सामान्य विज्ञान Question Answer Class 8 Chapter 14 Samanya Vigyan Maharashtra Board Marathi Medium

उष्णतेचे मापन व परिणाम

पृष्ठ क्रमांक ९५

1. आपल्याला उष्णता कोणकोणत्या स्रोतांपासून मिळते?

उत्तर –

• सूर्य
• पृथ्वी
• रासायनिक ऊर्जा (लाकूड, कोळसा, पेट्रोल जळताना)
• विद्युत ऊर्जा (इस्त्री, इलेक्ट्रिक स्टोव्ह)
• अणुऊर्जा (युरेनियम, थोरियमच्या अणूंचे विभाजन)
• हवा

2. उष्णता स्थानांतरित कशी होते?

उत्तर – उष्णता अधिक तापमान असलेल्या वस्तूपासून कमी तापमान असलेल्या वस्तूकडे प्रवाहित होते. उष्णतेचे स्थानांतरण तीन प्रकारे होते:

• संवहन (Convection): द्रव व वायू यामध्ये उष्णता गतीशील अणूंच्या साहाय्याने एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी जाते.
• विकिरण (Radiation): उष्णता थेट तरंगलहरींच्या स्वरूपात पसरते, जसे सूर्यप्रकाश.
• संवाहन (Conduction): उष्णता थेट पदार्थांच्या अणूंच्या संपर्काने पुढे जाते, जसे लोखंडाच्या कांडीला एका टोकाला गरम केल्यावर दुसरे टोक गरम होते.

3. उष्णतेचे कोणकोणते परिणाम तुम्हांला माहीत आहेत?

उत्तर –

• प्रसरण (Expansion): उष्णता दिल्यास वस्तूचा आकार वाढतो.
• आकुंचन (Contraction): वस्तू थंड झाल्यास तिचा आकार कमी होतो.
• अवस्थांतर (Change of State): उष्णतेमुळे घन, द्रव किंवा वायू यामध्ये रूपांतर होते.

पृष्ठ क्रमांक ९९

1. ताप आल्यावर आई लगेच कपाळावर थंड पाण्याच्या पट्ट्या का ठेवते?

उत्तर – ताप आलेल्या व्यक्तीच्या शरीराचे तापमान जास्त असते. थंड पाण्याच्या पट्ट्या ठेवल्याने शरीरातील उष्णता कमी होते, कारण उष्णता उच्च तापमानाच्या शरीरातून कमी तापमानाच्या ओलसर पट्टीत स्थानांतरित होते. यामुळे शरीराचे तापमान कमी होण्यास मदत होते.

2. कॅलरीमापी तांब्याची का बनवतात?

उत्तर – कॅलरीमापी तांब्याची बनवतात कारण तांब्याचा विशिष्ट उष्मा (specific heat capacity) कमी असतो (0.09 cal/g°C). त्यामुळे उष्णतेची देवाणघेवाण वेगाने होते आणि तापमान मोजणे अधिक अचूक होते.

स्वाध्याय

1. A. माझी जोडी कोणाशी?

B. कोण खरं बोलतोय?

अ. पदार्थाचे तापमान ज्यूलमध्ये मोजतात.

उत्तर – (चूक)→ पदार्थाचे तापमान ज्यूलमध्ये नाही, तर सेल्सियस (°C), फॅरेनहाईट (°F), किंवा केल्विन (K) मध्ये मोजले जाते.

आ. उष्णता उष्ण वस्तूकडून थंड वस्तूकडे वाहते.

उत्तर – (बरोबर)→ उष्णता नेहमी उच्च तापमान असलेल्या वस्तूपासून कमी तापमान असलेल्या वस्तूकडे वाहते.

इ. उष्णतेचे एकक ज्यूल आहे.

उत्तर – (बरोबर)→ उष्णतेचे SI एकक Joule (J) आहे, तसेच CGS प्रणालीत Calorie (cal) देखील एकक म्हणून वापरले जाते.

ई. उष्णता दिल्याने वस्तू आकुंचन पावतात.

उत्तर – (चूक)→ उष्णता दिल्यास वस्तू प्रसरण पावतात, आकुंचन नव्हे. थंड केल्यास मात्र वस्तू आकुंचन पावतात.

उ. स्थायूचे अणू स्वतंत्र असतात.

उत्तर – (चूक)→ स्थायू (Solid) मध्ये अणू परस्परांशी बंधने (bonds) तयार करून निश्चित जागी स्थित असतात, त्यामुळे ते स्वतंत्र नसतात.

ऊ. उष्ण वस्तूच्या अणूंची सरासरी गतिज ऊर्जा थंड वस्तूंच्या अणूंच्या सरासरी गतिज ऊर्जेपेक्षा कमी असते.

उत्तर – (चूक)→ प्रत्यक्षात, उष्ण वस्तूच्या अणूंची सरासरी गतिज ऊर्जा थंड वस्तूंच्या अणूंपेक्षा अधिक असते.

C. शोधाल तर सापडेल.

अ. तापमापी हे उपकरण तापमान मोजण्यास वापरतात.

आ. उष्णता मोजण्यास कॅलरीमापी हे उपकरण वापरतात.

इ. तापमान हे वस्तूतील अणूंच्या सरासरी गतिज ऊर्जा चे प्रमाण असते.

ई. एखाद्या वस्तूतील उष्णता ही त्यातील अणूंच्या एकूण गतिज ऊर्जा चे प्रमाण असते.

2. निशिगंधाने चहा बनविण्यासाठी चहाचे घटक टाकून भांडे सौरचुलीत ठेवले. शिवानीने तसेच भांडे गॅसवर ठेवले. कोणाचा चहा लवकर तयार होईल व का?

उत्तर – शिवानीचा चहा गॅसवर लवकर तयार होईल.

• कारण गॅसच्या ज्वलनातून निर्माण होणारी ऊर्जा थेट भांड्याला मिळते आणि उष्णता अधिक वेगाने पसरते.
• सौरचुलीमध्ये उष्णता सूर्याच्या किरणांवर अवलंबून असते आणि ती कमी प्रमाणात मिळते.

3. थोडक्यात उत्तरे द्या.

अ. वैद्यकीय तापमापीचे वर्णन करा. त्यात व प्रयोगशाळेत वापरल्या जाणाऱ्या तापमापीत कोणता फरक असतो?

उत्तर –

• वैद्यकीय तापमापी शरीराचे तापमान मोजण्यासाठी वापरली जाते.
• तिचा मापन पट्टा 35°C ते 42°C इतका मर्यादित असतो.
• प्रयोगशाळेतील तापमापी 0°C ते 110°C पर्यंत तापमान मोजू शकते.
• वैद्यकीय तापमापीमध्ये संकुचित भाग (kink) असतो, जो पाऱ्याला मागे जाण्यापासून रोखतो.

आ. उष्णता व तापमानात काय फरक आहे? त्यांची एकके कोणती?

इ. कॅलरीमापीची रचना आकृतीसह समजवा.

उत्तर –

कॅलरीमापीमध्ये दोन भांडी असतात:

1. बाह्य भांडे (औष्णिक पृथक्‌करणासाठी)
2. आंतर भांडे (तांब्याचे बनलेले)

यात तापमापी आणि ढवळण्याकरिता कांडी असते.

हे उपकरण उष्णता मोजण्यासाठी वापरले जाते.

ई. रेल्वेच्या रुळांत ठराविक अंतरावर फट का ठेवली जाते हे स्पष्ट करा.

उत्तर –

• उन्हाळ्यात रुळांचे प्रसरण होते, त्यामुळे त्यांना विस्तारासाठी जागा असणे आवश्यक आहे.
• जर फट ठेवली नाही, तर तापमान वाढल्यावर रूळ वाकड्या होतील व अपघात होण्याची शक्यता वाढेल.

उ. वायूचा व द्रवाचा प्रसरणांक म्हणजे काय हे सूत्रांद्वारे स्पष्ट करा.

उत्तर –

• वायूचा स्थिर दाब प्रसरण सूत्र:$$V_2 = V_1 (1 + β ΔT)$$
  
• द्रवाचा घनीय प्रसरण सूत्र:$$V_2 = V_1 (1 + β ΔT)$$
  

4. खालील उदाहरणे सोडवा.

अ. फॅरेनहाईट एककातील तापमान किती असल्यास ते सेल्सिअस एककातील तापमानाच्या दुप्पट असेल?

उत्तर –
$$F = \frac{9}{5}C + 32$$
$$2C = \frac{9}{5}C + 32$$
$$10C = 9C + 160$$
$$C = 160°C, \quad F = 320°F$$

आ. एक पूल 20 m लांबीच्या लोखंडाच्या सळईने तयार केला आहे. तापमान 18 °C असताना दोन सळयांत 4 cm अंतर आहे. किती तापमानापर्यंत तो पूल सुस्थितीत राहील?

उत्तर – दिलेली माहिती:$$L = 20m, \quad ΔL = 4cm = 0.04m, \quad T_1 = 18°C$$
$$ΔL = α L ΔT$$लोखंडाचा प्रसरणांक: $α = 11.5 \times 10^{-6} \, /°C$
$$0.04 = (11.5 \times 10^{-6}) \times 20 \times ΔT$$
$$ΔT = \frac{0.04}{(11.5 \times 10^{-6} \times 20)}$$$$ΔT = 17.4°C$$
$$T_2 = 18 + 17.4 = 35.4°C$$

इ. आयफेल टॉवरची उंची 15°C वर 324 m असल्यास, व तो टॉवर लोखंडाचा असल्यास, 30°C ला त्याची उंची कि ती cm ने वाढेल?

उत्तर – लोखंडाचा प्रसरणांक: $α = 11.5 \times 10^{-6} \, /°C$

$$ΔL = α L ΔT$$
$$ΔL = (11.5 \times 10^{-6}) \times 324 \times (30 – 15)$$
$$ΔL = 5.6cm$$

ई. अ व ब पदार्थांचा विशिष्ट उष्मा क्रमशः c व 2c आहे. अ ला Q व ब ला 4Q एवढी उष्णता दिली गेल्यास त्यांच्या तापमानात समान बदल होतो. जर अ चे वस्तुमान m असेल तर ब चे वस्तुमान किती असेल?

उत्तर –

$$Q_A = m_A c_A ΔT, \quad Q_B = m_B c_B ΔT$$
$$Q = mcΔT, \quad 4Q = m_B (2c) ΔT$$
$$m_B = 2m_A = 2m$$

उ. एक 3 kg वस्तुमानाची वस्तू 600 कॅलरी ऊर्जाप्राप्त करते तेव्हा तिचे तापमान 10°C पासून 70°C पर्यंत वाढते. वस्तूच्या पदार्थाचा विशिष्ट उष्मा किती आहे?

उत्तर –

$$Q = mcΔT$$
$$600 = 3000 \times c \times (70 – 10)$$
$$600 = 3000 \times c \times 60$$
$$c = 0.0033 \, cal/g°C$$