Thermodynamics: પ્રશ્નો અને જવાબોThermodynamics: 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. પ્રેશર રેશિયો r_p અને વિશિષ્ટ ઉષ્મા ગુણોત્તર γ ધરાવતા આદર્શ બ્રેટન ગેસ ટર્બાઇન સાયકલની થર્મલ કાર્યક્ષમતા (η) નું સૂત્ર શું છે?The air-standard thermal efficiency (η) of an ideal Brayton gas turbine cycle operating with pressure ratio r_p and specific heat ratio γ is given by:
- A1 - [1 / (r_p)^((γ - 1) / γ)]1 - [1 / (r_p)^((γ - 1) / γ)]
- B1 - [1 / (r_p)^(γ - 1)] (ઓટો સાયકલ)1 - [1 / (r_p)^(γ - 1)]
- C1 - (r_p)^((γ - 1) / γ)1 - (r_p)^((γ - 1) / γ)
- D[ (r_p)^((γ - 1) / γ) - 1 ][ (r_p)^((γ - 1) / γ) - 1 ]
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) 1 - [1 / (r_p)^((γ - 1) / γ)]1 - [1 / (r_p)^((γ - 1) / γ)]
બ્રેટન ગેસ ટર્બાઇન ચક્રની કાર્યક્ષમતા η = 1 - [1 / (r_p)^((γ - 1) / γ)] છે.Brayton cycle efficiency is η = 1 - (1 / r_p^((γ-1)/γ)), depending strictly on the cycle pressure ratio r_p and isentropic exponent γ.
2. ક્ષણિક વહન ઉષ્મા પ્રસરણ (transient conduction) માં બાયોટ નંબર (Bi = h Lc / k) શેનો ગુણોત્તર દર્શાવે છે?In transient conduction heat transfer, the Biot number (Bi = h Lc / k) represents the physical ratio of:
- Aઘન પદાર્થનો આંતરિક વહન અવરોધ અને સપાટી પર બાહ્ય સંવહન અવરોધનો ગુણોત્તરInternal conduction resistance of the solid to external convection resistance at the surface
- Bસંવહન ઉષ્મા અને વિકિરણ ઉષ્માનો ગુણોત્તરConvective heat transfer to radiative heat transfer
- Cથર્મલ ડિફ્યુઝિવિટી અને વિસ્કોસિટીનો ગુણોત્તરThermal diffusivity to kinematic viscosity
- Dઉત્પ્લાવક બળ અને શીયર બળનો ગુણોત્તરBuoyancy force to viscous shear force
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) ઘન પદાર્થનો આંતરિક વહન અવરોધ અને સપાટી પર બાહ્ય સંવહન અવરોધનો ગુણોત્તરInternal conduction resistance of the solid to external convection resistance at the surface
બાયોટ નંબર એ આંતરિક કન્ડક્શન રેઝિસ્ટન્સ અને બાહ્ય કન્વેક્શન રેઝિસ્ટન્સનો ગુણોત્તર છે. Bi < 0.1 હોય ત્યારે લમ્પ્ડ સિસ્ટમ વિશ્લેષણ માન્ય રહે છે.Biot number Bi = (Lc / k A) / (1 / h A) = (Internal conduction resistance) / (External convection resistance). When Bi < 0.1, lumped capacitance method is valid.
3. તાપમાન મર્યાદા TH અને TL વચ્ચે કાર્યરત કાર્નોટ હીટ પંપ (COP_HP) અને કાર્નોટ રેફ્રિજરેટર (COP_R) વચ્ચેનો સંબંધ કયો છે?The Coefficient of Performance of a Carnot heat pump (COP_HP) operating between temperature limits TH and TL is related to the Carnot refrigerator (COP_R) by:
- ACOP_HP = COP_R + 1COP_HP = COP_R + 1
- BCOP_HP = COP_R - 1COP_HP = COP_R - 1
- CCOP_HP = 1 / COP_RCOP_HP = 1 / COP_R
- DCOP_HP = 2 × COP_RCOP_HP = 2 × COP_R
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) COP_HP = COP_R + 1COP_HP = COP_R + 1
હીટ પંપનો COP હંમેશા રેફ્રિજરેટરના COP કરતાં ૧ જેટલો વધારે હોય છે: COP_HP = COP_R + 1.COP_HP = TH / (TH - TL) = (TL + TH - TL) / (TH - TL) = TL / (TH - TL) + 1 = COP_R + 1.
4. થર્મોડાયનેમિક્સનો ત્રીજો નિયમ જણાવે છે કે જ્યારે શુદ્ધ સ્ફટિકીય પદાર્થનું તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્ય (0 K) ની નજીક પહોંચે છે, ત્યારે તેની એન્ટ્રોપી:The Third Law of Thermodynamics states that as the absolute temperature of a pure, perfectly crystalline substance approaches absolute zero (0 K), its entropy approaches:
- Aનકારાત્મક અચળ મૂલ્યA negative constant value
- BઅનંતInfinity
- Cશૂન્ય (Zero)Zero
- Dદળ અને કદ પર નિર્ભર રહે છેDepends on mass and volume
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (C) શૂન્ય (Zero)Zero
થર્મોડાયનેમિક્સના ત્રીજા નિયમ મુજબ 0 K તાપમાને શુદ્ધ સ્ફટિકીય પદાર્થની એન્ટ્રોપી શૂન્ય થાય છે.Nernst heat theorem / Planck's formulation of the 3rd law states that the entropy of a perfect crystal at 0 Kelvin is zero (S → 0 as T → 0 K).
5. એર-સ્ટાન્ડર્ડ ડ્યુઅલ કમ્બશન સાયકલ (ડ્યુઅલ સાયકલ) માં વર્કિંગ ફ્લુઇડમાં ઉષ્માનો ઉમેરો કઈ રીતે થાય છે?In an air-standard Dual combustion cycle (limited pressure cycle), heat is added to the working fluid:
- Aસંપૂર્ણપણે અચળ દબાણેEntirely at constant pressure
- Bસંપૂર્ણપણે અચળ કદેEntirely at constant volume
- Cઅંશતઃ અચળ કદે અને અંશતઃ અચળ દબાણેPartly at constant volume and partly at constant pressure
- Dસંપૂર્ણપણે અચળ તાપમાનેEntirely at constant temperature
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (C) અંશતઃ અચળ કદે અને અંશતઃ અચળ દબાણેPartly at constant volume and partly at constant pressure
ડ્યુઅલ સાયકલમાં ગરમીનો ઉમેરો આંશિક રીતે અચળ કદે અને આંશિક રીતે અચળ દબાણે થાય છે.Dual cycle models modern high-speed diesel engines: initial combustion occurs nearly instantaneously at constant volume, followed by constant pressure combustion as the piston moves.
6. "ડીઝલ સાયકલ" ઓટ્ટો સાયકલથી અલગ છે જેમાં કમ્બશન થાય છે:The "Diesel Cycle" differs from the Otto Cycle in that combustion occurs at:
- Aસતત વોલ્યુમConstant volume
- Bસતત દબાણConstant pressure
- Cસતત તાપમાનConstant temperature
- Dસતત એન્ટ્રોપીConstant entropy
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (B) સતત દબાણConstant pressure
ડીઝલ સાયકલમાં, ગરમીનો ઉમેરો (દહન) સતત દબાણ પર થાય છે, ઓટ્ટો સાયકલથી વિપરીત જ્યાં તે સતત વોલ્યુમ પર થાય છે.In the Diesel Cycle, heat addition (combustion) occurs at constant pressure, unlike the Otto Cycle where it occurs at constant volume.
7. થર્મોડાયનેમિક્સનો કયો નિયમ તાપમાનની વિભાવના સ્થાપિત કરે છે?Which law of thermodynamics establishes the concept of temperature?
- Aઝીરોથ કાયદોZeroth Law
- Bપ્રથમ કાયદોFirst Law
- Cબીજો કાયદોSecond Law
- Dત્રીજો કાયદોThird Law
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) ઝીરોથ કાયદોZeroth Law
થર્મોડાયનેમિક્સનો ઝીરોથ કાયદો જણાવે છે કે જો બે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમો થર્મલ સંતુલનમાં ત્રીજા સાથે હોય, તો તે તાપમાનની વિભાવનાને વ્યાખ્યાયિત કરીને એકબીજા સાથે થર્મલ સંતુલનમાં હોય છે.The Zeroth Law of Thermodynamics states that if two thermodynamic systems are each in thermal equilibrium with a third, then they are in thermal equilibrium with each other, defining the concept of temperature.
8. નીચેનામાંથી કયો મેક્સવેલ સંબંધ હેલ્મહોલ્ટ્ઝ મુક્ત ઉર્જા વિધેય (A = U - TS) પરથી તારવવામાં આવેલ છે?Which of the following Maxwell relations is derived from the Helmholtz free energy function (A = U - TS)?
- A(∂T/∂v)_s = -(∂P/∂s)_v(∂T/∂v)_s = -(∂P/∂s)_v
- B(∂T/∂P)_s = (∂v/∂s)_P(∂T/∂P)_s = (∂v/∂s)_P
- C(∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T(∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T
- D(∂v/∂T)_P = -(∂S/∂P)_T(∂v/∂T)_P = -(∂S/∂P)_T
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (C) (∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T(∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T
હેલ્મહોલ્ટ્ઝ મુક્ત ઉર્જા A = U - TS તરીકે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે. વિકલન કરતા, dA = -SdT - PdV મળે છે. યુલરનો પારસ્પરિક સંબંધ લાગુ કરવાથી મેક્સવેલ સંબંધ (∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T મળે છે.The Helmholtz free energy is defined as A = U - TS. Taking the differential, dA = -SdT - PdV. Applying Euler's reciprocity relation gives the Maxwell relation (∂P/∂T)_v = (∂S/∂v)_T.
9. થર્મોડાયનેમિક્સનો શૂન્યમો નિયમ (Zeroth Law) શેના માપન માટે સૈદ્ધાંતિક આધાર પૂરો પાડે છે?The Zeroth Law of Thermodynamics provides the conceptual basis and operational foundation for the measurement of:
- Aતાપમાન (Temperature)Temperature
- Bઆંતરિક ઊર્જાInternal energy
- Cએન્ટ્રોપીEntropy
- DદબાણPressure
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (A) તાપમાન (Temperature)Temperature
શૂન્યમો નિયમ થર્મલ સંતુલન દર્શાવે છે અને તાપમાનની વ્યાખ્યા તથા થર્મોમીટરના સિદ્ધાંતનો પાયો રચે છે.The Zeroth Law defines thermal equilibrium: if bodies A and B are in equilibrium with C, they are in equilibrium with each other, establishing the concept of temperature.
10. કયું ચક્ર સ્ટીમ પાવર પ્લાન્ટના સંચાલન માટે સૈદ્ધાંતિક પાયો પૂરો પાડે છે?Which cycle provides the theoretical foundation for the operation of a steam power plant?
- Aઓટ્ટો સાયકલOtto Cycle
- Bબ્રેટોન સાયકલBrayton Cycle
- Cરેન્કિન સાયકલRankine Cycle
- Dસ્ટર્લિંગ સાયકલStirling Cycle
જવાબ જુઓShow answer
જવાબ:Answer: (C) રેન્કિન સાયકલRankine Cycle
રેન્કાઇન ચક્ર એ મૂળભૂત થર્મોડાયનેમિક ચક્ર છે જે સ્ટીમ ટર્બાઇન પાવર પ્લાન્ટના સંચાલનને અંતર્ગત કરે છે (પાણી/વરાળનો કાર્યકારી પ્રવાહી તરીકે ઉપયોગ કરે છે).The Rankine cycle is the fundamental thermodynamic cycle that underlies the operation of steam turbine power plants (using water/steam as the working fluid).
Thermodynamics ના વધુ 6 સેટ6 more sets of Thermodynamics
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.