Refrigerators and heat pumps MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Refrigerators and heat pumps - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

सही उत्तर वाष्पीकरण है।

Key Points

• विद्युत उपकरण जो वस्तुओं को ठंडा रखता है, उसे प्रशीतक कहा जाता है।
  • प्रशीतक कार्नोट चक्र पर काम करता है।
  • यह एक आदर्श चक्र जो अधिकतम संभव दक्षता देता है उसे कार्नोट चक्र कहा जाता है।
  • पहला प्रशीतक 1844 में जॉन गोरी द्वारा बनाया गया था।
  • एक प्रशीतक के पांच बुनियादी हिस्से विस्तार वाल्व, बाष्पीकरणीय कुंडल, संपीडक, रेडिएटर पाइप और शीतलक हैं।
  • विस्तार वाल्व शीतलक के तापमान को कम करके इसका विस्तार करता है, और फिर यह इसे ठंडा करते हुए द्रुतशीतित कैबिनेट के माध्यम से बहता है।
  • अन्य घटक शीतलक के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं और ऊष्मा को विकिरणित करते हैं।
• मूल सिद्धांत यह है कि जब भी एक तरल शीतलक को उच्च तापमान पर चीजों के माध्यम से पारित किया जाता है, तो यह ऊष्मा को अवशोषित करता है; वाष्पित हो जाता है और शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है।
• प्रशीतक वाष्पीकरण के सिद्धांत पर काम करता है। तो विकल्प 4 सही है।

संप्रत्यय:

उत्क्रमणीय ऊष्मा इंजन और प्रशीतक:

• दो तापमानों T_H (उच्च तापमान) और T_C (निम्न तापमान) के बीच कार्यरत एक उत्क्रमणीय ऊष्मा इंजन की दक्षता (η) निम्न द्वारा दी जाती है:
  η = 1 - (T_C / T_H)
• समान दो तापमानों के बीच कार्यरत एक प्रशीतक का निष्पादन ​गुणांक (COP) निम्न द्वारा दिया जाता है:
  COP = T_C / (T_H - T_C)
• हम ऊष्मा इंजन की दी गई दक्षता का उपयोग तापमान ज्ञात करने के लिए कर सकते हैं, और फिर प्रशीतक के लिए COP की गणना कर सकते हैं।

गणना:

दिया गया है,

ऊष्मा इंजन की दक्षता, η = 50% = 0.5

दक्षता के सूत्र का उपयोग करने पर:

η = 1 - (T_C / T_H)

0.5 = 1 - (T_C / T_H)

समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर:

(T_C / T_H) = 0.5

T_C = 0.5 × T_H

अब, प्रशीतक के निष्पादन गुणांक (COP) के सूत्र का उपयोग करने पर:

COP = T_C / (T_H - T_C)

T_C = 0.5 × T_H को समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर:

COP = (0.5 × T_H) / (T_H - 0.5 × T_H)

COP = (0.5 × T_H) / (0.5 × T_H)

COP = 1

∴ प्रशीतक का निष्पादन गुणांक 1 है।
इसलिए, सही विकल्प 1) 1 है।

सही उत्तर वाष्पीकरण है।

Key Points

• विद्युत उपकरण जो वस्तु को ठंडा रखता है उसे प्रशीतक कहा जाता है।
  • प्रशीतक कार्नोट चक्र पर काम करता है।
  • यह एक आदर्श चक्र जो अधिकतम संभव दक्षता देता है उसे कार्नोट चक्र कहा जाता है।
  • पहला प्रशीतक 1844 में जॉन गोरी द्वारा बनाया गया था।
  • एक प्रशीतक के पांच बुनियादी हिस्से विस्तार वाल्व, बाष्पीकरणीय कुंडल, संपीडक, रेडिएटर पाइप और शीतलक हैं।
  • विस्तार वाल्व शीतलक के तापमान को कम करके इसका विस्तार करता है, और फिर यह इसे ठंडा करते हुए द्रुतशीतित कैबिनेट के माध्यम से बहता है।
  • अन्य घटक शीतलक के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं और ऊष्मा को विकिरणित करते हैं।
• मूल सिद्धांत यह है कि जब भी एक तरल शीतलक को उच्च तापमान पर चीजों के माध्यम से पारित किया जाता है, तो यह ऊष्मा को अवशोषित करता है; वाष्पित हो जाता है और शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है।
• प्रशीतक वाष्पीकरण के सिद्धांत पर काम करता है। तो विकल्प 4 सही है।

सही उत्तर वाष्पीकरण है।

Key Points

• विद्युत उपकरण जो वस्तुओं को ठंडा रखता है, उसे प्रशीतक कहा जाता है।
  • प्रशीतक कार्नोट चक्र पर काम करता है।
  • यह एक आदर्श चक्र जो अधिकतम संभव दक्षता देता है उसे कार्नोट चक्र कहा जाता है।
  • पहला प्रशीतक 1844 में जॉन गोरी द्वारा बनाया गया था।
  • एक प्रशीतक के पांच बुनियादी हिस्से विस्तार वाल्व, बाष्पीकरणीय कुंडल, संपीडक, रेडिएटर पाइप और शीतलक हैं।
  • विस्तार वाल्व शीतलक के तापमान को कम करके इसका विस्तार करता है, और फिर यह इसे ठंडा करते हुए द्रुतशीतित कैबिनेट के माध्यम से बहता है।
  • अन्य घटक शीतलक के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं और ऊष्मा को विकिरणित करते हैं।
• मूल सिद्धांत यह है कि जब भी एक तरल शीतलक को उच्च तापमान पर चीजों के माध्यम से पारित किया जाता है, तो यह ऊष्मा को अवशोषित करता है; वाष्पित हो जाता है और शीतलन प्रभाव उत्पन्न होता है।
• प्रशीतक वाष्पीकरण के सिद्धांत पर काम करता है। तो विकल्प 4 सही है।

संकल्पना:

→एक प्रशीतक को उस प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसमें अवांछित ऊष्मा एक जगह से ली जाती है और दूसरी जगह छोड़ दी जाती है। यह ऊष्मागतिकी के द्वितीय नियम पर कार्य करता है। प्रशीतक का कार्य सिद्धांत वाष्पीकरण है।

प्रशीतक के कार्य चालन को इस प्रकार लिखा जाता है;

\(Q_1=Q_2+W \)

​​स्पष्टीकरण:

→जैसा कि हम जानते हैं कि प्रशीतक का कार्य चालन इस प्रकार लिखा जाता है;

\(Q_1=Q_2+W \)   ----(1)

→यदि किया गया कार्य W > 0

जब दोनों धनात्मक हों, तो Q1 > Q2 > 0

→यदि \(Q_1,Q_2\) दोनों ऋणात्मक हों तो, Q2 < Q1 < 0 लेकिन W > 0  की तुलना में कम ऋणात्मक 

[समीकरण (1) के अनुसार]

इसलिए, विकल्प (1) और (3) सही उत्तर हैं।

अवधारणा:

• प्रशीतक एक कार्नोट इंजन है जो पश्च दिशा में काम करता है।
• प्रशीतक एक तरीके से काम करता है, काम करने वाला पदार्थ ठंडे कुंड से ऊष्मा की मात्रा Q2 को अवशोषित करता है, और कार्य (W) किया जाता है और ऊष्मा की मात्रा Q1 को गर्म कुंड की तरफ अस्वीकृत कर दिया जाता है।

• प्रशीतक के प्रदर्शन गुणांक को प्रति चक्र में निकाली गई ऊष्मा (Q2) एवं यांत्रिक किए गए कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

\(α= \frac{Heat \ removed \ from \ cold \ reservoir}{Work \ done} = \frac{Q_2}{W}=\frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

जहां Q2 =ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा और W = किया गया कार्य

गणना :

दिया गया है:

T1 = गर्म कुंड का तापमान = 27 ° C = 27 + 273 = 300 K

T2 = ठंडे कुंड का तापमान = -3 ° C = - 3 + 273 = 270 K

प्रदर्शन गुणांक (α) निम्न द्वारा दिया जाता है:

\(α= \frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}} = 270/(300-270) =9\)

तो विकल्प 4 सही है ।

अवधारणा:

प्रदर्शन का गुणांक​:

• प्रदर्शन का गुणांक (COP) वांछित प्रभाव से कार्य इनपुट का अनुपात है।
• यह प्रशीतन प्रणाली की दक्षता के अलावा और कुछ नहीं है।

\(\Rightarrow COP_{R}=\frac{Q_{L}}{W}=\frac{Q_{L}}{Q_{H}-Q_{L}}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

jahan,

QL = प्रणाली से हटाई गई ऊष्मा, QH = परिवेश की ऊष्मा, W = कार्य इनपुट, TL = प्रणाली का तापमान, और TH = परिवेश का तापमान।

साथ ही,

(COP)ऊष्मा पंप = 1 + (COP)प्रशीतक

गणना:

दिया हुआ,

TH = 100∘C = 100 + 273 = 373 K

TC = 0∘C = 0 + 273 = 273 K

सम्बन्ध से,

\( COP_{R}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

\(COP_R = \frac{273}{373 - 273}\)

\(COP_R = \frac{273}{100}\)

अत: प्रशीतक का COP 273/100 होगा।

अवधारणा:

कारनोट चक्र की दक्षता निम्न द्वारा दी गई है

ηकार्नोट \(= \frac{{{T_H} - {T_L}}}{{{T_H}}}\)

कार्नोट चक्र को विपरीत करने से हमारे पास या तो ताप पंप होगा या एक प्रशीतक होगा।

प्रतिवर्ती कार्नोट चक्र का COP (H.P):

\(CO{P_{HP}} = \frac{{{T_H}}}{{{T_H} - {T_L}}} = \frac{1}{η }\)

गणना:

दिया गया है कि:

कार्नोट इंजन की दक्षता, η = 0.75

\(CO{P_{HP}} = \frac{{{T_H}}}{{{T_H} - {T_L}}} = \frac{1}{η }=\frac{{1}}{{0.75}}=1.33\)

अवधारणा:

प्रशीतक:

• प्रशीतक एक ऐसा उपकरण है जो आसपास के तापमान से कम तापमान पर प्रणाली या निकाय को बनाए रखता है।
• प्रशीतक में, ऊष्मा कम तापमान वाले निकाय से निकाल दी जाती है और उच्च तापमान वाले निकाय को अस्वीकार कर दी जाती है।
• आम तौर पर, आसपास का वातावरण, एक प्रशीतक के लिए उच्च तापमान निकाय के रूप में कार्य करता है।

​प्रदर्शन गुणांक

• प्रदर्शन गुणांक को वांछित आउटपुट और कार्य इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

• एक तापीय पंप का​ प्रदर्शन गुणांक इस प्रकार दिया गया है,

\(⇒ COP_{R}=\frac{Q_{L}}{W}=\frac{Q_{L}}{Q_{H}-Q_{L}}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

जहाँ QL = प्रणाली से निकाली गई ऊष्मा , QH  = वातावरण को दी गई ऊष्मा , W = कार्य इनपुट, TL = प्रणाली का तापमान, और TH = parivesh का तापमान  

गणना:

दिया गया है T_L = -3° C = 270 K, और T₂ = 37° C = 310 K

• एक प्रशीतक के प्रदर्शन का गुणांक इस प्रकार दिया गया है,

\(⇒ COP_{R}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

\(⇒ COP_{R}=\frac{270}{310-270}\)

⇒ COPR = 6.75

• अतः विकल्प 1 सही है।

अवधारणा:

घरेलू प्रशीतक

• एक घरेलू प्रशीतक अनिवार्य रूप से छोटा शीतगृह है जहां कई खाद्य उत्पाद जैसे आइसक्रीम, मांस, फल, दूध आदि को कम दबाव पर संग्रहित किया जा सकता है।
• एक घरेलू प्रशीतक में आवश्यक भंडारण स्थितियों को बनाए रखने के लिए वाष्प संपीड़न प्रशीतन प्रणाली का उपयोग किया जाता है।
• चूँकि कमरा बंद है, इसलिए कोई ऊष्मा बाहर नहीं जाएगी। अब, प्रशीतक का कार्य इस प्रकार होगा-

• Q1 = Q2 + W
• So, Q₁ > Q₂;
• अब हमारे मामले में जब दरवाजा खुला है, तो Q₂ वह ऊष्मा है जो पुरे कमरे द्वारा अवशोषित होगी न कि अकेले प्रशीतक घटक द्वारा और ऊष्मा Q₁ कमरे द्वारा अस्वीकार कर दी जायेगी।
• अब हमें पहले से ही प्राप्त है कि: Q₁ > Q₂
• अर्थात अस्वीकृत ऊष्मा कमरे में अवशोषित ऊष्मा से अधिक है।
• इसलिए यहाँ कमरे में शुद्ध ऊष्मा वृद्धि होती है और कमरे का तापमान बढ़ेगा।

अवधारणा:

तापीय पंप:

• ऊष्मा पंप एक ऐसा उपकरण है जो किसी प्रणाली या निकाय को परिवेश के तापमान से अधिक तापमान पर बनाए रखता है।
• तापीय पंप में, ऊष्मा कम तापमान वाले निकाय से हटा दी जाती है और उच्च तापमान वाले निकाय में जोड़ दी जाती है।
• आम तौर पर, परिवेश का वातावरण तापीय पम्प के लिए कम तापमान वाले निकाय के रूप में कार्य करता है।

व्याख्या:

• ऊष्मा पंप एक ऐसा उपकरण है जो किसी प्रणाली या निकाय को परिवेश के तापमान से अधिक तापमान पर बनाए रखता है।
• तापीय पंप में, ऊष्मा कम तापमान वाले निकाय से हटा दी जाती है और उच्च तापमान वाले निकाय में जोड़ दी जाती है। अत: विकल्प 2 सही है।

Additional Information

​प्रदर्शन गुणांक

• प्रदर्शन गुणांक को वांछित आउटपुट और कार्य इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

• एक तापीय पंप का​ प्रदर्शन गुणांक इस प्रकार दिया गया है,

\(⇒ COP_{HP}=\frac{Q_{H}}{W}=\frac{Q_{H}}{Q_{H}-Q_{L}}=\frac{T_{H}}{T_{H}-T_{L}}\)

जहाँ QL = निकाय से निकाली गई ऊष्मा , QH  = वातावरण को दी गई ऊष्मा , W = कार्य इनपुट, TH = वातावरण का तापमान और TL = प्रणाली का तापमान,

अवधारणा:

• प्रशीतक एक कार्नोट इंजन है जो पश्च दिशा में काम करता है।
• प्रशीतक एक तरीके से काम करता है, काम करने वाला पदार्थ ठंडे कुंड से ऊष्मा की मात्रा Q2 को अवशोषित करता है, और कार्य (W) किया जाता है और ऊष्मा की मात्रा Q1 को गर्म कुंड की तरफ अस्वीकृत कर दिया जाता है।

• प्रशीतक के प्रदर्शन गुणांक को प्रति चक्र में निकाली गई ऊष्मा (Q2) एवं यांत्रिक किए गए कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

\(α= \frac{Heat \ removed \ from \ cold \ reservoir}{Work \ done} = \frac{Q_2}{W}=\frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

जहां Q2 = ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा और W = किया गया कार्य

गणना:

दिया गया - T2 = 7°C = 280 K और T1 = 27°C = 300 K

• फ्रिज के प्रदर्शन का गुणांक इसके द्वारा दिया गया है

\(\Rightarrow \alpha= \frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

\(\Rightarrow \alpha= \frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}=\frac{280}{300-280}=\frac{280}{20}=14\)

अवधारणा:

• प्रशीतक एक कार्नोट इंजन है जो पश्च दिशा में काम करता है।
• प्रशीतक एक तरीके से काम करता है, काम करने वाला पदार्थ ठंडे कुंड से ऊष्मा की मात्रा Q₂ को अवशोषित करता है, और कार्य (W) किया जाता है और ऊष्मा की मात्रा Q₁ को गर्म कुंड की तरफ अस्वीकृत कर दिया जाता है।

• प्रशीतक के निष्पादन गुणांक को प्रति चक्र में निकाली गई ऊष्मा (Q₂) एवं यांत्रिक किए गए कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

\(α= \frac{Heat \ removed \ from \ cold \ reservoir}{Work \ done} = \frac{Q_2}{W}=\frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

जहां Q2 =ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा और W=कार्य

व्याख्या:

दिया गया है:

Q1 = गर्म कुंड के लिए जारी ऊष्मा, Q2 =ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा

• निष्पादन गुणांक (α) इस प्रकार होगा-

\(\Rightarrow α= \frac{Heat \ removed \ from \ cold \ reservoir}{Work \ done} = \frac{Q_2}{W}\)

• इसलिए विकल्प 4 उत्तर है।

अवधारणा:

• प्रशीतक एक कार्नोट इंजन है जो पश्च दिशा में काम करता है।
• प्रशीतक एक तरीके से काम करता है, काम करने वाला पदार्थ ठंडे कुंड से ऊष्मा की मात्रा Q2 को अवशोषित करता है, और कार्य (W) किया जाता है और ऊष्मा की मात्रा Q1 को गर्म कुंड की तरफ अस्वीकृत कर दिया जाता है।

• प्रशीतक के प्रदर्शन गुणांक को प्रति चक्र में निकाली गई ऊष्मा (Q2) एवं यांत्रिक किए गए कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

\(α= \frac{Heat \ removed \ from \ cold \ reservoir}{Work \ done} = \frac{Q_2}{W}=\frac{{{T_2}}}{{{T_1} - {T_2}}}\)

जहां Q2 =ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा और W = किया गया कार्य

गणना:

• दिया गया - α = प्रदर्शन का गुणांक, Q₂ = ठंडे कुंड से निकाली गई ऊष्मा की मात्रा, Q1 = गर्म कुंड को अवमुक्त ऊष्मा =?
• फ्रिज के प्रदर्शन का गुणांक इसके द्वारा दिया गया है

\(\Rightarrow \alpha= \frac{Q_2 }{Q_1-Q_2}\) ----- (1)

समीकरण 1 को फिर से इसप्रकार लिखा जा सकता है

\(\Rightarrow \frac{1}{\alpha }=\frac{Q_1- Q_2}{Q_2} =\frac{Q_1}{Q_2}-1\)

\(\frac{1}{\alpha } = \frac{Q_1}{Q_2} - 1\)

\(\Rightarrow\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{1}{\alpha}+1\)

\(\Rightarrow \frac{Q_1}{Q_2}=\frac{\alpha+1}{\alpha}\)

\(\Rightarrow Q_1=(\frac{\alpha+1}{\alpha})\times Q_2 \)

• इसलिए विकल्प 2 उत्तर है।

अवधारणा:

रेफ्रिजरेटर

• रेफ्रिजरेटर में, ऊष्मा कम तापमान वाले निकाय से निकाल दी जाती है और उच्च तापमान वाले निकाय को अस्वीकार कर दी जाती है
  रेफ्रिजरेटर में, ऊष्मा कम तापमान वाले निकाय से निकला दी जाती है और उच्च तापमान वाले निकाय को अस्वीकार कर दी जाती है
  आम तौर पर, आसपास का वातावरण, एक रेफ्रिजरेटर के लिए उच्च तापमान निकाय के रूप में कार्य करता है।

​निष्पादन गुणांक

• निष्पादन गुणांक को वांछित आउटपुट और कार्य इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।
• रेफ्रिजरेटर का निष्पादन गुणांक इस प्रकार है-

\(⇒ COP_{R}=\frac{Q_{L}}{W}=\frac{Q_{L}}{Q_{H}-Q_{L}}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

जहाँ QL = निकाय से निकाली गई ऊष्मा , QH = वातावरण को दी गई ऊष्मा , W = कार्य इनपुट, TL = प्रणाली का तापमान, और TH = वातावरण का तापमान

गणना:

दिया गया है: Q_L = 15 J, T_L = 4°C = 4 + 273 K, और TH = 24°C = 24 + 273 K

• हम जानते हैं कि रेफ्रिजरेटर का निष्पादन गुणांक इस प्रकार है-

\(⇒ COP_{R}=\frac{Q_{L}}{W}=\frac{T_{L}}{T_{H}-T_{L}}\)

\(⇒ \frac{15}{W}=\frac{4+273}{(24+273)-(4+273)}\)

⇒ W = 1.08 J

• इसलिए, विकल्प 3 सही है।