Temperature –Time Behavior of Hot Water Placed in a Freezer

 रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर में रखे गर्म पानी का ताप–समय व्यवहार
Temperature –Time Behavior of Hot Water Placed in a Freezer
Temperature –Time Behavior of Hot Water Placed in a Freezer

  • एक गिलास गर्म पानी को रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर कम्पार्टमेंट (तापमान < 0°C) में रखा गया। अगर हम गिलास में पानी का तापमान मापते हैं, तो क्या होगा और किस तरह का ग्राफ बनेगा?
  • A glass of warm water is placed in the freezer compartment of a refrigerator (temperature < 0°C). If we measure the temperature of the water in the glass, what will happen, and what kind of graph will be formed?

जब हम एक काँच के गिलास में गर्म पानी लेकर उसे रेफ्रिजरेटर के फ्रीजर में रखते हैं, जहाँ तापमान 0°C से कम होता है, तो पानी के ताप में समय के साथ रोचक और वैज्ञानिक रूप से महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं। यदि हम इस पूरे समय में पानी का ताप मापते रहें, तो हमें ताप–समय (Temperature–Time) ग्राफ से पदार्थ की अवस्थाओं (states of matter) और ऊष्मा के आदान–प्रदान की स्पष्ट समझ मिलती है।

प्रारंभिक अवस्था:
शुरुआत में पानी का ताप काफी अधिक होता है, जैसे 60–80°C। फ्रीजर में रखने पर पानी अपने आसपास के ठंडे वातावरण को ऊष्मा देना शुरू करता है। इस कारण पानी का ताप तेजी से घटता है। ग्राफ में यह भाग ढलान वाली रेखा (sloping line) के रूप में दिखाई देता है, जो समय के साथ ताप में कमी को दर्शाता है।

0°C तक पहुँचना:
कुछ समय बाद पानी का ताप 0°C तक पहुँच जाता है। यह वह बिंदु है जहाँ पानी जमने की अवस्था में प्रवेश करता है। यहाँ एक महत्वपूर्ण बात होती है—हालाँकि पानी लगातार ऊष्मा खोता रहता है, फिर भी उसका ताप कुछ समय तक 0°C पर ही स्थिर रहता है।

अवस्था परिवर्तन (Phase Change):
0°C पर पानी तरल से ठोस (बर्फ) में बदलता है। इस दौरान पानी द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा को गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Fusion) कहते हैं। इसी कारण ताप में कोई कमी नहीं होती, और ग्राफ में यह भाग एक क्षैतिज सीधी रेखा (horizontal line) के रूप में दिखाई देता है।

पूरा जम जाने के बाद:
जब सारा पानी बर्फ में बदल जाता है, तब ताप फिर से गिरना शुरू करता है और 0°C से नीचे चला जाता है। अब बर्फ भी फ्रीजर के वातावरण को ऊष्मा देती है। ग्राफ में यह फिर से नीचे की ओर झुकी हुई रेखा बनाता है।

ग्राफ का स्वरूप:

  • पहले भाग में: ताप तेजी से घटता है (ढलान वाली रेखा)।
  • दूसरे भाग में: 0°C पर ताप स्थिर रहता है (क्षैतिज रेखा)।
  • तीसरे भाग में: बर्फ बनने के बाद ताप फिर घटता है (ढलान वाली रेखा)।

इस प्रकार, यह प्रयोग ऊष्मागतिकी (Thermodynamics) और पदार्थ की अवस्थाओं को समझने का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

संक्षिप्त व्याख्या

हिंदी में समझिए:

  • गर्म पानी फ्रीजर में रखने पर पहले ठंडा होता है।
  • 0°C पर कुछ समय तक ताप स्थिर रहता है क्योंकि पानी जम रहा होता है।
  • पूरा जमने के बाद बर्फ का ताप 0°C से नीचे चला जाता है।
  • ताप–समय ग्राफ में ढलान–सीधी–ढलान का पैटर्न बनता है।

Understand in English:

  • Hot water loses heat quickly when placed in a freezer.
  • At 0°C, temperature remains constant for some time due to freezing (latent heat release).
  • After complete freezing, the ice temperature drops below 0°C.
  • The temperature–time graph shows a sloping line, a horizontal line, then another sloping line.

10 बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQ)

1. जब गर्म पानी को फ्रीजर में रखा जाता है, तो प्रारंभ में उसके ताप का क्या होता है?

A. स्थिर रहता है
B. बढ़ता है
C. धीरे-धीरे घटता है
D. अचानक 0°C हो जाता है

उत्तर: C

2. पानी का ताप 0°C पर कुछ समय तक स्थिर क्यों रहता है?

A. फ्रीजर काम करना बंद कर देता है
B. पानी ऊष्मा ग्रहण करता है
C. पानी अवस्था परिवर्तन करता है
D. तापमापी खराब हो जाती है

उत्तर: C

3. 0°C पर पानी किस अवस्था परिवर्तन से गुजरता है?

A. ठोस से द्रव
B. द्रव से गैस
C. गैस से द्रव
D. द्रव से ठोस

उत्तर: D

4. जमते समय पानी द्वारा छोड़ी गई ऊष्मा कहलाती है—

A. विशिष्ट ऊष्मा
B. संवेदनशील ऊष्मा
C. गुप्त ऊष्मा
D. विकिरण ऊष्मा

उत्तर: C

5. ताप–समय ग्राफ में 0°C पर कौन-सी रेखा बनती है?

A. ऊर्ध्वाधर रेखा
B. वक्र रेखा
C. क्षैतिज सीधी रेखा
D. ज़िगज़ैग रेखा

उत्तर: C

6. जब सारा पानी बर्फ में बदल जाता है, तब ताप—

A. 0°C पर स्थिर रहता है
B. बढ़ने लगता है
C. घटकर 0°C से नीचे चला जाता है
D. अचानक बहुत बढ़ जाता है

उत्तर: C

7. पानी के ठंडा होने की प्रारंभिक अवस्था में ताप–समय ग्राफ कैसा होता है?

A. क्षैतिज
B. ढलान वाला
C. वृत्ताकार
D. बिंदुओं वाला

उत्तर: B

8. फ्रीजर का ताप सामान्यतः कितना होता है?

A. 0°C
B. 10°C
C. 0°C से कम
D. 100°C

उत्तर: C

9. पानी के जमने के दौरान ताप स्थिर रहने का मुख्य कारण है—

A. ऊष्मा का प्रवाह रुक जाना
B. अवस्था परिवर्तन
C. दाब का बढ़ना
D. आयतन का घटना

उत्तर: B

10. यह पूरा प्रयोग किस अध्याय से संबंधित है?

A. प्रकाश
B. ध्वनि
C. ऊष्मागतिकी
D. विद्युत

उत्तर: C

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