Efficiency of Reversible Heat Engine MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Efficiency of Reversible Heat Engine - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

1. इंजन की दक्षता 0.43 है:

कार्नो इंजन की दक्षता η" id="MathJax-Element-33-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">ηη $\eta$ निम्न द्वारा दी जाती है:

η=1−TLTH=1−200350=0.42857≈0.43" id="MathJax-Element-34-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">η=1−TLTH=1−200350=0.42857≈0.43η=1−TLTH=1−200350=0.42857≈0.43 $\eta = 1 - \frac{T_L}{T_H} = 1 - \frac{200}{350} = 0.42857 \approx 0.43$

सही।

2. ठंडे कुंड की अस्वीकृत ऊष्मा 800 J है:

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम से, ठंडे कुंड को अस्वीकृत ऊष्मा Q_L, किए गए कार्य W और अवशोषित ऊष्मा Q_H से संबंधित है:
QL=QH−W=1200J−400J=800J" id="MathJax-Element-35-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">QL=QH−W=1200J−400J=800JQL=QH−W=1200J−400J=800J $Q_L = Q_H - W = 1200 \, J - 400 \, J = 800 \, J$

सही।

3. इंजन द्वारा किया गया कार्य गर्म कुंड से अवशोषित ऊष्मा के बराबर है:

यह कार्नो इंजन या किसी भी ऊष्मागतिकीय इंजन के लिए सत्य नहीं है, क्योंकि कुछ ऊष्मा ठंडे कुंड को अस्वीकृत कर दी जाती है और केवल अवशोषित और अस्वीकृत ऊष्मा के बीच का अंतर कार्य में परिवर्तित होता है। इसलिए:

W≠QH" id="MathJax-Element-36-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">W≠QHW≠QH $W \neq Q_H$

गलत।

4.एक चक्र के दौरान इंजन की एन्ट्रापी में परिवर्तन शून्य है:

कार्नो इंजन के लिए, एक चक्र के दौरान एन्ट्रापी में कुल परिवर्तन शून्य है क्योंकि यह एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है। गर्म कुंड से अवशोषित ऊष्मा ठंडे कुंड को अस्वीकृत ऊष्मा द्वारा संतुलित होती है:
ΔSengine=0" id="MathJax-Element-37-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">ΔSengine=0ΔSengine=0 $\Delta S_{\text{engine}} = 0$

सही।

अवधारणा:

उत्क्रमणीय इंजन के लिए

तापीय इंजन की दक्षता :

गणना:

चूँकि Q₁ = Q₂

Q₁ + 2Q₁ – 4Q₃ = 0

4Q₃ – 3Q­₁ = 0

∴ 

व्याख्या:

• कार्नोट इंजन: कार्नोट चक्र पर कार्य करने वाला सैद्धांतिक इंजन कार्नोट इंजन कहलाता है।
  • यह सभी प्रकार के ऊष्मा इंजन के बीच अधिकतम संभव दक्षता प्रदान करता है।

• ऊष्मा स्रोत: कार्नोट इंजन का वह भाग जो इंजन को ऊष्मा प्रदान करता है, ऊष्मा स्रोत कहलाता है।
  • स्रोत का तापमान सभी भागों में अधिकतम होता है।

• ऊष्मा सिंक: कार्नोट इंजन का वह भाग जिसमें इंजन द्वारा अतिरिक्त मात्रा में ऊष्मा अस्वीकृत की जाती है, ऊष्मा सिंक कहलाता है।

• इंजन द्वारा किया गया कार्य किया गया कार्य कहलाता है।

एक कार्नोट इंजन की दक्षता (η) इस प्रकार दी जाती है:

जहाँ TC सिंक का तापमान है, TH स्रोत का तापमान है, W इंजन द्वारा किया गया कार्य है, Qin इंजन को दी गई ऊष्मा (ऊष्मा निवेश) है और QRअस्वीकृत ऊष्मा है।

• कार्नोट प्रमेय के अनुसार, समान तापमान सीमा में संचालित सभी उत्क्रमणीय इंजन समान दक्षता रखते हैं।
• यह कार्यशील द्रव की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है।
• यह केवल तापमान सीमा पर निर्भर करता है।
• स्रोत जलाशय और सिंक जलाशय के बीच संचालित किसी भी उत्क्रमणीय इंजन की दक्षता दोनों जलाशयों के तापमान पर निर्भर करती है।

व्याख्या:

1.इंजन की दक्षता 0.43 है:

कार्नो इंजन की दक्षता इस प्रकार दी गई है:



सही है।

2.ठंडे भंडार को अस्वीकृत ऊष्मा 800 J है:

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम से, ठंडे भंडार Q L को अस्वीकृत ऊष्मा, किए गए कार्य W और अवशोषित ऊष्मा Q H से संबंधित है:


सही है।

3. इंजन द्वारा किया गया कार्य गर्म भंडार से अवशोषित ऊष्मा के बराबर है:

यह कार्नो इंजन या किसी भी ऊष्मागतिकीय इंजन के लिए सत्य नहीं है, क्योंकि कुछ ऊष्मा ठंडे भंडार को अस्वीकृत कर दी जाती है, और केवल अवशोषित और अस्वीकृत ऊष्मा के बीच का अंतर कार्य में परिवर्तित होता है। इसलिए:



गलत है।

4. एक चक्र के दौरान इंजन की एन्ट्रॉपी में परिवर्तन शून्य है:

कार्नो इंजन के लिए, एक चक्र के दौरान एन्ट्रापी में कुल परिवर्तन शून्य होता है क्योंकि यह एक उत्क्रमणीय प्रक्रिया है। गर्म भंडार से अवशोषित ऊष्मा ठंडे भंडार को अस्वीकृत ऊष्मा द्वारा संतुलित होती है:


सही है।

सही उत्तर:
A) इंजन की दक्षता 0.43 है।
B) ठंडे भंडार को अस्वीकृत ऊष्मा 800 J है।
D) एक चक्र के दौरान इंजन की एन्ट्रॉपी में परिवर्तन शून्य है।

अवधारणा:

इंजन की कार्नोट दक्षता निम्न द्वारा दी गई है,

इंजन की दूसरा नियम दक्षता निम्न द्वारा दी गई है,

गणना:

दिया हुआ:

T1 = 1200 K, T2 = 300 K, Q1 = 1 kW = 1000 W, Wact = 600 W

इंजन की कार्नोट दक्षता निम्न है:

Wmax = 750 W

इंजन की दूसरी विधि दक्षता निम्न द्वारा दी गई है,

कॉन्सेप्ट:

ताप इंजन की दक्षता:

गणना:

इंजन I: T_H = 900 K, T_L = T

इंजन II: TH = T, TL = 400 K

η_I = η_II

या T² = 900 × 400

या, T = 600 K

दिया गया है:

TH1 = 1000 K, TH2 = T  और TH3 = 400 K;  ⇒   ⇒ TH2 = 632.455  K

अवधारणा:

कार्नोट दक्षता:

कार्नोट ऊष्मा इंजन एक व्युत्क्रमणीय आदर्श ऊष्मा इंजन है और व्युत्क्रमणीय इंजन की दक्षता निम्न है

जहाँ,

W_net = चक्र द्वारा किया गया शुद्ध कार्य = Q_H – Q_L

Q_H = स्रोत से चक्र को दी गई ऊष्मा, QL = सिंक को अस्वीकार की गई ऊष्मा

T_H = स्रोत तापमान, T_L = सिंक तापमान

व्युत्क्रमणीय ऊष्मा इंजन के लिए ⇒ 

गणना:

दिया गया है कि:

ऊष्मा स्रोत का तापमान, T_H = 1990 K, ऊष्मा सिंक का तापमान, T_L = 850 K

कार्नोट दक्षता ⇒ 

η = 0.573  या  57.3 %

संकल्पना:

दो इंजन श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। पहले इंजन का सिंक तापमान दूसरे इंजन का स्रोत तापमान होता है।

दोनों इंजन की दक्षता समान है।

तो, η1 = η2

गणना:

दिया हुआ:

T1 = 1327°C = 1600 K, T2 = 127°C = 400 K

= 800 K

T2 = 800 – 273 = 527°C

संकल्पना:

ऊष्मा इंजन की दक्षता (η):

η =   

गणना:

दिया गया है:

Q₁ = 40 kJ, Q₂ = 20 kJ

η = 

η =  = 

η = 0.5

∴ ऊष्मा इंजन की दक्षता 50% है। 

संकल्पना: यदि एक इंजन कार्नोट चक्र पर कार्य करता है, तो इसकी दक्षता केवल तापमान सीमा का फलन है, जो निम्न दिया गया है 

जहाँ T₂ उच्चतम तापमान है और T₁ न्यूनतम तापमान है।

सूचना: दक्षता सूत्र में उपयोग किया जाने वाला तापमान निरपेक्ष तापमान अर्थात् K इकाई में होता है।

गणना: यह दिया गया है कि उच्चतम तापमान T₁ = 727°C =1000 K, न्यूनतम तापमान T₂ = 227°C = 500 K

यदि η1 = η2

तो 

संयुक्त दक्षता के लिए;

n = n1+n2 - n1 * n2 

⇒  n= 0.30 + 0.20 - 0.30 * 0.20 

⇒ n = 0.44 or 44 %
 

संकल्पना:

ऊष्मा इंजन की तापीय दक्षता 

गणना:

दिया गया है:

ऊष्मा इनपुट = 1500 kJ/min = 25 kW, शक्ति आउटपुट = 8.2 kW