ताँबे की चादर में एक छिद्र किया गया है। $27.0^{\circ}\, C$ पर छिद्र का व्यास $4.24\, cm$ है। इस धातु की चादर को $227^{\circ} C$ तक तप्त करने पर छिद्र के व्यास में क्या परिवर्तन होगा? ताँबे का रेखीय प्रसार गुणांक $=1.70 \times 10^{-5}\; K ^{-1}$
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Initial temperature, $T_{1}=27.0^{\circ} C$
Diameter of the hole at $T_{1}, d_{1}=4.24 cm$
Final temperature, $T_{2}=227^{\circ} C$
Diameter of the hole at $T_{2}=d_{2}$
Co-efficient of linear expansion of copper, $\alpha cu =1.70 \times 10^{-5} K ^{-1}$
For co-efficient of superficial expansion $\beta$, and change in temperature $\Delta T$, we have the relation:
$\frac{\text { Change in area }(\Delta A)}{\text { Original area }(A)}=\beta \Delta T$
$\frac{\left(\pi \frac{d_{2}^{2}}{4}-\pi \frac{d_{1}^{2}}{4}\right)}{\left(\pi \frac{d_{1}^{2}}{4}\right)}=\frac{\Delta A}{A}$
$\therefore \frac{\Delta A}{A}=\frac{d_{2}^{2}-d_{1}^{2}}{d_{1}^{2}}$
But $\beta=2 \alpha$
$\therefore \frac{d_{2}^{2}-d_{1}^{2}}{d_{1}^{2}}=2 \alpha \Delta T$
$\frac{d_{2}^{2}}{d_{1}^{2}}-1=2 \alpha\left(T_{2}-T_{1}\right)$
$\frac{d_{2}^{2}}{(4.24)^{2}}=2 \times 1.7 \times 10^{-5}(227-27)+1$
$d_{2}^{2}=17.98 \times 1.0068=18.1$
$\therefore d_{2}=4.2544 cm$
Change in diameter $=d_{2}-d_{1}=4.2544-4.24=0.0144 cm$
Hence, the diameter increases by $1.44 \times 10^{-2}\; cm .$
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मरकरी का आयतन प्रसार गुणांक $18 \times 10^{-5}{°C^{-1}}$ है। एक थर्मामीटर के बल्व का आयतन $10^{-6} m^3$ एवं दण्डी का अनुप्रस्थ काट $ 0.004\, cm^2$ है। यह मानते हुए कि बल्ब $0°C$ पर मरकरी से भरा हुआ है, तब मरकरी स्तम्भ की $100°C$ पर लम्बाई होगी
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समान लंबाई परन्तु अलग-अलग त्रिज्याओं वाले दो बेलनाकार चालक (cylindrical conductors) श्रेणीक्रम में (in series) दो ऊष्माशयों (heat baths) के बीच में जोड़े गए हैं, जैसा कि चित्र में दर्शाया गया है। इन ऊष्माशयओं का तापमान $T_1=300 \ K$ और $T_2=100 \ K$ हैं। बडेे चालक की त्रिज्या छोटे चालक की त्रिज्या की दोगुनी है। छोटे चालक की ऊष्मा चालकता (thermal conductivity) $K_1$ है और बड़े चालक की ऊष्मा चालकता $K_2$ है। यदि स्थायी अवस्था (steady state) में, बेलनों के संधि (junction) का तापमान $2000 \ K$ हो, तब $K_1 / K_2$ का मान .............. होगा।
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- [IIT 2018]