Heat Transfer: પ્રશ્નો અને જવાબોHeat Transfer: questions and answers
GPSC, GSSSB, તલાટી અને ગુજરાત પોલીસ પરીક્ષા માટે 10 ફ્રી પ્રશ્નો, દરેકનો જવાબ અને ગુજરાતી + English સમજૂતી સાથે.10 free practice questions for GPSC, GSSSB, Talati and Gujarat Police exams, each with the answer and a Gujarati + English explanation.
1. હીટ ટ્રાન્સફરનો મોડ કે જેને ભૌતિક માધ્યમની જરૂર નથી તે છે:The mode of heat transfer that does not require a material medium is:
- AવહનConduction
- BસંવહનConvection
- CરેડિયેશનRadiation
- Dએડવેક્શનAdvection
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (C) રેડિયેશનRadiation
થર્મલ કિરણોત્સર્ગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો તરીકે પ્રચાર કરે છે અને શૂન્યાવકાશ (દા.ત., સૂર્યથી પૃથ્વી સુધી પહોંચતી ગરમી), વહન અને સંવહનથી વિપરીત મુસાફરી કરી શકે છે જેને દ્રવ્યની જરૂર હોય છે.Thermal radiation propagates as electromagnetic waves and can travel through a vacuum (e.g., heat from the Sun reaching the Earth), unlike conduction and convection which require matter.
2. સ્ટીમ કન્ડેન્સર અથવા ઇવેપોરેટરમાં જ્યાં એક પ્રવાહી અચળ તાપમાને ફેઝ બદલે છે, ત્યાં હીટ કેપેસિટી રેશિયો (C = C_min / C_max) કેટલો હોય છે?In a steam condenser or evaporator where one of the fluids changes phase at constant temperature, the heat capacity ratio (C = C_min / C_max) is equal to:
- AC = ∞C = ∞
- BC = 1C = 1
- CC = 0.5C = 0.5
- DC = 0C = 0
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) C = 0C = 0
ફેઝ બદલાતી વખતે તાપમાન અચળ રહેતા C_max અનંત થાય છે, જેથી હીટ કેપેસિટી રેશિયો C = C_min / C_max = 0 થાય છે.During boiling or condensation, dT = 0, which implies C_max = m * cp → ∞. Therefore, capacity ratio C = C_min / C_max = 0, making effectiveness independent of flow arrangement.
3. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો જણાવે છે કે કાળા શરીરની કુલ ઉત્સર્જન શક્તિ પ્રમાણસર છે:The Stefan-Boltzmann Law states that the total emissive power of a black body is proportional to:
- Aતાપમાન (T)Temperature (T)
- Bતાપમાનનો વર્ગ (T²)Square of Temperature (T²)
- Cતાપમાનનો ઘન (T³)Cube of Temperature (T³)
- Dસંપૂર્ણ તાપમાનની ચોથી શક્તિ (T⁴)Fourth power of absolute Temperature (T⁴)
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) સંપૂર્ણ તાપમાનની ચોથી શક્તિ (T⁴)Fourth power of absolute Temperature (T⁴)
સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો જણાવે છે કે E = σ * T⁴, જ્યાં T એ સંપૂર્ણ તાપમાન છે (કેલ્વિનમાં) અને σ એ સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન સ્થિરાંક છે.The Stefan-Boltzmann Law states that E = σ * T⁴, where T is the absolute temperature (in Kelvin) and σ is the Stefan-Boltzmann constant.
4. વિનના વિસ્થાપન નિયમ (Wien's Displacement Law) મુજબ, મહત્તમ એમિસિવ પાવર ધરાવતી તરંગલંબાઇ (λ_max) અને બ્લેકબોડીના નિરપેક્ષ તાપમાન (T) નો ગુણાકાર કેટલો હોય છે?According to Wien's Displacement Law, the product of the wavelength corresponding to maximum monochromatic emissive power (λ_max) and absolute temperature (T) of a blackbody is:
- Aશૂન્યZero
- Bઅચળ ≈ 5.67 × 10^-8 W/(m²·K⁴)Constant ≈ 5.67 × 10^-8 W/(m²·K⁴)
- Cતાપમાનના વ્યસ્ત પ્રમાણમાંVarying inversely with temperature
- Dઅચળ ≈ 2898 μm·KConstant ≈ 2898 μm·K
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) અચળ ≈ 2898 μm·KConstant ≈ 2898 μm·K
વિનના નિયમ મુજબ λ_max × T = 2898 μm·K અચળ રહે છે, જેથી તાપમાન વધતાં પીક તરંગલંબાઈ ઘટે છે.Wien's displacement law states λ_max × T = C = 2897.8 μm·K. As temperature rises, peak radiation shifts toward shorter wavelengths.
5. બે બ્લેક સપાટીઓ 1 અને 2 વચ્ચે રેડિયેશન શેપ ફેક્ટરના રેસિપ્રોસિટી થિયરમ મુજબ કયો સંબંધ સાચો છે?According to the reciprocity theorem of radiation shape factors between two black surfaces 1 and 2:
- AF12 × F21 = 1F12 × F21 = 1
- BA1 × F21 = A2 × F12A1 × F21 = A2 × F12
- CF12 + F21 = 1F12 + F21 = 1
- DA1 × F12 = A2 × F21A1 × F12 = A2 × F21
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) A1 × F12 = A2 × F21A1 × F12 = A2 × F21
શેપ ફેક્ટર માટે રેસિપ્રોસિટી નિયમ A1 F12 = A2 F21 છે.The reciprocity theorem states A1 F12 = A2 F21. It allows determining one shape factor directly from another regardless of geometry.
6. કાઉન્ટર-ફ્લો હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં, ΔT1 = 100 - 60 = 40°C અને ΔT2 = 60 - 20 = 40°C છે. LMTD કેટલો હશે?In a counter-flow heat exchanger, hot fluid enters at 100°C and leaves at 60°C, while cold fluid enters at 20°C and leaves at 60°C. The Logarithmic Mean Temperature Difference (LMTD) is:
- A80°C80°C
- B0°C0°C
- C20°C20°C
- D40°C40°C
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) 40°C40°C
જ્યારે બંને છેડે તાપમાનનો તફાવત સમાન હોય (ΔT1 = ΔT2), ત્યારે LMTD = ΔT1 = 40°C થાય છે.When temperature differences at both ends are equal (ΔT1 = ΔT2 = 40°C), LMTD = ΔT1 = ΔT2 = 40°C (limit as ΔT1 approaches ΔT2).
7. હીટ કન્વેક્શનમાં પ્રિન્ડલ નંબર (Prandtl number Pr) એ કોનો ગુણોત્તર છે?The Prandtl number (Pr) is a dimensionless parameter in heat convection defined as the ratio of:
- Aકન્વેક્ટિવ અને કન્ડક્ટિવ હીટ ટ્રાન્સફરનો ગુણોત્તરConvective heat transfer to conductive heat transfer
- Bથર્મલ ડિફ્યુસિવિટી અને મોમેન્ટમ ડિફ્યુસિવિટીનો ગુણોત્તરThermal diffusivity to momentum diffusivity
- Cબોયન્સી બળ અને વિસ્કસ બળનો ગુણોત્તરBuoyancy force to viscous force
- Dકાઇનેમેટિક વિસ્કોસિટી (મોમેન્ટમ ડિફ્યુસિવિટી ν) અને થર્મલ ડિફ્યુસિવિટી (α) નો ગુણોત્તરKinematic viscosity (momentum diffusivity, ν) to thermal diffusivity (α)
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) કાઇનેમેટિક વિસ્કોસિટી (મોમેન્ટમ ડિફ્યુસિવિટી ν) અને થર્મલ ડિફ્યુસિવિટી (α) નો ગુણોત્તરKinematic viscosity (momentum diffusivity, ν) to thermal diffusivity (α)
પ્રિન્ડલ નંબર Pr = ν / α = μ Cp / k છે, જે હાઇડ્રોડાયનેમિક અને થર્મલ બાઉન્ડ્રી લેયરની સાપેક્ષ જાડાઈ દર્શાવે છે.Prandtl number Pr = ν / α = (μ Cp) / k. It reflects the relative development of hydrodynamic and thermal boundary layers.
8. ઉષ્મા વહન માટેનો ફોરિયરનો નિયમ જણાવે છે કે હીટ ટ્રાન્સફરનો દર કોના ઋણ મૂલ્યના સમપ્રમાણમાં હોય છે?Fourier's law of heat conduction states that the rate of heat transfer through a plane slab is proportional to the negative of:
- Aતાપમાન ઢાળ (Temperature gradient - dT/dx)Temperature gradient
- Bતાપમાન તફાવતનો વર્ગTemperature difference squared
- Cક્ષેત્રફળ ભાગ્યા જાડાઈArea divided by thickness
- Dથર્મલ ડિફ્યુઝિવિટીThermal diffusivity
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) તાપમાન ઢાળ (Temperature gradient - dT/dx)Temperature gradient
ફોરિયરનો નિયમ: q = -k · A · (dT/dx), જ્યાં dT/dx એ ઉષ્મા પ્રવાહની દિશામાં તાપમાન ઢાળ (temperature gradient) છે.Fourier's Law: q = -k · A · (dT/dx), where (dT/dx) is the temperature gradient in the direction of heat flow.
9. કુદરતી (ફ્રી) કન્વેક્શન હીટ ટ્રાન્સફરમાં ગ્રાશોફ નંબર (Grashof number Gr) કોનો ગુણોત્તર દર્શાવે છે?In natural (free) convection heat transfer, the Grashof number (Gr) represents the ratio of:
- Aકન્ડક્શન અને કન્વેક્શન અવરોધConductive resistance to convective resistance
- Bઇનર્શિયા બળ અને વિસ્કસ બળનો ગુણોત્તરInertia force to viscous force
- Cબોયન્સી બળ અને ઇનર્શિયા બળનો ગુણોત્તરBuoyancy force to inertia force
- Dથર્મલ બોયન્સી બળ અને વિસ્કસ બળનો ગુણોત્તરThermal buoyancy force to viscous force
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (D) થર્મલ બોયન્સી બળ અને વિસ્કસ બળનો ગુણોત્તરThermal buoyancy force to viscous force
ગ્રાશોફ નંબર Gr = g β ΔT L³ / ν² ફ્રી કન્વેક્શનમાં બોયન્સી બળ અને વિસ્કસ બળ વચ્ચેનો ગુણોત્તર દર્શાવે છે.Grashof number Gr = (g β (Ts - T∞) L³) / ν² plays a role in natural convection analogous to Reynolds number in forced convection, measuring buoyancy vs viscous forces.
10. કાઉન્ટર-ફ્લો હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં, જો બંને છેડે તાપમાનનો તફાવત સમાન હોય (ΔT1 = ΔT2), તો LMTD નું મૂલ્ય કેટલું થાય છે?In a counter-flow heat exchanger, if the temperature difference at both ends is identical (ΔT1 = ΔT2), the Log Mean Temperature Difference (LMTD) equals:
- AΔT1 (અથવા ΔT2)ΔT1 (or ΔT2)
- B00
- CઅનંતInfinity
- D(ΔT1 + ΔT2) / 4(ΔT1 + ΔT2) / 4
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) ΔT1 (અથવા ΔT2)ΔT1 (or ΔT2)
જ્યારે બંને છેડે તાપમાન તફાવત સમાન હોય (ΔT1 = ΔT2), ત્યારે LMTD નું મૂલ્ય સીધું ΔT1 જેટલું જ મળે છે.When ΔT1 = ΔT2, applying L'Hopital's rule to the LMTD formula (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2) yields LMTD = ΔT1 = ΔT2.
Heat Transfer ના વધુ 2 સેટ2 more sets of Heat Transfer
પ્રેક્ટિસમાં દરેક પ્રશ્ન પછી તરત જવાબ મળે છે. ફુલ મોક ટેસ્ટમાં અસલી પરીક્ષા જેવો સમય હોય છે.Practice gives the answer right after each question. Full mock tests time you like the real exam.