UPPSC 2024 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 27 / 150

सही उत्तर — (a) (A) और (R) दोनों सही हैं, किन्तु (R), (A) की सही व्याख्या नहीं करता है। पहले दोनों कथनों को अलग-अलग परखें। (A) सही है: सापेक्षिक आर्द्रता (relative humidity) जल की कोई मात्रा नहीं है बल्कि एक अनुपात है — वायु के किसी पुंज में वास्तव में उपस्थित जलवाष्प को उस पुंज की वर्तमान तापमान पर अधिकतम धारण-क्षमता से विभाजित कर, प्रतिशत के रूप में लिखा गया। यह अधिकतम, अर्थात संतृप्ति क्षमता (saturation capacity), तापमान के साथ तेज़ी से बढ़ती है (क्लॉज़ियस-क्लैपेरॉन संबंध: प्रत्येक 1°C तापवृद्धि पर लगभग 7 प्रतिशत अधिक क्षमता)। अतः यदि आप बिना एक ग्राम भी नमी जोड़े या हटाए वायु को गर्म करते हैं, तो अंश (numerator) यथावत रहता है जबकि हर (denominator) बढ़ता है, और सापेक्षिक आर्द्रता घट जाती है। यही कारण है कि सापेक्षिक आर्द्रता दिन के सबसे ठंडे समय, सूर्योदय से ठीक पहले, सर्वाधिक होती है, और गर्म दोपहर बाद के समय सबसे कम होती है, भले ही वास्तविक वाष्प-मात्रा दिन भर में मुश्किल से बदलती हो, और यही कारण है कि सर्दियों में गर्म किया गया कमरा शुष्क प्रतीत होता है। (R) भी सही है, परंतु यह एक अलग राशि के बारे में कथन है: निरपेक्ष आर्द्रता (absolute humidity) वायु के प्रति इकाई आयतन में जलवाष्प का द्रव्यमान है, सामान्यतः ग्राम प्रति घन मीटर, और वाष्पीकरण ठीक वही प्रक्रिया है जो द्रव जल को वाष्प के रूप में वायु में पहुँचाती है — किसी दिए गए वायु-राशि में अधिक वाष्पीकरण का अर्थ है प्रति घन मीटर अधिक वाष्प, इसलिए निरपेक्ष आर्द्रता बढ़ जाती है। (R) जो नहीं कर सकता वह है (A) की व्याख्या करना। दोनों कथन अलग-अलग चरों पर कार्य करने वाले अलग-अलग कारणों का वर्णन करते हैं: (A) वह है जो स्थिर नमी-मात्रा पर तापमान बदलने से होता है, (R) वह है जो नमी-मात्रा के स्वयं बदलने से होता है। 'व्याख्या' वाली व्याख्या के लिए और भी बुरी बात यह है कि ये सापेक्षिक आर्द्रता को विपरीत दिशाओं में धकेलते हैं — वाष्पीकरण द्वारा वाष्प जोड़ने से अनुपात का अंश बढ़ता है और इसलिए सापेक्षिक आर्द्रता बढ़ती है। यदि (R) (A) के पीछे की क्रियाविधि होता, तो सापेक्षिक आर्द्रता तापवृद्धि के साथ बढ़ती, घटती नहीं। इसलिए (a)।

• (b)(A) ग़लत है, किन्तु (R) सही है । — (A) सापेक्षिक आर्द्रता के व्यवहार का एक मानक और सही कथन है। चूँकि सापेक्षिक आर्द्रता को वायु की संतृप्ति क्षमता के सापेक्ष मापा जाता है, और यह क्षमता तापमान के साथ तेज़ी से बढ़ती है, इसलिए जिस वायु की नमी-मात्रा अपरिवर्तित है उसे गर्म करने पर उसकी सापेक्षिक आर्द्रता अवश्य कम दिखेगी।
• (c)(A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या करता है । — यही जाल है, और यह इसलिए लुभावना है क्योंकि तापवृद्धि वास्तव में वाष्पीकरण को तेज़ कर देती है। परंतु इस शृंखला को आगे तक अनुसरण करें: अधिक वाष्पीकरण वायु में अधिक जलवाष्प डालता है, जिससे सापेक्षिक-आर्द्रता अनुपात का अंश बढ़ता है और सापेक्षिक आर्द्रता ऊपर की ओर धकेली जाती है। (A) में वर्णित गिरावट हर से आती है — बढ़ती संतृप्ति क्षमता से — न कि वाष्प-आपूर्ति में होने वाले किसी परिवर्तन से। जो कारण विपरीत प्रभाव उत्पन्न करेगा वह व्याख्या नहीं हो सकता।
• (d)(A) सही है, किन्तु (R) ग़लत है । — (R) सही है। निरपेक्ष आर्द्रता वायु के प्रति इकाई आयतन में धारित जलवाष्प का वास्तविक द्रव्यमान है, और वाष्पीकरण वह प्रक्रिया है जो यह वाष्प उपलब्ध कराती है, इसलिए जिस वायु-राशि में अधिक वाष्पीकरण होता है वह वास्तव में निरपेक्ष रूप से अधिक आर्द्र हो जाती है। (R) में दोष प्रासंगिकता का है, सत्यता का नहीं।

वायुमंडलीय नमी को दो पूर्णतः भिन्न तरीकों से मापा जाता है, और इस क्षेत्र के अभिकथन-कारण प्रश्न लगभग हमेशा इसी अंतर पर टिके होते हैं। निरपेक्ष आर्द्रता (absolute humidity) और विशिष्ट आर्द्रता (specific humidity) राशियाँ हैं — वहाँ वास्तव में कितना जलवाष्प है (वायु के प्रति घन मीटर ग्राम, या प्रति किलोग्राम वायु ग्राम)। सापेक्षिक आर्द्रता (relative humidity) एक अनुपात है — वायु संतृप्ति के कितना निकट है, अर्थात उस बिंदु के कितना निकट जहाँ वह और वाष्प धारण नहीं कर सकती और संघनन आरंभ हो जाता है। चूँकि वायु की संतृप्ति क्षमता लगभग पूर्णतः उसके तापमान द्वारा निर्धारित होती है, इसलिए सापेक्षिक आर्द्रता तब बदलती है जब या तो वाष्प-मात्रा बदले या तापमान बदले, जबकि निरपेक्ष आर्द्रता केवल वाष्प के जुड़ने (वाष्पीकरण) या घटने (संघनन, वर्षण) पर ही प्रतिक्रिया करती है।

किसी अभिकथन-कारण प्रश्न को हल करने का तरीका यह है कि कूटों को देखने से पहले ही दोनों कथनों को स्वतंत्र रूप से परखा जाए, और उसके बाद ही तीसरा प्रश्न पूछा जाए: क्या (R) में बताई गई क्रियाविधि वही है जो (A) को उत्पन्न करती है? यहाँ दोनों कथन पहली कसौटी पर खरे उतरते हैं, इसलिए असली काम तीसरे प्रश्न का है — और सबसे स्पष्ट कसौटी दिशात्मक है। अभिकथन (A) कहता है कि सापेक्षिक आर्द्रता घटती है। कारण (R), यदि उसे कार्य करने दिया जाए, वाष्प जोड़ता है और सापेक्षिक आर्द्रता को बढ़ाता है। जो कारण चर को गलत दिशा में ले जाए वह व्याख्या नहीं हो सकता, इसलिए कूट 'दोनों सही, R व्याख्या नहीं' ही होना चाहिए। यह भी ध्यान दें कि UPPSC ने इस प्रश्नपत्र में परिचित कूट-क्रम को उलट-पुलट कर दिया है: जिसे UPSC सामान्यतः विकल्प (b) के रूप में छापता है वह यहाँ विकल्प (a) पर है, और जिसे UPSC (a) के रूप में छापता है वह यहाँ (c) पर है। गोला भरने से पहले चारों कूटों को अवश्य पढ़ें।

• सापेक्षिक आर्द्रता = (वायु में वास्तव में उपस्थित जलवाष्प ÷ उस तापमान पर वायु की अधिकतम धारण-क्षमता) × 100; निरपेक्ष आर्द्रता = वायु के प्रति इकाई आयतन में जलवाष्प का द्रव्यमान, सामान्यतः ग्राम प्रति घन मीटर।
• वायु का संतृप्ति वाष्प दाब (saturation vapour pressure) तापमान के साथ तेज़ी से बढ़ता है (क्लॉज़ियस-क्लैपेरॉन), प्रत्येक 1°C पर लगभग 7 प्रतिशत, इसलिए बिना नमी जोड़े वायु को गर्म करने से उसकी सापेक्षिक आर्द्रता घट जाती है और उसे ठंडा करने से सापेक्षिक आर्द्रता बढ़ जाती है।
• इसलिए सापेक्षिक आर्द्रता दिन के सबसे ठंडे भाग में, सूर्योदय से कुछ पहले, अपने चरम पर होती है, और गर्म दोपहर बाद के समय अपने दैनिक न्यूनतम पर पहुँचती है, भले ही वायु की वास्तविक वाष्प-मात्रा मुश्किल से बदले।
• विशिष्ट आर्द्रता (प्रति किलोग्राम वायु में वाष्प के ग्राम) और मिश्रण अनुपात (mixing ratio) तब नहीं बदलते जब कोई वायु-पुंज केवल फैलता या संपीड़ित होता है; निरपेक्ष आर्द्रता, चूँकि प्रति इकाई आयतन मापी जाती है, पुंज के फैलने पर बदल जाती है, जो एक और कारण है कि यह सापेक्षिक आर्द्रता से अलग विचार है।
• अपने ओस-बिंदु तापमान (dew-point temperature) तक ठंडी की गई वायु 100 प्रतिशत सापेक्षिक आर्द्रता तक पहुँच जाती है, और आगे ठंडा करने पर अतिरिक्त वाष्प ओस, पाला, कोहरा, धुंध या बादल के रूप में संघनित हो जाता है।

• यह मान लेना कि (R) अवश्य ही (A) की व्याख्या करता है क्योंकि तापवृद्धि वाष्पीकरण को तेज़ कर देती है — वह शृंखला सापेक्षिक आर्द्रता को बढ़ाएगी, घटाएगी नहीं, इसलिए यह गलत दिशा में इशारा करती है।
• आर्द्रता के तीन मापों को गड्डमड्ड कर देना: निरपेक्ष आर्द्रता (g/m³), विशिष्ट आर्द्रता (g/kg) और सापेक्षिक आर्द्रता (%)। केवल अंतिम एक अनुपात है, और केवल अंतिम तब बदलती है जब आप केवल तापमान बदलते हैं।
• 'गर्म वायु अधिक नमी धारण करती है' को 'गर्म वायु अधिक आर्द्र होती है' समझ लेना। यह क्षमता के बारे में कथन है, मात्रा के बारे में नहीं — गर्म मरुस्थल की दोपहर में विशाल क्षमता और बहुत कम वाष्प होता है, इसलिए सापेक्षिक आर्द्रता बहुत कम होती है।

दोनों आयोग इस क्षेत्र को अभिकथन-कारण के रूप में पूछते हैं, और सामान्य ढाँचा ठीक यही है — दो अलग-अलग क्रियाविधियों के बारे में अलग-अलग सही कथन, जो यह परखते हैं कि क्या आप 'सत्य' को 'व्याख्या करता है' से अलग कर सकते हैं। UPSC ने 2003 में लगभग इसका दर्पण-प्रतिबिंब पूछा था (नमी अक्षांश के साथ बदलती है, क्योंकि क्षमता तापमान के साथ बदलती है) और उसे 'R सही व्याख्या करता है' चिह्नित किया गया था; UPPSC भी चारों कूट-विकल्पों को UPSC के मानक क्रम से हटाकर उलट-पुलट कर देता है, इसलिए हर बार अक्षर अवश्य पढ़ने चाहिए।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  जिस दिन वायु की वास्तविक जलवाष्प-मात्रा लगभग अपरिवर्तित रहती है, उस दिन सापेक्षिक आर्द्रता सामान्यतः सर्वाधिक होती है:

  • (a)सूर्योदय से कुछ पहले
  • (b)दोपहर के आसपास
  • (c)दोपहर बाद के मध्य में
  • (d)सूर्यास्त के कुछ बाद

  उत्तर(a) सूर्योदय से कुछ पहले — स्थिर वाष्प-मात्रा पर सापेक्षिक आर्द्रता तापमान से व्युत्क्रम संबंध रखती है, इसलिए यह दिन के सबसे ठंडे समय अपने चरम पर होती है और गर्म दोपहर बाद के आरंभ में सबसे नीचे।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  वायु के दो पुंजों में प्रति घन मीटर जलवाष्प का द्रव्यमान बिल्कुल समान है। पुंज X 15°C पर है और पुंज Y 30°C पर है। निम्नलिखित में से कौन-सा सही है?

  • (a)पुंज X की सापेक्षिक आर्द्रता अधिक है
  • (b)पुंज Y की सापेक्षिक आर्द्रता अधिक है
  • (c)दोनों पुंजों की सापेक्षिक आर्द्रता समान है
  • (d)सापेक्षिक आर्द्रता वायु के तापमान पर निर्भर नहीं करती

  उत्तर(a) पुंज X की सापेक्षिक आर्द्रता अधिक है — दोनों पुंजों की निरपेक्ष आर्द्रता समान है, परंतु अधिक गर्म पुंज Y कहीं अधिक वाष्प धारण कर सकता है, इसलिए वही मात्रा उसकी क्षमता का एक छोटा अंश है।