JEE Mains · Physics · STD 11 - ऊष्मागतिकी
- JEE Mains 2026
- कठिन
- संख्यात्मक
कोई गैस आवश्यक दाब लगाकर अपने प्रारंभिक आयतन \(\left(\dfrac{1}{3}\right)^{rd}\) तक ( \(V_o = 3\) लीटर) समतापी रूप से संपीडित की जाती है। यदि गैस का आयतन प्रत्यास्थता गुणांक \(3 \times 10^5\) N/m\(^2\) है, तो गैस पर किए गए कार्य का परिमाण _______ J है।
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उत्तर और हल
सही उत्तर
(A) 989
चरण-दर-चरण हल
विस्तृत व्याख्या
एक समतापी प्रक्रम के लिए, समतापी आयतन प्रत्यास्थता गुणांक गैस के दाब के बराबर होता है:
\(B_T = -V\dfrac{dP}{dV}\)
चूँकि \(PV = \text{स्थिरांक}\), अवकलन करने पर \(P\,dV + V\,dP = 0\) प्राप्त होता है, इसलिए \(\dfrac{dP}{dV} = -\dfrac{P}{V}\), जिससे \(B_T = P\) प्राप्त होता है।
अतः, प्रारंभिक दाब है:
\(P_o = 3 \times 10^5\text{ N/m}^2\)
आयतन:
\(V_o = 3\text{ L} = 3 \times 10^{-3}\text{ m}^3\)
\(V_f = \dfrac{1}{3}V_o = 10^{-3}\text{ m}^3\)
समतापी संपीडन के दौरान गैस पर किया गया कार्य:
\(W_{\text{on}} = -W_{\text{by}} = -P_o V_o \ln\left(\dfrac{V_f}{V_o}\right) = P_o V_o \ln\left(\dfrac{V_o}{V_f}\right)\)
\(W_{\text{on}} = (3 \times 10^5)(3 \times 10^{-3})\ln 3\)
\(W_{\text{on}} = 900 \ln 3\text{ J}\)
\(\ln 3 \approx 1.0986\) का उपयोग करने पर:
\(W_{\text{on}} \approx 900 \times 1.0986 \approx 988.74\text{ J}\)
निकटतम पूर्णांक में पूर्णांकित करने पर:
\(W_{\text{on}} \approx 989\text{ J}\)
अतः, गैस पर किया गया कार्य लगभग \(989\text{ J}\) है।
\(B_T = -V\dfrac{dP}{dV}\)
चूँकि \(PV = \text{स्थिरांक}\), अवकलन करने पर \(P\,dV + V\,dP = 0\) प्राप्त होता है, इसलिए \(\dfrac{dP}{dV} = -\dfrac{P}{V}\), जिससे \(B_T = P\) प्राप्त होता है।
अतः, प्रारंभिक दाब है:
\(P_o = 3 \times 10^5\text{ N/m}^2\)
आयतन:
\(V_o = 3\text{ L} = 3 \times 10^{-3}\text{ m}^3\)
\(V_f = \dfrac{1}{3}V_o = 10^{-3}\text{ m}^3\)
समतापी संपीडन के दौरान गैस पर किया गया कार्य:
\(W_{\text{on}} = -W_{\text{by}} = -P_o V_o \ln\left(\dfrac{V_f}{V_o}\right) = P_o V_o \ln\left(\dfrac{V_o}{V_f}\right)\)
\(W_{\text{on}} = (3 \times 10^5)(3 \times 10^{-3})\ln 3\)
\(W_{\text{on}} = 900 \ln 3\text{ J}\)
\(\ln 3 \approx 1.0986\) का उपयोग करने पर:
\(W_{\text{on}} \approx 900 \times 1.0986 \approx 988.74\text{ J}\)
निकटतम पूर्णांक में पूर्णांकित करने पर:
\(W_{\text{on}} \approx 989\text{ J}\)
अतः, गैस पर किया गया कार्य लगभग \(989\text{ J}\) है।
Physics के और प्रश्न
- \(^{\prime}m^{\prime}\) द्रव्यमान का एक बिंदु कण एक खुरदरे पथ \(PQR\) (चित्र देखिये) पर चल रहा हैं। कण और पथ के बीच घर्षण गुणांक \(\mu\) है। कण \(P\) से छोड़े जाने के बाद \(R\) पर पहुँच कर रूक जाता है। पथ के भाग \(P Q\) और \(Q R\) पर चलने में कण द्वारा खर्च की गई ऊर्जाएँ बराबर हैं। \(P Q\) से \(Q R\) पर होने वाले दिशा बद्लाव में कोई ऊर्जा खर्च नहीं होती। \(\mu\) और दूरी \(x(=Q R)\) के मान लगभग हैँ क्रमशः
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- निचे दिए गए चित्र में, \(\mathrm{M}=490 \mathrm{~g}\) द्रव्यमान का एक गुटका एक घर्षणरहित मेज पर रखा है, एवं समान स्प्रिंग नियतांक \(\left(\mathrm{K}=2 \mathrm{~N} \mathrm{~m}^{-1}\right)\) वाली दो स्प्रिंगों से जुडा है। यदि गुटके को ' \(\mathrm{X}\) ' \(\mathrm{m}\) की क्षैतिज दूरी से विस्थापित किया जाता है, तो \(14 \pi\) सेकन्ड में इसके द्वारा पूर्ण किए गए दोलनों की संख्या होगी।
JEE Mains 2023 मध्यम - वस्तु और उसके प्रतिबिंब के बीच की दूरी \(\left( \text{magnified by } -\frac{1}{3}\right)\) 30 cm है। प्रयुक्त दर्पण की फोकस दूरी \(\left(\frac{x}{4}\right) \mathrm{cm}\) है,
जहाँ \(x\) के मान का परिमाण _________ है।JEE Mains 2025 मध्यम
JEE Mains के और PYQ
- एक पिण्ड धरातल से ऊपर की तरफ ऊर्ध्व में उसके पलायन वेग के एक तिहाई वेग से प्रक्षेपित किया जाता है। पिण्ड द्वारा प्राप्त की गई अधिकतम ऊँचाई होगी:(माना पृथ्वी की त्रिज्या \(.........\,km\) \(=6400\,km\) और \(\left.g =10\,ms ^{-2}\right)\)JEE Mains 2022 कठिन
- एक समतल विद्युतचुम्बकीय तरंग सापेक्षिक चुम्बकशीलता \(1.61\) तथा सापेक्षिक विद्युतशीलता \(6.44\) वाले माध्यम में गमन करती है। यदि किसी बिन्दु पर चुम्बकीय तीव्रता का परिमाण \(4.5 \times 10^{-2}\) \(Am ^{-1}\) है तो उस बिन्दु पर विद्युत क्षेत्र तीव्रता का लगभग परिमाण होगा- (मुक्त आकाश की चुम्बकशीलता \(\mu_0=4\,\pi \times 10^{-7}\,NA ^{-2}\), निर्वात मेंJEE Mains 2022 मध्यम
- \(0.3 \,m\) लम्बाई के एक ठोस आयताकार डिब्बे के एक सिरे को \(5\, m\) ऊँचे प्लेटफॉर्म के किनारे पर क्षैतिज पकड़ा हुआ है। जब उसे छोड़ते हैं तो लगभग क्षैतिज रहते हुए बहुत कम समय \(\tau=0.01\, s\) में मेज पर से फिसल जाता है। जब यह जमीन पर गिरता है तो यह लगभग किस कोण (रेडियन में) घूम जायेगा।
JEE Mains 2019 कठिन - पृथ्वी तल पर गुरूतीय त्वरण \(\mathrm{g}\) है। यदि द्रव्यमान रखकर पृथ्वी की त्रिज्या प्रारम्भिक मात्र से आधी कर दी जाये तब पृथ्वी तल पर गुरूत्वीय त्वरण कितना होगा :JEE Mains 2024 कठिन
- एक कण जिस पर बल \(\overrightarrow{ F }=3 \overrightarrow{ i }-12 \overrightarrow{ j }\) लगाया जाता है, \(\overrightarrow{ d }=4 \overrightarrow{ i }\) विस्थापन प्राप्त करता है। यदि विस्थापन के प्रारंभ में कण की गतिज ऊर्जा \(3\, J\) है तो विस्थापन के अन्त में इसकी गतिज ऊर्जा का मान है।JEE Mains 2019 मध्यम
- यंग गुणांक ज्ञात करने के एक प्रयोग में, पाँच अलग-अलग लम्बाइयों \((1,2,3,4\) एवं \(5\,m )\) किन्तु समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल \(\left(2\,mm ^2\right)\) वाले स्टील के तार लिए गए हैं, एवं प्रसार-लोड (भार) वक्र प्राप्त किए गए हैं। तारों की लम्बाई के साथ, वक्रों के ढाल (प्रसार/लोड) को आरेखित किया गया है, एवं निम्न ग्राफ प्राप्त किया गया है। दिये गये स्टील के तारों का यंग गुणांक \(x \times 10^{11} Nm ^{-2}\) है। \(x\) का मान \(.............\) है।
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