तर – काँच की बोतल का ढक्कन कस जाने पर बोतल को उलटकर ढक्कन को गर्म पानी में डुबोया जाए तो उसमें ऊष्मीय प्रसार के कारण ढक्कन ढीला होकर खुल जाता है । 

प्रश्न 4. धूप में रखी साइकिल की ट्यूब के फटने की संभावना रहती है । कारण सहित उत्तर दीजिए ।

उत्तर - धूप से ऊष्मा पाकर ट्यूब में भरी वायु में प्रसार होता है । अतः प्रसार के कारण ट्यूब पर दाब बढ़ जाता है और दाब बढ़ने के कारण धूप में रखी साइकिल की ट्यूब के फटने की संभावना रहती है । 

अवस्था परिवर्तन 

इनके उत्तर दीजिए

प्रश्न 1. किसी पदार्थ का पिघलना और जमना ( हिमीकरण ) एक ही ताप पर क्यों होता है ?

उत्तर- किसी पदार्थ का पिघलना और जमना एक ही ताप पर होता है क्योंकि बाकी दी गई ऊष्मा पदार्थ के अन्दर उपस्थित अन्तराअणुक बल को कमजोर करने में व्यय हो जाती है ।

प्रश्न 2. टीका लगाने से पूर्व डॉक्टर आपकी त्वचा पर स्प्रिट लगाते हैं । आपको उस स्थान पर ठंडक क्यों महसूस होती है ?

उत्तर- टीका लगाने से पूर्व डॉक्टर त्वचा पर स्प्रिट लगाते हैं । तब उस स्थान पर हमें ठंडक महसूस होती है इसका कारण है । कि स्प्रिंट स्वयं अवस्था परिवर्तन करने के लिए हमारे शरीर से ऊष्मा प्राप्त करती है ।

प्रश्न 3. गर्मियों में चिकनी काली मिट्टी के घड़े में पानी ठंडा पानी नहीं होता जबकि लाल मिट्टी के ( छोटे - छोटे छिद्रयुक्त ) घड़ें में पानी ठंडा हो जाता है । क्यों ?

उत्तर- लाल मिट्टी के घड़ें में पानी ठंडा होने का मुख्य कारण सरन्ध्र होना है । इसके छिद्रों से पानी रिसता रहता है एवं मटके के बाहरी सतह को गीला रखता है । बाहरी सतह पर ये पानी वाष्पित होता रहता है । वाष्पन के लिए आवश्यक ऊष्मा का अवशोषण मटके के अन्दर भरे पानी से करता रहता है जिससे अन्दर के पानी का ताप कम हो जाता है और पानी ठण्डा हो जाता है ।

प्रश्न 4. दूध के फटने से बचाने के लिए गर्मियों में उसे कई बार गर्म करना पड़ता है या रेफ्रीजरेटर में रखना पड़ता है । क्यों ? 

उत्तर – दूध को खराब करने वाले जीवाणु 30 ° C से 45 ° C पर अधिक सक्रिय हो जाते हैं और उसे खराब कर देते हैं । परन्तु यदि इसे 60 ° C या उससे अधिक ताप पर गर्म किया जाये तो जीवाणु मर जाते हैं । या इसे सक्रिय ताप से कम ताप पर रखा जाये तो भी जीवाणु मर जाते हैं । इसलिए फटने या खराब होने से बचाने के लिए गर्मियों में दूध को कई बार गर्म करना पड़ता है या रेफ्रीजरेटर में रखना पड़ता है ।

 ऊष्मा का मापन 

इनके उत्तर दीजिए–

प्रश्न 1. कैलोरी और किलो कैलोरी की परिभाषा दीजिए एवं दोनों में संबंध बताइए । 

उत्तर- कैलोरी– ' एक कैलोरी ऊष्मा , ऊष्मा का वह परिमाण है जो 1 ग्राम जल के ताप में 1 ° C की वृद्धि कर दे । किलो कैलोरी- .'एक किलो कैलोरी ऊष्मा , ऊष्मा का वह परिमाण है जो एक किलोग्राम जल का ताप 1 ° C बढ़ाने के लिये आवश्यक है । कैलोरी तथा किलो कैलोरी में संबंध 1000 कैलोरी = 1 किलो कैलोरी ।

प्रश्न 2. किसी वस्तु को किसी निश्चित ताप तक गर्म करने के लिये आवश्यक ऊष्मा किन कारकों पर निर्भर करती है ?

उत्तर- किसी वस्तु को किसी निश्चित ताप तक गर्म करने के लिये आवश्यक ऊष्मा निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है ( क ) वस्तु के द्रव्यमान पर , ( ख ) ताप वृद्धि पर , ( ग ) वस्तु के पदार्थ की प्रकृति पर ।

प्रश्न 3. पारे को तापमापक के रूप में सबसे उपयुक्त माना जाता है । क्यों ? 

उत्तर – पारे को तापमापक द्रव के रूप में सबसे उपयुक्त माना जाता है । इसके निम्न कारण हैं 

1. पारा एक चमकीला व अपारदर्शी द्रव है जिसके कारण काँच के बाहर से देखा जा सकता है । 

2. यह काँच की दीवारों से चिपकता नहीं है ।

 3. यह अधिक ताप परास ( हिमांक- 39 ° C और क्वथनांक 357 ° C ) के लिये द्रव रूप में रहता है । 

अभ्यास के प्रश्न

 प्रश्न 1. सही विकल्प चुनिए 

1. गर्म करने पर वस्तु का प्रसार निर्भर करता है

( क ) वस्तु के प्रारंभिक आकार या आयतन पर , 

( ख ) ताप में वृद्धि पर

( ग ) वस्तु के पदार्थ पर 

( घ ) उपरोक्त सभी पर 

उत्तर-(घ ) उपरोक्त सभी पर

2. 10 कैलोरी ऊष्मा से 2 ग्राम जल के ताप में वृद्धि होगी -

( क ) 2 ° C

( ख ) 5 ° C 

( ग ) 8 ° ℃ 

( घ ) 10 ° 

उत्तर-( ख ) 5 ° C 

3. किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित ऊष्मा का परिमाण निर्भर करता है -

( क ) पदार्थ के द्रव्यमान

( ख ) पदार्थ की प्रकृति पर

( ग ) ताप में वृद्धि पर 

( घ ) उपरोक्त सभी पर । 

उत्तर- ( घ ) उपरोक्त सभी पर । 

4. 1 ग्राम जल के ताप आवश्यक ऊष्मा 

( क ) 1 कैलोरी में 1 ° C की वृद्धि करने के लिए 

( ख ) किलो कैलोरी

( ग ) 1 जूल 

( घ ) 1 किलो जूल ।

उत्तर- ( क ) 1 कैलोरी में 1 ° C की वृद्धि करने के लिए 

5. निम्नलिखित में से कौन - सा मात्रक ऊष्मा मापन के लिये प्रयुक्त नहीं होता 

( क ) 1 कैलोरी

 (ख ) ०C

( ग ) 1 जूल

( घ ) 1 किलो जूल

उत्तर - ०C

प्रश्न 2. रिक्त स्थानों की पूर्ति करो

( क ) स्तनधारी कोशिकाओं में वृद्धि 37 ° C पर होती है ।

( ख ) सेंकने के लिये बोतलों में गर्म जल भरा जाता है क्योंकि जल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता अधिक है । 

( ग ) पारे का प्रसार सभी तापों पर लगभग समान होता है इसलिए इसे थर्मामीटर में उपयोग में लाया जाता है । 

( घ ) एक कैलोरी ऊष्मा  4.186 जूल के तुल्य होती है ।

( ङ ) जल का क्वथनांक 100०C होता है।

प्रश्न 3. कारण सहित उत्तर दीजिए 

( क ) मोटे काँच के गिलास में खौलता पानी डालने पर वह चटख जाता है । 

उत्तर- जब मोटे काँच की गिलास में खौलता हुआ पानी डाला जाता है तब गिलास टूट जाता है क्योंकि गिलास की भीतरी सतह का प्रसार बाहर की तुलना में अधिक होता है । 

( ख ) गर्मी के दिनों में हम पानी को ठंडा करने के लिए धातु के घड़े में न रखकर लाल मिट्टी के घड़े में रखते हैं । 

उत्तर- मिट्टी का घड़ा सरन्ध्र होता है । इसके छिद्रों से पानी रिसता रहता है एवं मटके की बाहरी सतह को गीला रखता है । बाहरी सतह पर ये पानी वाष्पित होता रहता है । वाष्पन के लिए यह आवश्यक ऊष्मा का अवशोषण मटके के अन्दर भरे पानी से करता रहता है जिसमें अन्दर का पानी ठण्डा हो जाता है जबकि धातु के घड़े में सरन्ध्र न होने के कारण यह प्रक्रिया संभव नहीं है ।

( ग ) थर्मामीटर में पारा ऊष्मा पाकर ऊपर चढ़ने लगता है ।

 उत्तर- ऊष्मा पाकर द्रव के अन्तराअणुक आकर्षण बल में कमी आती है जिससे द्रव के अणुओं में प्रसार होता है और पारा चढ़ने लगता है । 

( घ ) पसीना आने पर हवा लगने से ठंडक महसूस होती है । 

उत्तर- पसीना गर्मी के कारण आता है तथा शरीर की सतह पर आने के पश्चात् इसका वाष्पन होता है । वाष्पन के लिए आवश्यक ऊष्मा शरीर से लेता है इसलिए हवा लगने पर ठंडक महसूस होती है । 

( ङ ) गैस से भरे गुब्बारे को आग के पास लाने पर फट जाता है ।

उत्तर- गैस से भरे गुब्बारों की आग के पास लाने पर फट जाता है । इसका कारण ऊष्मा पाकर गुब्बारे के अन्दर भरी गैस में प्रसार होता है तथा गुब्बारें की सतह पर दाब बढ़ जाता है और गुब्बारा फट जाता है । 

प्रश्न 4. दैनिक जीवन में जल के प्रसार से संबंधित दो उपयोग लिखिए । 

उत्तर - दैनिक जीवन में जल के प्रसार से संबंधित उपयोग निम्नलिखित हैं

1. थर्मामीटर के बल्ब को गर्म जल में डुबाने पर उसका पारा ऊष्मीय प्रसार के कारण ऊपर चढ़ता है । थर्मामीटर को निकाल लेने पर पारा पुन : सिकुड़कर बल्ब में आ जाता है ।

2. मोटर गाड़ियों के इंजिन को ठंडा करने के लिये उसके रेडियेटर में पानी को ऊपर तक नहीं भरा जाता क्योंकि इंजिन की ऊष्मा से पानी का प्रसार होने के कारण रेडियेटर के टूटने का भय रहता है । 

प्रश्न 5. वस्तु की ताप वृद्धि के लिए उसे दी गई ऊष्मा किन बातों पर निर्भर करती हैं ?

उत्तर- वस्तु की ताप वृद्धि के लिए उसे दी गई ऊष्मा निम्न बातों पर निर्भर करती है 

( i ) वस्तु के द्रव्यमान पर ,

( ii ) ताप वृद्धि पर ,

( iii ) वस्तु के पदार्थ की प्रकृति पर ।

 प्रश्न 6. निम्नलिखित के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा की गणना कीजिए

( क ) 0.5 किग्रा जल का ताप 25 ° C से 80 ° C तक बढ़ाने के लिए । 

हल – ( क ) 0.5 किग्रा जल का ताप 25 ° C से 80 ° C तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा Q = mst

 प्रश्नानुसार , m = 0.5 किग्रा , 5 = 4186 जूल / किग्रा ° C , t = ( 80-25 ) = 55 ° C 

सूत्र में मान रखने पर ,

 Q = mst = 0.5 × ( 4186 जूल / किग्रा ° C ) x 55 ° C = 0.5x4186 × 55 = 1.15 × 10 जूल ।

( ख ) 12 किग्रा ताँबे का ताप 50 ° C बढ़ाने के लिए ।

उत्तर सूत्र - Q = mst प्रश्नानुसार , m = 12 किग्रा , 5 = 386 जूल / किग्रा ° C , t = 50 ° C

सूत्र में मान रखने पर,

 Q = mst - 12x386 x 50 ° C 2-316 × 10 जूल । 

 प्रश्न 7. पानी की विशिष्ट उष्मा 4186 जूल / किग्रा ' C ' है और काँच की विशिष्ट उष्मा 840 जूल / किग्रा ° C है । अगर काँच को 80 ° C तक गर्म करके 80 ° C तापमान वाले पानी में डाला जाए तो दोनों के तापमान पर क्या प्रभाव पड़ेगा ? 

उत्तर- हम जानते हैं किसी पदार्थ के 1 ° C बढ़ाने के लिये आवश्यक ऊष्मा की मात्रा ऊष्मा धारिता कहलाती है । अतः यहाँ पर काँच एवं जल का ताप समान है ( 80 ° C ) परन्तु विशिष्ट ऊष्मा धारिता का मान जल का अधिक एवं काँच का कम है । अतः ऊष्मा की मात्रा में अंतर हो सकता है परंतु तापमान में कोई अंतर नहीं आयेगा । 

अन्य महत्वपूर्ण प्रश्न

 लघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1. यदि लोहे के गेंद छल्ले से थोड़ी बड़ी हो तो उसे छल्ले से कैसे निकालेंगे ? 

उत्तर -पदार्थों को गर्म करने से उसमें ऊष्मीय प्रसार होता है । लोहे की गेंद को छल्ले से बाहर निकालने के लिए छल्ले को गर्म करेंगे गर्म करने पर छल्ले में ऊष्मीय प्रसार होगा जिससे छल्ला फैल जायेगा और लोहे की गेंद छल्ले से बाहर निकल जायेगी।

प्रश्न 2. पूरियाँ तलने पर क्यों फूल जाती हैं ?

उत्तर- पूरियों की परतों के बीच उपस्थित हवा में ऊष्मा पाकर काफी अधिक प्रसार होता है जिससे पूरियाँ फूल जाती हैं ।

प्रश्न 3. क्या कारण है कि रेल की दो पटरियों को जोड़ते समय उनके बीच जगह छोड़ दी जाती है ?

उत्तर- रेल की पटरियाँ लोहे की बनी होती हैं गर्मी के दिनों में सूर्य के ताप से पटरियों में प्रसार होता है जिससे पटरी खाली स्थान में बढ़ती हैं , स्थान न रहने पर पटरियों को टेढ़ी होने का भय रहता है, इसलिए रेल की पटरियों के बीच स्थान छोड़ा जाता है । 

प्रश्न 4. यदि एक किलो ताँबे और एक किलो ऐल्युमिनियम में समान मात्रा में ऊष्मा दी जाए तो इनमें से किसके ताप में अधिक वृद्धि होगी । 

उत्तर- क्योंकि ऐल्युमिनियम की विशिष्ट ऊष्मा ताँबे की विशिष्ट ऊष्मा से अधिक है इसलिये दोनों को समान ताप तक गर्म करने पर ऐल्युमिनियम ऊष्मा की अधिक मात्रा ग्रहण करेगा । इसलिए यदि एक किलो ताँबे और एक किलो ऐल्युमिनियम को ऊष्मा की समान मात्रा दी जाए तो ताँबे के में अधिक वृद्धि होगी ।

प्रश्न 5. ऊष्माधारिता किसे कहते हैं ?

 उत्तर- " किसी पदार्थ का ताप 1 ° C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा उस पदार्थ की ऊष्माधारिता कहलाती है । " 

प्रश्न 6. ठोस का निश्चित आकार होता है क्यों ? 

उत्तर- ठोस में अणु अपनी निश्चित स्थितियों पर नियमित क्रम में जमे रहते हैं । ये अणु अपनी मध्य स्थिति के दोनों ओर कंपन करते रहते हैं परन्तु उन्हें माध्य स्थिति को छोड़ने की स्वतंत्रता नहीं होती । इसलिए ठोस का आकार निश्चित होता है 

 अति लघु उत्तरीय प्रश्न

 प्रश्न 1. ताप मापने के लिए किस उपकरण का उपयोग किया जाता है ? 

उत्तर- ताप मापने के लिए तापमापी या थर्मामीटर का उपयोग किया जाता है ।

प्रश्न 2. पानी तथा पारे में से किसमें अधिक प्रसार होता है ? उत्तर- पारे में अधिक प्रसार होगा

प्रश्न 3. ऊष्मा का मात्रक क्या है ?

उत्तर- ऊष्मा का मात्रक कैलोरी है । 

प्रश्न 4. जूल और कैलोरी में क्या संबंध है ? 

उत्तर- 1 कैलोरी -4 184 जूल ।

प्रश्न 5. हम दूध को क्यों बार - बार उबालते हैं ? 

उत्तर- दूध में उपस्थित जीवाणु को नष्ट करने के लिए दूध को बार - बार उबालते हैं ।

प्रश्न 6. स्तनधारी कोशिकाओं में वृद्धि किस तापक्रम पर होती है ?

उत्तर- स्तनधारी कोशिकाओं में वृद्धि 37 ° C पर होती है ।

प्रश्न 7. खौलते पानी की अपेक्षा भाप से जलना अधिक कष्टदायी होता है क्यों ?

उत्तर- खौलते समय जल को दी गई ऊष्मा उसके भाप में शामिल हो जाती है । यही कारण है कि भाप से जलना खौलते . पानी की अपेक्षा अधिक कष्टकर है ।

 वस्तुनिष्ठ प्रश्न

प्रश्न 1. सही विकल्प चुनिए

1. निम्न वस्तुओं को गर्म करने पर सबसे अधिक प्रसार किसमें होगा 

( अ ) हवा 

( ब ) पानी 

( स ) लोहा । 

उत्तर-( अ ) हवा 

2. ऊष्मा का अन्तर्राष्ट्रीय मात्रक है 

( अ ) कैलोरी 

( ब ) जूल 

( स ) जूल / ° C.

उत्तर- ( ब ) जूल 

3. पानी की विशिष्ट ऊष्मा.... जूल / किग्रा/o C है

( अ ) 4.184 

( ब ) 2510 

( स ) 2111 

उत्तर- ( अ ) 4.184 

4. एक कैलोरी =......

( अ ) 2510

( ब ) 4.184 

( स ) 2111 . 

उत्तर - ( ब ) 4.184 

5. पदार्थ की अवस्थाएँ होती हैं - 

 ( अ ) एक

 ( ब ) दो

 ( स ) तीन 

 ( द ) चार ।

उत्तर- ( स ) तीन 

 प्रश्न 2. रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए 

1. एक किलो कैलोरी ऊष्मा 1000 कैलोरी के बराबर होती है ।

2. सबसे अधिक विशिष्ट ऊष्मा जल की होती है।

3. वायु ऊष्मा का  कुचालक है।

4. पारे में जल की अपेक्षा अधिक  प्रसार होता है 

5. गैसों में अणुओं के मध्य आकर्षण बल कम होता है।