जल के गुणधर्मों के संदर्भ में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सही नहीं है ?
- (a)जल की विशिष्ट ऊष्मा असामान्य रूप से उच्च होती है ।
- (b)जल के संलयन की गुप्त ऊष्मा अत्यंत निम्न होती है ।
- (c)जल का घनत्व बर्फ़ से अधिक होता है ।
- (d)शुद्ध जल विद्युत का अचालक होता है ।
सही — B, 'जल के संलयन की गुप्त ऊष्मा अत्यंत निम्न होती है ।' यही वह कथन है जो सही नहीं है, और चूँकि प्रश्न गलत कथन ही पूछता है, इसलिए वही उत्तर है । बर्फ़ के संलयन की गुप्त ऊष्मा — 0 °C पर उसे पिघलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा — वस्तुतः बहुत उच्च है, लगभग 334 जूल प्रति ग्राम (334 kJ प्रति kg) । उसे 'अत्यंत निम्न' कहना असत्य है । शेष तीनों कथन जल के सत्य गुणधर्म हैं, अतः बेमेल (b) है ।
- (a)जल की विशिष्ट ऊष्मा असामान्य रूप से उच्च होती है । — यह सत्य है, इसलिए उत्तर नहीं । जल की विशिष्ट ऊष्मा लगभग 4.18 J प्रति ग्राम प्रति °C है, जो असामान्य रूप से उच्च है, और इसीलिए जल धीरे गर्म तथा धीरे ठंडा होता है और जलवायु को संयत रखता है ।
- (c)जल का घनत्व बर्फ़ से अधिक होता है । — यह सत्य है, इसलिए उत्तर नहीं । द्रव जल बर्फ़ से अधिक सघन होता है (जल 4 °C पर सर्वाधिक सघन होता है), और ठीक इसीलिए बर्फ़ जल पर तैरती है ।
- (d)शुद्ध जल विद्युत का अचालक होता है । — यह सत्य है, इसलिए उत्तर नहीं । पूर्णतः शुद्ध जल में आयन बहुत कम होते हैं और वह विद्युत का चालन बहुत ही कम करता है; साधारण जल केवल घुले हुए लवणों के कारण चालन करता है ।
जल के कई असामान्य गुणधर्म उसके अणुओं के बीच हाइड्रोजन आबंधन से उत्पन्न होते हैं । उसकी विशिष्ट ऊष्मा असामान्य रूप से उच्च और संलयन की गुप्त ऊष्मा भी उच्च है, वह 4 °C पर अधिकतम घनत्व प्राप्त करता है जिससे बर्फ़ द्रव जल से कम सघन रहती है, और शुद्ध होने पर वह विद्युत का बहुत ही खराब चालक है । यह प्रश्न उसी एक कथन पर टिका है जो इनमें से किसी को गलत बताता है ।
'कौन-सा सही नहीं है' प्रकार के प्रश्न की तकनीक यह है कि प्रत्येक कथन को ज्ञात तथ्यों के विरुद्ध परखिए और अकेला असत्य कथन ढूँढ़िए । यहाँ चार में से तीन जल के मानक सत्य गुणधर्म हैं । जाल वाला कथन एक वास्तविक गुणधर्म को उलट देता है — वह संलयन की गुप्त ऊष्मा को 'अत्यंत निम्न' कहता है, जबकि वस्तुतः वह उच्च है (लगभग 334 J/g) । चूँकि प्रश्न गलत कथन पूछता है, इसलिए वही उलटा कथन ठीक वह है जिसे आपको चुनना है ।
- बर्फ़ के संलयन की गुप्त ऊष्मा उच्च है, लगभग 334 J/g (334 kJ/kg) — अतः कथन (b) असत्य है ।
- जल की विशिष्ट ऊष्मा असामान्य रूप से उच्च है, लगभग 4.18 J/g/°C, जिससे वह बड़ी मात्रा में ऊष्मा संचित कर संयत कर पाता है ।
- द्रव जल बर्फ़ से अधिक सघन है और 4 °C पर सर्वाधिक सघन होता है, इसीलिए बर्फ़ तैरती है ।
- पूर्णतः शुद्ध जल विद्युत का बहुत ही खराब चालक है; साधारण जल में चालन घुले हुए आयनों से आता है ।
- 'नहीं' शब्द को नज़रअंदाज़ कर असत्य कथन के बजाय कोई सत्य कथन चुन लेना ।
- यह मान लेना कि जल के संलयन की गुप्त ऊष्मा निम्न है; वह वस्तुतः उच्च है (लगभग 334 J/g) ।
यह जल के विशेष गुणधर्मों पर 'कौन-सा कथन सही नहीं है' वाले प्रश्न के रूप में, या विशिष्ट ऊष्मा, गुप्त ऊष्मा और घनत्व से जुड़े एकल सत्य/असत्य तथ्यों के रूप में पूछा जाता है ।
निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए : 1. 100 °C पर भाप और 100 °C पर खौलते जल में ऊष्मा की मात्रा समान होती है । 2. बर्फ़ के संलयन की गुप्त ऊष्मा जल के वाष्पन की गुप्त ऊष्मा के बराबर होती है । 3. वातानुकूलक में कमरे की वायु से ऊष्मा वाष्पित्र कुंडलियों पर खींची जाती है और संघनित्र कुंडलियों पर बाहर छोड़ी जाती है । इनमें से कौन-सा/से कथन सही है/हैं ?
- (a) 1 और 2
- (b) 2 और 3
- (c) केवल 2
- (d) केवल 3
Answer(d) केवल 3
वही अवधारणा — जल की गुप्त ऊष्मा । उसकी कुंजी इस तथ्य पर टिकी है कि बर्फ़ के संलयन की गुप्त ऊष्मा (~334 kJ/kg) जल के वाष्पन की गुप्त ऊष्मा (~2260 kJ/kg) से कहीं छोटी है — वही राशि जिसे NDA के कथन (b) में 'अत्यंत निम्न' बताकर गलत ढंग से वर्णित किया गया है ।
कड़ी सर्दी में किसी झील की सतह जम जाती है, किंतु उसकी तली का जल तब भी द्रव रहता है । इसका क्या कारण है ?
- (a) बर्फ़ ऊष्मा की कुचालक है
- (b) चूँकि झील की सतह वायु के ही तापमान पर है, इसलिए कोई ऊष्मा नहीं खोती
- (c) जल का घनत्व 4°C पर अधिकतम होता है
- (d) ऊपर दिए गए कथनों (a), (b) और (c) में से कोई भी सही नहीं है
Answer(c) जल का घनत्व 4°C पर अधिकतम होता है
NDA प्रश्न के कथन (c) वाली ही अवधारणा — द्रव जल बर्फ़ से अधिक सघन है । चूँकि जल 4 °C पर सर्वाधिक सघन होता है, इसलिए अधिक ठंडा, हल्का जल और बर्फ़ ऊपर रह जाते हैं जबकि 4 °C वाला सघन जल नीचे बैठ जाता है, जिससे सतह जम जाने पर भी झील की तली द्रव बनी रहती है ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
बर्फ़ जल पर इसलिए तैरती है क्योंकि :
- (a)बर्फ़ जल से अधिक गर्म होती है
- (b)बर्फ़ जल से अधिक सघन होती है
- (c)बर्फ़ जल से कम सघन होती है
- (d)बर्फ़ की विशिष्ट ऊष्मा अधिक होती है
Answer(c) बर्फ़ जल से कम सघन होती है — द्रव जल 4 °C पर सर्वाधिक सघन होता है, इसलिए बर्फ़ तैरती है ।
- अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं
बर्फ़ के संलयन की गुप्त ऊष्मा लगभग कितनी होती है ?
- (a)34 J/g
- (b)334 J/g
- (c)2260 J/g
- (d)4.18 J/g
Answer(b) 334 J/g — 0 °C पर 1 g बर्फ़ पिघलाने के लिए आवश्यक (उच्च) ऊर्जा ।