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Jharkhand Board JAC Class 10 Science Important Questions Chapter 15 हमारा पर्यावरण Important Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Science Important Questions Chapter 15 हमारा पर्यावरण

अतिलघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
जैवमण्डल किसे कहते हैं?
उत्तर:
संसार के समस्त बायोमों को एक साथ मिलाकर एक और भी बड़ी इकाई का निर्माण होता है जो एक विशाल स्वयं पोषी जैव तन्त्र है, इसे ही जैवमण्डल कहते हैं?

प्रश्न 2.
पारिस्थितिक तंत्र से क्या समझते हो?
उत्तर:
जीवमण्डल के जैविक एवं अजैविक घटकों में परस्पर निर्भरता जिसमें ये दोनों ही एक-दूसरे को प्रभावित करते हैं तथा एक-दूसरे पर निर्भर रहते हैं। पारिस्थितिक तंत्र कहलाता है।

प्रश्न 3.
पारिस्थितिक तंत्र के घटकों के नाम लिखिए।
उत्तर:
पारिस्थितिक तंत्र के मुख्यतः दो घटक होते हैं-

• जैव घटक
• अजैव घटक।

प्रश्न 4.
बायोम से क्या अभिप्राय है?
उत्तर:
किसी भी भौगोलिक क्षेत्र में समस्त पारिस्थितिक तंत्र एक साथ मिलकर एक और भी बड़ी इकाई का निर्माण करते हैं जिसको बायोम कहते हैं। उदाहरण के लिए मरुस्थली बायोम में कोई तालाब, झील, मैदान या वन भी दृष्टिगोचर हो सकते हैं। ‘सकते हैं।

प्रश्न 5.
उत्पादक से क्या समझते हो?
उत्तर:
उत्पादक के अन्तर्गत हरे पौधे आते हैं जो साधारण अकार्बनिक पदार्थों से सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति प्रकाश संश्लेषण क्रिया द्वारा जटिल पदार्थों का निर्माण करते हैं। ये मूल उत्पादक भी कहलाते हैं।

प्रश्न 6.
नाइट्रोजन चक्र में भाग लेने वाले दो जीवाणुओं के नाम बताइये।
उत्तर:
नाइट्रोजन चक्र में भाग लेने वाले जीवाणु हैं-

• राइजोबियम (नाइट्रोजन स्थरीकरण में)
• नाइट्रोसोमोनास (अमोनीकरण में)।

प्रश्न 7.
जलीय चक्र किसे कहते हैं?
उत्तर:
सूर्य की गर्मी के कारण जलाशयों तथा जैव जीवों के शरीर की सतह से जल का लगातार वाष्पन, पौधों में वाष्पोत्सर्जन द्वारा वायु में जल वाष्प के रूप में उपस्थित रहना तथा इस जल वाष्प संघनन से पुनः जल वर्षा अथवा हिम के रूप में पृथ्वी पर वापस आ जाना, जल चक्र कहलाता है। अर्थात् जल का पर्यावरण में परिवहित होते रहना ही जलचक्र कहलाता है।

प्रश्न 8.
पौधे के किस भाग में सौर ऊर्जा अवशोषित करने की क्षमता होती है?
उत्तर:
पौधों की पत्तियों में सौर ऊर्जा अवशोषित करने की क्षमता होती है।

प्रश्न 9.
जीवमण्डल के अजैविक घटकों के नाम लिखिए।
अथवा
पर्यावरण के अजैविक घटकों को सूचीबद्ध कीजिए।
उत्तर:
जीवमण्डल के अजैविक घटक हैं- वायु, जल, मृदा तथा खनिज प्रकाश, ताप, नमी तथा वायु जैसे घटक जलवायु का निर्धारण करते हैं। स्थलमण्डल, जलमण्डल तथा वायुमण्डल भी इसके घटक हैं।

प्रश्न 10.
घास, मेढक, पक्षी तथा कीट पर आधारित खाद्य श्रृंखला को सही रूप में लिखिए।
उत्तर:
खाद्य शृंखला का सही रूप होगा-
घास → कीट → मेढक → पक्षी।

प्रश्न 11.
N₂ चक्र में अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करने वाले जीवाणु का नाम लिखिए।
उत्तर:
N₂ चक्र में अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करने वाले जीवाणु का नाम है- नाइट्रोसोमोनास।

प्रश्न 12.
नील हरित शैवालों की विशेषताएँ लिखिए।
उत्तर:
नील हरित शैवालों की विशेषताएँ निम्न हैं-

• ये नाइट्रोजन स्थरीकरण मं भाग लेते हैं।
• यह धान के खेतों तथा फलीदार पौधों की जड़ों की गाँठों में पाये जाते हैं।

प्रश्न 13.
खाद्य (आहार) श्रृंखला किसे कहते हैं? एक सरल आहार श्रृंखला का उदाहरण लिखिए।
उत्तर:
खाद्य श्रृंखला – जीवों की वह क्रमबद्ध श्रृंखला जो भोजन के आधार पर एक-दूसरे से सम्बन्धित रहती है, श्रृंखला कहलाती है। एक सरल खाद्य श्रृंखला नीचे दर्शायी गई है-
घास → हिरण → शेर

प्रश्न 14.
ऊर्जा के सन्दर्भ में कौन-सी आहार श्रृंखला लाभप्रद है?
उत्तर:
ऊर्जा के सन्दर्भ में कम से कम स्तर वाली आहार श्रृंखला अधिक लाभप्रद है।

प्रश्न 15.
ऊर्जा प्रवाह से क्या तात्पर्य है?
उत्तर:
किसी पारिस्थितिक तन्त्र ऊर्जा स्त्रोत से ग्रहण गई ऊर्जा का उत्पादकों से विभिन्न उपभोक्ताओं की तरफ क्रमशः स्थानान्तरित होने की क्रमबद्ध प्रणाली ही ऊर्जा प्रवाह है।

प्रश्न 16.
पारिस्थितिक तंत्र के जैव घटकों को सूचीबद्ध कीजिए।
उत्तर:
पारिस्थितिक तन्त्र के जैव घटक हैं-

• उत्पादक – हरे पांधे
• उपभोक्ता–समस्त जन्तु
• अपघटक – सूक्ष्मजीव

प्रश्न 17.
पृथ्वी पर जैव जीवों को पोषण करने वाले भागों के नाम लिखिए।
उत्तर:
पृथ्वी पर जैव जीवों को पोषण करने वाले भाग हैं-

• स्थलमण्डल
• जलमण्डल
• वायुमण्डल।

प्रश्न 18.
उपभोक्ता से क्या अर्थ है?
उत्तर:
उपभोक्ता का अर्थ उन जीवों से है जो खाद्य पदार्थ का उपभोग करते हैं। समस्त जन्तु उपभोक्ता होते हैं।

प्रश्न 19.
उत्पादक किसे कहते हैं?
उत्तर:
वे जीव जो अपना भोजन स्वयं बनाते हैं, उत्पादक कहलाते हैं। हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण क्रिया द्वारा अपना भोजन स्वयं बनाते हैं अतः हरे पौधे उत्पादक होते हैं।

प्रश्न 20.
खाद्य जाल क्या है?
उत्तर:
जीवनण्डल में प्रतिपादित होने वाली आहार श्रृंखलाएँ आपस में अनेक प्रकार से जैसे आड़े-तिरछे जुड़कर एक जाल – सा बनाती है। खाद्य श्रृंखलाओं के इस जाल खाद्य जाल कहते हैं।

प्रश्न 21.
पारिस्थितिक पिरामिड किसे कहते हैं?
उत्तर:
आहार श्रृंखला की ऊर्जागतिकी को समझाने हेतु ऊर्जा स्थानान्तरण का पिरामिड के रूप में ग्राफीय निरूपण किया जा सकता है। इसे ही पारिस्थितिक पिरामिड कहते हैं।

प्रश्न 22.
नाइट्रोजन स्थिरीकरण का क्या अर्थ है?
उत्तर:
वायुमण्डल के स्वतन्त्र नाइट्रोजन को नाइट्रोजन के सरल घुलनशील लवणों में बदलने की प्रक्रिया नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहलाती है।

प्रश्न 23.
नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भाग लेने वाले जीवाणुओं के नाम लिखिए।
उत्तर:
नाइट्रोजन स्थिरीकरण में भाग लेने वाले जीवाणु हैं-

• राइजोबियम
• नील हरित शैवाल।

प्रश्न 24.
जनसंख्या किसे कहते हैं?
उत्तर:
किसी भी प्रजाति के एक ही स्थान पर पाए जाने वाले जीवों क की कुल संख्या को जनसंख्या कहते हैं।
उदाहरण – एक ही तालाब में पाये जाने वाले मेढकों की कुल संख्या इस तालाब में मेढकों की जनसंख्या है।

प्रश्न 25.
कोई चार पारिस्थितिक तंत्र का नाम लिखिए।
उत्तर:
चार पारिस्थितिक तंत्र हैं-

• तालाब
• झील
• प्राकृतिक जंगल
• खेत।

प्रश्न 26.
अपघटक क्या हैं? दो उदाहरण लिखिए।
उत्तर:
वे सूक्ष्मजीव जो मृत जीवों के जीवद्रव्यों को अपघटित कर अपना भोजन प्राप्त करते हैं, वे अपघटक कहलाते हैं। उदाहरण-बैक्टीरिया, कवक आदि।

प्रश्न 27.
पोषण स्तर से क्या समझते हैं?
उत्तर:
आहार श्रृंखला के विभिन्न स्तरों पर भोजन (ऊर्जा) का स्थानान्तरण एक निश्चित दिशा में होता है। इनमें से प्रत्येक स्तर पोषण स्तर कहलाता है।

प्रश्न 28.
नीचे दी गई आहार श्रृंखला में यदि मेढक को हटा दें तो पोषण स्तर पर क्या प्रभाव पड़ेगा?
घास → टिड्डा → मेढक → साँप → मोर
उत्तर:
दी गई आहार श्रृंखला से मेढक हटाने पर निम्नलिखित प्रभाव हो सकते हैं-

टिड्डों की संख्या में वृद्धि हो जायेगी।
घास में कमी हो जायेगी।”
टिड्रों का जीवित रहना सम्भव हो पायेगा।
साँप तथा मोर अपने भोजन के कारण अपना स्थान बदल सकते हैं।

प्रश्न 29.
जैवमण्डल में उत्पादक के दो कार्य लिखिए।
उत्तर:
जैवमण्डल में उत्पादक के कार्य-

• ये प्रकाश संश्लेषण क्रिया द्वारा उपयोगी ऑक्सीजन गैसें मुक्त करते हैं।
• ये उपभोक्ता वर्ग के जीवों के लिए भोज्य पदार्थों का निर्माण करते हैं।

प्रश्न 30.
नाइट्रीकरण किसे कहते हैं?
उत्तर:
वह प्रक्रिया जिसमें अमोनिया (NH₃) को नाइट्राइट (NO₂) तथा नाइट्रेट (NO₃) में परिवर्तित किया जाता है, नाइट्रीकरण कहलाती है।

प्रश्न 31.
विनाइट्रीकरण किसे कहते हैं?
उत्तर:
वह प्रक्रिया जिसके द्वारा मृदा में उपस्थित नाइट्रेट (NO₃) लवणों को मुक्त कर नाइट्रोजन गैस (N₂) में परिवर्तित किया जाता है, विनाइट्रीकरण कहलाती है।

प्रश्न 32.
अमोनीकरण किसे कहते हैं?
उत्तर:
जब जन्तु और पौधे मर जाते हैं तो उनके मृत शरीर में उपस्थित जन्तु प्रोटीनों एवं पादप प्रोटीनों को अपघटक जीवाणु अपघटित करके अमोनिया में बदल देते हैं जो अन्त में मृदा मिल जाती हैं। यह अमोनीकरण कहलाती है।

प्रश्न 33.
विनाइट्रीकरण करने वाले जीवाणु का नाम लिखिए।
उत्तर:
सूडोमोनास।

प्रश्न 34.
अमोनीकरण में भाग लेने वाले जीवाणु का नाम लिखिए।
उत्तर:
नाइट्रोसोमोनास।

प्रश्न 35.
जल चक्र में जीवों की क्या भूमिका है?
उत्तर:
जन्तुओं के शरीर से तथा पौधों से वाष्पोत्सर्जन की क्रिया द्वारा जल वाष्प वायुमण्डल में पहुँच जाता है जो वर्षा के रूप में पृथ्वी पर वापस आता है जिसे जीव-जन्तु तथा पौधे पुनः प्राप्त करते हैं। इस प्रकार जीवों द्वारा प्रकृति में जलचक्र सम्पन्न किया जाता है।

प्रश्न 36.
जीवाणु एवं कवक अपघटक की तरह कैसे कार्य करते हैं?
उत्तर:
जीवाणु एवं कवक मृत पौधों एवं जन्तु शरीरों को अमोनिया एवं अन्य सरल यौगिकों में अपघटित कर देते नाइट्रीकरण जीवाणु द्वारा अमोनिया नाइट्रेट में बदल दी जाती है। नाइट्रेट उर्वरक की तरह कार्य करते हैं और पौधों द्वारा अवशोषित कर लिये जाते हैं। इस प्रकार जीवाणु एवं कवक अपघटक रूप में कार्य करते हैं।

प्रश्न 37.
संघटन में जीवमण्डल को उच्चस्तरीय क्यों माना जाता है?
उत्तर:
जीवमण्डल की अपनी एक विशिष्ट संरचना होती है जो जैव एवं अजैव घटकों से बनी है। प्रत्येक घटक का एक विशिष्ट कार्य है। समस्त कार्यों का कुल योग जीवमण्डल को कार्यात्मक स्थिरता प्रदान करता है। यही कारण है कि जीवमण्डल को उच्चस्तरीय माना जाता है।

प्रश्न 38.
लेग्यूमिनस पौधों के नाम लिखिए।
उत्तर:
चना, मटर, अरहर आदि लेग्यूमिनस पौधों के उदाहरण हैं।

प्रश्न 39.
जीवोम (बायोम) किसे कहते हैं? इसका एक उदाहरण दीजिए।
उत्तर:
किसी भौगोलिक क्षेत्र के समस्त पारितन्त्रों के सामूहिक रूप को जीवोम कहते हैं। यह एक बड़ा भूमि क्षेत्र होता है जिसमें लगभग एक ही प्रकार के जन्तु और पौधे पाये जाते हैं और जिनमें सभी जगह भौतिक वातावरण भी एक समान ही होता है। उदाहरण के लिए किसी एक जीवोम में कई तालाब, झील, घास का मैदान या वन भी दृष्टिगोचर हो सकते हैं।

लघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
पोषण स्तर क्या है? विभिन्न पोषण स्तर वाली कोई आहार श्रृंखला को समझाइए।
उत्तर:
आहार श्रृंखला में उत्पादक तथा उपभोक्ता का स्थान ग्रहण करने वाले जीव पारिस्थितिक तंत्र या जीवमण्डल द्वारा भी खाया जा को कोई निश्चित संरचना प्रदान करते हैं। इनको पोषण स्तर कहते हैं। कोई एक जीव एक से अधिक आहार शृंखलाओं में स्थान ग्रहण कर सकता है। उदाहण के लिए हिरण, सियार द्वारा खाया जा सकता है और सकता है।

चित्र में 4 पोषण आहार श्रृंखला दर्शायी गई हैं। ये आहार श्रृंखला न केवल जीवमण्डल में जैव घटकों संरचना प्रदर्शित करती हैं बल्कि दो महत्त्वपूर्ण प्रकार्यों भी प्रदर्शित करती हैं। ये प्रकार्य हैं, ऊर्जा एवं पदार्थों का की को स्थानान्तरण।। यही दो मूल कार्य जीवमण्डल को गतिशीलता प्रदान करते हैं।

प्रश्न 2.
जीवमण्डल के जैव घटक कौन-कौन से हैं? इनका पोषण पद्धति के आधार पर वर्गीकरण कीजिए।
उत्तर:
जीवमण्डल के जैव घटक पौधे एवं जन्तु हैं। इन जीवों को इनकी पोषण पद्धति के आधार पर उत्पादक, उपभोक्ता तथा अपघटक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

उत्पादक – उत्पादक वे जीव होते हैं जो साधारण अकार्बनिक पदार्थों से सूर्य की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण क्रिया द्वारा जटिल पदार्थों (कार्बोहाइट्रेट) का निर्माण करते हैं। इसके अन्तर्गत समस्त हरे पौधे आते हैं।

उपभोक्ता – ये वे जीव होते हैं जो वनस्पति या उनके द्वारा एकत्रित भोज्य पदार्थों का उपयोग करते हैं। इस वर्ग के जीव अपना भोजन स्वयं नहीं बनाते बल्कि दूसरे जीवों पर निर्भर रहते हैं। उपभोक्ता मुख्यत: तीन प्रकार के हो सकते हैं-

• शाकाहारी
• मांसाहारी
• सर्वभक्षी।

अपघटक – ये सूक्ष्मजीव होते जिनके अन्तर्गत जीवाणु, कवक तथा फंगस आते हैं। ये जीव अपना भोजन मृत पौधों एवं जन्तुओं के शरीर का अपघटन करके बनाते हैं। ये पर्यावरण में पदार्थों के चक्रण में प्रमुख भूमिका निभाते हैं।

प्रश्न 3.
पारिस्थितिक पिरामिड किसे कहते हैं? पिरामिड को उदाहरण सहित समझाइये।
उत्तर:
पारिस्थितिक पिरामिड-किसी पारिस्थितिक तंत्र में एक खाद्य शृंखला के विभिन्न पोषी स्तरों की संख्या, जीव भार तथा संचित ऊर्जा का आलेखी निरूपण पारिस्थितिक पिरामिड कहलाता है।

जीवसंख्या का पिरामिड-किसी पारितन्त्र के उत्पादकों की संख्या शाकाहारियों की संख्या से अधिक होती है तथा शाकाहारियों की संख्या मांसाहारियों से अधिक होती है। प्रत्येक आधार पर जीवों की संख्या बहुत अधिक होती है। परन्तु जैसे हम शीर्ष की ओर बढ़ते हैं, उनकी संख्या कम होती जाती है। इसे जीवसंख्या का पिरामिड कहते हैं।

उदाहरण – नीचे संख्या को आधार मानकर एक जीवसंख्या का पिरामिड दिखाया गया है जिसे उत्पादकों (घास) की संख्या सबसे ज्यादा तथा उसके बाद प्रथम श्रेणी के उपभोक्ता शाकाहारी (चूहे) की संख्या कम, उसके बाद द्वितीय श्रेणी के उपभोक्ता मांसाहारी (साँप ) व तृतीय श्रेणी के उपभोक्ता सर्वोच्च मांसाहारी (बाज ) की संख्या क्रमशः कम होती जाती है।

प्रश्न 4.
क्या आहार श्रृंखला में छह से अधिक स्तर हो सकते हैं? यदि नहीं तो क्यों?
उत्तर:
आहार श्रृंखला में छह से अधिक स्तर नहीं हो सकते हैं।

कारण – ऊर्जा स्थानान्तरण 10% नियम के अनुसार किसी आहार श्रृंखला में प्रत्येक स्तर पर ऊर्जा स्थानान्तरण के समय ऊर्जा का 90% भाग वातावरण में चला जाता है। और केवल 10% भाग ही अगले स्तर में जा पाता है। इस प्रकार छठवें स्तर पर पहुँचने पर ऊर्जा की मात्रा इतनी कम रह जाती है कि यदि आहार श्रृंखला में एक और स्तर बढ़ा दिया जाये तो अन्तिम उपभोक्ता को बहुत कम ऊर्जा प्राप्त होगी, जो उसे जीवित रहने के लिए पर्याप्त नहीं होगी।

प्रश्न 5.
पदार्थों के चक्रण में अपघटकों की भूमिका संक्षेप में समझाइये।
अथवा
जीवमण्डल के अपघटकों के महत्त्व लिखिए।
उत्तर:
अपघटक, जीवाणु, कवक तथा फंगस आदि सूक्ष्मजीवी होते हैं जो जीवमण्डल में मृत पेड़-पौधों (उत्पादकों) एवं मृत जन्तुओं (उपभोक्ताओं) का अपघटन करते हैं। ये उन जीवों में उपस्थित जटिल कार्बनिक पदार्थों को सरल अकार्बनिक पदार्थों में बदल देते हैं जिनका उपयोग पुन: उत्पादकों द्वारा कर लिया जाता है।

इस प्रकार तत्त्व पुनः परिवहन में आ जाते हैं, किन्तु अपघटक की अनुपस्थिति में उत्पादक द्वारा भोजन के रूप में ग्रहण किये गये तत्त्व (मुख्यत: C, N, O, S व P) पुनः जीवमण्डल में परिवहन में नहीं आ सकते हैं। फलस्वरूप पोषण भण्डार खाली रह जायेगा। एक बार अवशोषित किये जाने के बाद पदार्थ पुनः उपयोग करने योग्य रूप में उपलब्ध नहीं हो सकेगा और पारिस्थितिक तन्त्र में असन्तुलन की स्थिति हो सकती है।

प्रश्न 6.
जीवमण्डल में अपघटकों की अनुपस्थिति के क्या परिणाम हो सकते हैं?
उत्तर:
अपघटक सूक्ष्मजीव होते हैं जिसके अन्तर्गत जीवाणु तथा कवक या फंगस आते हैं। यदि जीवमण्डल में अपघटक अनुपस्थित रहे तो इसके निम्नलिखित परिणाम हो सकते हैं-

• अनेक प्रकार के प्राकृतिक चक्र जैसे- नाइट्रोजन चक्र और CO₂ चक्र बाधित हो जायेंगे।
• प्राकृतिक चक्रण के बाधित होने से प्रकृति का सन्तुलन बिगड़ सकता है।
• यदि अपघटक अनुपस्थित रहे तो धरातल में मृत अवशेष के ढेर लग जायेंगे, गन्दगी व दुर्गन्ध बढ़ जायेगी, क्योंकि अपघटकों का कार्य सभी मृत जीवों के अवशेष्षों को अपघटित कर सरल रूपों में तोड़ना है।

प्रश्न 7.
आहार श्रुंखला छोटी करने से क्या प्रभाव पड़ेगा?
उत्तर:
आहार श्रृंखला जीवमण्डल में दो महत्त्वपूर्ण प्रकार्य करती है। ये प्रकार्य हैं-ऊर्जा एवं पदार्थों का स्थानान्तरण जो जीवमण्डल को गतिशीलता प्रदान करती है। क्योंकि आहार शृंखला में ऊर्जा एक निश्चित दिशा में ही प्रवाहित होती है। इसकें विपरीत दिशा में प्रवाहित नहीं हो सकती अर्थात् आहार शृंखला में प्रत्येक स्तर का महत्त्व होता है। अब यदि एक सरल आहार श्रृंखला घास → हिरण → शेर को हटाकर, श्रृंखला को छोटी कर दिया जाय तो हिरणों की संख्या में अत्यधिक वृद्धि हो जापेगी तब इसका प्रभाव उत्पादन स्तर (घास) पर अधिक पड़ेगा और जीवमण्डल बुरी तरह प्रभावित हो जायेगा।

प्रश्न 8.
खाध्य भ्वृंखला एवं खाद्य जाल में अन्तर बताइये।
उत्तर:
खाद्य शृंखला एवं खाद्य जाल में अन्तर निम्नलिखित हैं-

खाद्य भृंखला	खाद्य जाल
1. जीवों की शृंखला जो भोजन के आधार पर एक-दूसरे से सम्बन्धित रहती है, खाद्य श्रृंखला कहलाती है।	1. खाद्ध जाल विभिन्न खाद्य शृंखलाएँ मिलकर खाद्य जाल बनाती हैं।
2. इसमें विभिन्न उपभोक्ता, अपघटनकर्ता तथा उत्पादक भाग लेते हैं।	2. इसमें अनेक जीवसमुदाय के उपभोक्ता, अपघटनकर्ता भाग लेते हैं।
3. इससे ऊर्जा का प्रवाह एक ही दिशा में होता है।	3. इसमें ऊर्जा का प्रवाह एक-ही दिशा में होते हुए कई पथों से होकर गुजरता है।

प्रश्न 9.
जीवमण्डल में ऊर्जा का प्रवाह कैसे होता है?
उत्तर:
जीवमण्डल में ऊर्जा का प्रवाह पोषण रीति द्वारा एक ही दिशा में होता है। हरे पौधे प्रथम पोषी स्तर हैं जहाँ सौर ऊर्जा अधिग्रहण करके रासायनिक ऊर्जा के रूप में संचित हो जाती है। खाद्य पदार्थों के रूप में भण्डारित यह रासायनिक ऊर्जा भोजन के साथ ही शाकाहारी जन्तुओं तक स्थानान्तरित हो जाती है यह द्वितीय पोषी स्तर है। शाकाहारियों का भक्षण मांसाहारियों द्वारा होता है, यह तृतीय पोषी स्तर है। इस प्रकार जीवमण्डल में ऊर्जा तीन स्तर पर प्रवाहित होती है।

प्रश्न 10.
प्रकृति में कार्बन डाइऑक्साइड चक्र को समझाइये।
उत्तर:
कार्बन डाइऑक्साइड चक्र-प्रकृति में कार्बन डाइऑक्साइड चक्र निम्न प्रकार से सम्पादित होता है-

• वायुमण्डल की CO₂ का कुछ भाग जल में घुल जाता है जिसका उपयोग जलीय पौधे एवं वायुमण्डल की हैं। इस प्रकार CO₂ के रूप में उपस्थित कार्बन भोजन के शेष CO₂ का उपयोग स्थलीय पौधे प्रकाश-संश्लेषण में करते रूप में एकत्रित हो जाता है।
• पौधों में यह कार्बन शाकाहारी जन्तुओं और फिर उनसे मांसाहारी जन्तुओं में भोजन के रूप में पहुँचता है।
• पौधों एवं जन्तुओं के श्वसन से तथा मृत जीवों के अपघटन से CO₂ बनती है, जो वायुमण्डल में वापस चली जाती है।
• पौधों से कोयला बनता है तथा पौधों एवं जन्तुओं पृथ्वी के गर्त में पेट्रोलियम बनता है जो हाइड्रोकार्बन होता है।
• कोयले के जलने तथा पेट्रोलियम के दहन से पुनः CO₂ बनती है, जो वायुमण्डल में चली जाती है। इस प्रकार प्रकृति में कार्बन डाइऑक्साइड चक्र पूर्ण होता है।
  

प्रश्न 11.
जीवमण्डल के जैविक घटक उदाहरण देकर समझाइये | घटक-जीवमण्डल के जैविक घटक
उत्तर:
जैविक के अन्तर्गत पौधे तथा जन्तु होते हैं। इन जैविक घटकों को उनकी पद्धति के आधार पर तीन समूहों में वर्गीकृत किया जाता है-
(a) उत्पादक- इसमें हरे पौधे आते हैं जो कि साधारण अकार्बनिक पदार्थों से सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण क्रिया द्वारा जटिल पदार्थों का निर्माण करते हैं। ये प्राथमिक या मूल उत्पादक कहलाते हैं, क्योंकि पारिस्थितिक तंत्र में पाये जाने वाले सभी जीव इन्हीं अपना भोजन प्राप्त करते हैं।

(b) उपभोक्ता इसमें वे जीव आते हैं जो वनस्पति या उनके द्वारा एकत्रित भोज्य पदार्थों का उपयोग करते हैं। इसे तीन वर्गों में बाँटते हैं –

• प्राथमिक उपभोक्ता इसमें वे जीव आते हैं जो वनस्पतियों या उनके द्वारा प्राप्त अन्य किसी भाग को खाते हैं, जैसे- भेड़, बकरी, टिड्डे, घोड़ा आदि।
• द्वितीयक उपभोक्ता इसमें वे जीव आते हैं जो शाकाहारी जन्तुओं को अपने भोजन के रूप में ग्रहण करते हैं; जैसे – मोर, लोमड़ी, मेंढक आदि।
• तृतीयक उपभोक्ता – इसके अन्तर्गत वे जन्तु आते हैं जो द्वितीयक उपभोक्ताओं (मांसाहारी) को खा जाते हैं, इसे सर्वश्रेष्ठ उपभोक्ता कहते हैं।

(c) अपघटक – इस वर्ग में मुख्य रूप से जीवाणुओं तथा कवकों को रखा गया है जो मरे हुए उत्पादकों तथा उपभोक्ता को सड़ाकर साधारण भौतिक तत्त्वों में बदल देते हैं जो फिर से वातावरण में मिल जाते हैं जिन्हें पुनः हरे पौधे अवशोषित करके सूर्य प्रकाश में भोजन के रूप में परिवर्तित कर देते हैं। इस प्रकार प्रत्येक पारिस्थितिक तंत्र में यह चक्र चलता रहता है तथा तंत्र का प्रत्येक जीव एक-दूसरे पर निर्भर रहता है।

प्रश्न 12.
जीवमण्डल में नाइट्रोजन चक्र को एक आदर्श चक्र क्यों माना जाता है?
उत्तर:
वायुमण्डल में नाइट्रोजन सर्वाधिक (लगभग 78%) मात्रा में उपलब्ध है। इतनी अधिक मात्रा में उपलब्ध होने के बाद भी जीवधारी सीधे ही नाइट्रोजन का उपयोग नहीं कर पाते हैं। पौधे नाइट्रेट एवं नाइट्राइट्स के रूप में ग्रहण कर सकते हैं जो पौधों में दो प्रकार से पहुँचती है-
(अ) वायुमण्डल की स्वतन्त्र नाइट्रोजन बिजली कड़कने में ऑक्सीजन से मिलकर नाइट्रोजन के ऑक्साइड बनाते हैं। ये ऑक्साइड वर्षा के जल में घुलकर नाइट्रेट में परिवर्तित हो जाते हैं और मृदा में मिल जाते हैं।

(ब) सूक्ष्म जीवाणु नीले-हरे शैवाल द्वारा वायु की नाइट्रोजन का यौगिकीकरण करके नाइट्रेट बना लेते हैं। इसे पौधे अपनी जड़ों द्वारा घोल के रूप में लेते हैं। पौधे इसे अमीनो अम्ल में बदलकर प्रोटीन का निर्माण करते हैं। यह प्रोटीन पौधों से जन्तुओं में पहुँच जाती है। इस रूप में जन्तु वजन्तु मृत होने पर इनमें उपस्थित प्रोटीन मृतोपजीवी जीवाणु द्वारा अमोनिया नाइट्राइट व नाइट्रेट में परिवर्तन कर देते हैं।

इस प्रकार नाइट्रोंजन चक्र वायुमण्डल तथा जल भण्डारों में नाइट्रोजन की कुल मात्रा को अपरिवर्तित रखता है। इसलिए जीवमण्डल में नाइट्रोजन चक्र को एक आदर्श चक्र माना जाता है।

प्रश्न 13.
10% (दस प्रतिशत) नियम को स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
खाद्य- शृंखला के प्रत्येक चरण पर उपलब्ध ऊजा उससे पहले के चरण पर उपलब्ध ऊर्जा का लगभग 10 % होती है। इसे ऊर्जा का 10 % नियम कहते हैं।

उदाहरण-मान लो, यदि सूर्य से पृथ्वी पर 1000 J ऊर्जा किसी हरे पौंधे पर आपतित होती है तो हरा पौधा इसके केवल 1 % भाग को ही भोजन के रूप में परिवर्तित कर पाता है। अत: 1000 J में से 10 J भोजन के रूप में पौधे में जमा हो जाती है, शेष 990 J वातावरण में चली जाती है।

यदि कोई हिरण इस पौधे को खाता है तो उसके शरीर में 10 J ऊर्जा प्रवेश करेगी, परन्तु इसका केवल 10 % अर्थात् 1 J ही उसके शरीर में भोज्य पदार्थ के रूप में, जमा होगी। शेष 9 J पुन: पर्यावरण में मुक्त हो जायेगी। अत: यदि कोई शेर इस हिरण को खाता है तो उसे केवल 1 जूल ऊर्जा ही भोजन की प्राप्त होगी। ऊर्जा हानि का यह क्रम हर पोषण स्तर पर चलता रहता है। इसे निम्न चित्र से दर्शा सकते हैं-

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र को चित्र की सहायता से समझाइए।
उत्तर:
नाइट्रोजन चक्र – वायुमण्डल में नाइट्रोजन का समृद्ध भण्डार है। इसमें लगभग 78% नाइट्रोजन होती है। जो आण्विक रूप (N) में उपस्थित रहती है। जल भण्डारों में भी नाइट्रोजन होती है। यह जैव जीवों द्वारा इसके तत्त्व के रूप में उपयोग में नहीं लाई जा सकती है। इसका जीवमण्डल में प्रवेश कुछ विशेष जीवों द्वारा ही सम्भव हो पाता है।

वायुमण्डल से जीवमण्डल में नाइट्रोजन का प्रवेश- चना, मटर, मूँगफली आदि फलीदार पौधों की जड़ों में कुछ गाँठें होती हैं जिनमें राइजोबियम नामक जीवाणु रहते हैं जो वायुमण्डल। की नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करके उसे नाइट्रेट्स में बदल देती हैं। कुछ नील हरित शैवाल भी की नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करके उसे यौगिक में में बदल देते हैं जिसका उपयोग पौधे कर पाते हैं।

कुछ बिना फलीदार पौधे जैसे एनलस तथा ग्रीनकी भी वायुमण्डल की नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करते हैं तथा उसे नाइट्रेटों में परिवर्तित करते हैं। वायुमण्डल में उपस्थित नाइट्रोजन का स्थिरीकरण वायुमण्डलीय एवं औद्योगिक प्रक्रियाओं द्वारा हो सकता है।

जीवमण्डल से नाइट्रोजन का वापस वायुमण्डल में पहुँचना – मृदा में उपस्थित नाइट्रेटों का सूडोमोनास नामक जीवाणु विनाइट्रीकरण प्रक्रिया द्वारा नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित कर देते हैं जो वापस वायुमण्डल में पहुँच जाती है जहाँ से वह प्रारम्भ में आयी थी। जीवमण्डल में यह क्रिया बार-बार दोहराई जाती है जिससे वायुमण्डल में नाइट्रोजन का अनुपात स्थिर बना रहता है।

जीव मण्डल में नाइट्रोजन चक्र में निम्नलिखित मुख्य चरण होते हैं-

प्रश्न 2.
जीवमण्डल में ऊर्जा के प्रवाह को उदाहरण देकर स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
जीव जगत में ऊर्जा का प्रवाह आहार श्रृंखला के माध्यम से होता है। जीवमण्डल के जैव घटकों में सौर ऊर्जा हरे पौधों द्वारा की जाने वाली प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान प्रवेश करती है। हरे पौधे सूर्य की ऊर्जा को अन्तर्ग्रहण: करके प्रकाश संश्लेषण द्वारा कार्बोहाइड्रेट के रूप में संचित करते करते हैं।

यह प्रारम्भिक चरण है जिसमें पर्यावरण से ऊर्जा जैव घटकों में प्रवेश करती है। केवल पौधों में ही के कारण सौर ऊर्जा का अन्तर्ग्रहण करने की क्लोरोफिल के क्षमता होती है। पौधे इस ऊर्जा का उपयोग अपनी उपापचयी प्रक्रियाओं को सम्पन्न करने में करते हैं। इस ऊर्जा का मुख्य अंश श्वसन, वृद्धि अथवा ऊतक निर्माण में उपयोग होता है। कुल ऊर्जा उपयोग नहीं होती है।

पौधों का शाकाहारियों द्वारा भक्षण कर लिया जाता है। इन पौधों में उपस्थित रासायनिक ऊर्जा भोजन के साथ शाकाहारी जन्तुओं में स्थानान्तरित हो जाती है। शाकाहारी इस ऊर्जा के कुछ हिस्से का उपयोग उपापचयी प्रक्रियाओं श्वसन तथा वृद्धि हेतु करते हैं। इस ऊर्जा का कुछ भाग उपयोग नहीं हो पाता है।

शाकाहारियों का भक्षण मांसाहारियों द्वारा होता है। इस प्रकार शाकाहारी जन्तु में मांस में भण्डारित रासायनिक ऊर्जा मांसाहारी जन्तु में स्थानान्तरित हो जाती है। मांसाहारी ऊर्जा के कुछ भाग का उपयोग अपनी उपापचयी प्रक्रियाओं, श्वसन एवं वृद्धि हेतु करते हैं कुछ ऊर्जा उपयोग नहीं हो पाती है।

इस प्रकार मांसाहारी जन्तुओं का भक्षण सर्वोच्च मांसाहारियों द्वारा किया जाता है। इस स्तर में भी ऊर्जा का उपयोग पूर्व के पोषण स्तर द्वारा किये गये प्रक्रियाओं के लिए ही किये जाते हैं। उपर्युक्त प्रक्रियाओं से स्पष्ट है, जीवमण्डल में आहार श्रृंखला में किसी पोषण रीति से अगली पोषण रीति तक ऊर्जा का प्रवाह (स्थानान्तरण) होता रहता है।

प्रश्न 3.
प्रकृति में जल चक्र को स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
जल चक्र – पर्यावरण में जल का परिवर्तित होते रहना जल चक्र कहलाता है।

जल में मुख्य तत्व हाइड्रोजन होता है जिसका चक्रण पानी के यौगिक के रूप में प्रवाहित होने के साथ होता है। जलाशयों जैसे सागर, समुद्र, झील, नदियों आदि तथा जैव जीवों के शरीर की सतह से जल का लगातार वाष्पन होता रहता है। पौधों में जल हानि मुख्यतः वाष्पोत्सर्जन द्वारा होता है। इस प्रकार वाष्पित जल वायु में जल वाष्प के रूप में उपस्थित रहता है। निम्न ताप पर ये वाष्प संघनित होकर जल की बूँद बनाते हैं। ये बूंदें वर्षा अथवा हिम रूप में बरसती हैं और इस प्रकार जल पुनः पृथ्वी पर वापस आ जाता है। यह प्रक्रिया लगातार चलती रहती है। यह जल चक्र है।

प्रश्न 4.
जीवमण्डल के घटकों को संक्षेप में बताइये।
उत्तर:
जीवमण्डल के मुख्यतः दो घटक होते हैं-

• अजैविक घटक
• जैविक घटक।

(1) अजैविक घटक – पारिस्थितिक तंत्र में पाये जाने वाले निर्जीव पदार्थों या घटकों को इस वर्ग में रखते हैं जो जैविक घटकों को नियंत्रित करता है। अजैविक घटकों को तीन भागों में बाँट सकते हैं-

• कार्बनिक पदार्थ – इसके अन्तर्गत कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन आदि आते हैं। ये पारिस्थितिक तंत्र को ऊर्जा देते हैं।
• अकार्बनिक पदार्थ ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, जल, कैल्सियम, फॉस्फोरस, लोहा आदि अकार्बनिक पदार्थ निर्मित करते हैं। ये कभी खत्म नहीं होते बल्कि इनका नियमित चक्र चलता रहता है।
• जलवायु – प्रकाश, तापक्रम, वर्षा तथा पहाड़ इस वर्ग में आते हैं, जो किसी स्थान के वातावरण को निर्धारित करते हैं।

(2) जैविक घटक – इसके अन्तर्गत पौधे एवं जन्तु आते हैं। पोषण पद्धति के आधार पर इन्हें तीन समूहों में वर्गीकृत किया गया है-

• उत्पादक- इसमें हरे पौधे आते हैं जो कि साधारण अकार्बनिक पदार्थों से सूर्य प्रकाश का उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण द्वारा जटिल पदार्थों को निर्माण करते हैं। पारिस्थितिक तंत्र में पाये जाने वाले सभी जीव इन्हीं से अपना भोजन प्राप्त करते हैं।
• उपभोक्ता इसमें वे जीव आते हैं जो वनस्पति या उनके द्वारा एकत्रित भोज्य पदार्थों का उपयोग करते हैं।
• अपघटक जीवाणु एवं कवक इस वर्ग के अन्तर्गत आते हैं। ये मरे हुए उत्पादकों तथा उपभोक्ता को सड़ाकर साधारण भौतिक तत्त्वों में बदल देते हैं जो फिर से वातावरण में मिल जाते हैं जिन्हें पुनः हरे पौधे अवशोषित करके सूर्य प्रकाश में भोजन के रूप में परिवर्तित कर देते हैं।

प्रश्न 5.
कार्बन चक्र को चित्र की सहायता से स्पष्ट कीजिए।
उत्तर:
कार्बन चक्र – कार्बन का स्थानान्तरण आहार श्रृंखला के माध्यम से होता है। वायुमण्डल में यह कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में प्राप्त होता है। इस कार्बन डाइऑक्साइड को हरे पौधे संश्लेषण प्रक्रिया द्वारा कार्बोहाइड्रेट के रूप में उपयोग करते हैं।

कार्बोहाइड्रेट खाद्य पदार्थ के रूप में एक पोषण रीति के जन्तुओं से दूसरे स्तर के जन्तुओं स्थानांतरित होता रहता है अपघटकों द्वारा यह फिर से वायुमण्डल एवं जल भण्डारों में वापस आ जाता है। वायुमण्डल एवं जल भण्डारों के मध्य CO₂ का विनिमय निरंतर चलता रहता है। ज्वालामुखी उद्गार से भी वायुमण्डल में CO₂ मुक्त होती है।

प्रश्न 6.
ऑक्सीजन चक्र को रेखाचित्र द्वारा समझाइये।
उत्तर:
वायुमण्डल के गैसीय घटकों का लगभग 21%

ऑक्सीजन है। जल भण्डारों में यह पानी में घुली हुई स्थिति में होती है। इनमें से वायुमण्डलीय ऑक्सीजन का उपयोग स्थलीय जन्तुओं द्वारा तथा जल में घुली हुई ऑक्सीजन का उपयोग जलीय जन्तुओं द्वारा किया जाता है। इस प्रकार ऑक्सीजन का प्रवेश जीवमण्डल में होता है। कोशिकीय श्वसन की प्रक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड एवं जल बनता है। जल एवं कार्बन डाइऑक्साइड पेड़-पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के दौरान ग्रहण किये जाते हैं और ऑक्सीजन मुक्त की जाती है जो वायुमण्डल में चली जाती है।

इस प्रकार जीवमण्डल से ऑक्सीजन वापस वायुमण्डल में पहुँचती है। मृत जीवों के अपघटन से भी ऑक्सीजन मुक्त होकर वायुमण्डल में मिल जाती है। इस प्रकार ऑक्सीजन चक्र चलता रहता है और वायुमण्डल में ऑक्सीजन की मात्रा स्थिर बनी रहती है।

प्रश्न 7.
स्थलमण्डल और वायुमण्डल में कोई चार अन्तर लिखिए।
उत्तर:
स्थलमण्डल एवं वायुमण्डल में चार अन्तर निम्नलिखित हैं-

स्थलमण्डल	वायुमण्डल
1. भूमण्डल का वह भाग जिसके अन्तर्गत सभी ठोस स्रोत सम्मिलित किये जाते हैं, स्थलमण्डल कहलाता है।	1. इस मण्डल में वायु तथा समस्त गैसों का मिश्रण होता है। यह मण्डल अन्य दोनों मण्डलों को ढके रहता है।
2. यह मण्डल कठोर होता है।	2. यह वायु की उपस्थिति के कारण कठोर नहीं होता है।
3. स्थलमण्डल उपापचय क्रियाओं के लिए खनिज पदार्थों की पूर्ति करता है।	3. यह मुख्यतः वायु में उपस्थित पोषकों के चक्र को पूरा करता है।
4. इसमें खनिज तत्त्व प्रचुर मात्रा में पाये जाते हैं।	4. इसमें गैसीय तत्त्व प्रचुर मात्रा में पाये जाते हैं।

प्रश्न 8.
आहार श्रृंखला छोटी कैसे हो जाती है?
उत्तर:
आहार श्रृंखला में उत्पादक स्तर पर अधिक ऊर्जा उपलब्ध होती है। जैसे-जैसे हम उत्पादक स्तर से दूर होते हैं वैसे-वैसे ऊर्जा की मात्रा भी कम होती जाती है और उत्पादक स्तर के हम जितने करीब होंगे ऊर्जा की मात्रा उतनी ही अधिक प्राप्त होगी। मनुष्य विवेकशील प्राणी होने के कारण अपने हित की बात सोचता है और अधिक ऊर्जा प्राप्ति हेतु उत्पादक के करीब का उपभोक्ता बनना चाहता है, जिससे
प्राकृतिक तौर पर पायी जाने वाली आहार श्रृंखला टूटकर छोटी हो जाती है। अतः कहा जा सकता है कि मनुष्य के निहित स्वार्थ के कारण आहार श्रृंखला छोटी हो जाती है।

प्रश्न 9.
पारिस्थितिक तन्त्र किसे कहते हैं? उदाहरण देकर समझाइये।
उत्तर:
जैव संसार में जैव ऊर्जा एवं पदार्थ का निवेश आवश्यक है, जिनका जैव तथा अजैव घटकों के मध्य लगातार विनिमय होता रहता है। यह कार्यात्मक तन्त्र पारिस्थितिक तन्त्र कहलाता है। घास का मैदान, वन, नदी, समुद्र आदि पारिस्थितिक तन्त्र के उदाहरण हैं।

सभी पारिस्थितिक तन्त्र दो घटकों- जैविक घटक एवं अजैविक घटक से मिलकर बने हैं। उत्पादक जीव वायु, जल तथा मृदा आदि से CO₂ तथा जल को अवशोषित करते हैं तथा सौर ऊर्जा का उपयोग करके प्रकाश संश्लेषण द्वारा अपना भोजन बनाते हैं कुछ उत्पादक जीव उपभोक्ता जीवों द्वारा खा लिए जाते हैं।

फलस्वरूप उत्पादक की ऊर्जा उपभोक्ताओं को स्थानान्तरित हो जाती है। मृत पौधों एवं जन्तुओं को अपघटक जीव विघटन करके CO₂ तथा जल इत्यादि बना देते हैं जो वातावरण में वापस चले जाते हैं। यह प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है जिससे पारिस्थितिक तन्त्र लगातार चलता रहता है।

प्रश्न 10.
खाद्य श्रृंखला किसे कहते हैं? घास पारितन्त्र में पायी जाने वाली खाद्य श्रृंखला को समझाइए।
उत्तर:
खाद्य श्रृंखला – किसी जीव द्वारा किसी अन्य जीव का उपभोग करने की क्रमबद्ध प्रक्रिया को खाद्य श्रृंखला कहते हैं। घास पारितन्त्र में पायी जाने वाली एक खाद्य श्रृंखला को नीचे बताए गए प्रारूप में प्रदर्शित किया जा सकता है-
घास → कीट → मेढक → पक्षी
उपर्युक्त खाद्य श्रृंखला चार चरणों वाली है जिसमें घास उत्पादक स्तर दर्शाती है। यह प्रकाश संश्लेषण द्वारा अपना भोजन कार्बोहाइड्रेट के रूप में बनाती है। इसका कीट द्वारा उपभोग किया जाता है। कीट का उपभोग मेढक तथा मेढक का उपभोग पक्षी करते हैं। इस श्रृंखला में कीट जो केवल घास खाते हैं, शाकाहारी कहलाते हैं। कीट को खाने वाले मेढक हैं, जो मांसाहारी कहलाते हैं। इस श्रृंखला में पक्षी पौधे तथा कीट दोनों का ही उपयोग करते हैं जो सर्वभक्षी कहलाते हैं।

प्रश्न 11.
जीवमण्डल क्या है? इसकी संरचना को संक्षेप में समझाइये।|
उत्तर:
जीवमण्डल – भू-मण्डल का वह भाग जहाँ जीवन की सम्भावनाएँ होती हैं अर्थात् पृथ्वी के स्थलमण्डल, जलमण्डल और वायुमण्डल तथा उनमें विद्यमान सभी जीवों को एक साथ जीवमण्डल कहते हैं।

जीवमण्डल की संरचना – जीवमण्डल पृथ्वी के एक मोटी सतह के रूप में पाया जाता है जिसकी मोटाई लगभग 10 किलोमीटर है। यह तीन भागों से मिलकर बना है-

• स्थलमण्डल
• जलमण्डल
• वायुमण्डल, जिसमें जीव उपस्थित रहते हैं।

(i) जलमण्डल – यह जीवमण्डल का वह भाग जिसमें जल पाया जाता है। इसके अन्तर्गत समुद्र, नदियाँ, तालाब एवं भूमि पर स्थित अन्य जल स्त्रोत आते हैं।

(ii) स्थलमण्डल – यह जीवमण्डल का वह भाग है जिसमें मृदा एवं चट्टानें पायी जाती है। यह पृथ्वी के स्थलीय सतह पर एवं जल अंदर भी उपलब्ध है।

(iii) वायुमण्डल- पृथ्वी की सतह से ऊपर का वह भाग जिसमें वायु (गैसीय मिश्रण) पायी जाती है, वायुमण्डल कहलाता है। यह जल तथा स्थल दोनों मण्डलों को घेरे रहता है।

उपरोक्त तीनों मण्डलों के साथ समस्त जैव जीव भी जीवमण्डल के अन्तर्गत सम्मिलित किये गये हैं।

प्रश्न 12.
खाद्य जाल को उदाहरण देकर सचित्र समझाइये।
उत्तर:
किसी भी पारिस्थितिक तंत्र या जीवमण्डल में प्रतिपादित होने वाली आहार श्रृंखलाएँ आपस में अनेक प्रकार से जैसे आड़े-तिरछे जुड़कर एक जाल सा बनाती हैं। आहार श्रृंखलाओं के इस जाल को खाद्य जाल कहते हैं।

उदाहरण – नीचे दिये गये खाद्य जाल में कई खाद्य श्रृंखलाएँ हैं, जो आपस में जुड़े हुए हैं-

अर्थात् चूहा उपर्युक्त दो खाद्य श्रृंखलाओं में शामिल है अतः ये शृंखलाएँ एक-दूसरे को चूहा पर जोड़ती हैं। इसी प्रकार अन्य दो श्रृंखलाएँ सर्प पर एक-दूसरे को जोड़ती हैं। इस प्रकार आड़ी-तिरछी जुड़ना ही खाद्य जाल है।

प्रश्न 13.
स्वपोषी व परपोषी से आप क्या समझते है?
उत्तर:
प्रकृति में खाद्य सामग्री के संश्लेषण के आधार पर जीव दो वर्गों में विभाजित किये जा सकते हैं- (i) स्वपोषी, (ii) परपोषी।

• स्वपोषी वे जीव जो अपना भोजन सरल पदार्थों से संश्लेषित कर लेते हैं, स्वपोषी कहलाते हैं। हरे पौधे स्वपोषी होते हैं और ये ऊर्जा के उत्पादक हैं।
• परपोषी जीव-वे जीव जो अपना भोजन स्वयं नहीं बना पाते हैं और भोजन के लिए अन्य जीवों पर निर्भर रहते हैं परपोषी कहलाते हैं। हरे पौधों और कुछ जीवाणुओं को छोड़कर अन्य सभी जीव परपोषी हैं।

प्रश्न 14.
हम क्यों कहते हैं कि जीवमण्डल में ऊर्जा का प्रवाह केवल एक ही दिशा में होता है?
उत्तर:
उत्पादक के रूप में हरे पौधे सूर्य से ऊर्जा ग्रहण करके प्रकाश संश्लेषण द्वारा भोजन का निर्माण करते हैं। शाकाहारी जन्तु भोजन के रूप में ऊर्जा को पौधों से ग्रहण करते हैं। शाकाहारी जन्तुओं से ऊर्जा भोजन के रूप में क्रमश: मांसाहारी और उच्च मांसाहारी जन्तुओं में जाती है। जब अपघटक इन जीवों के मृत शरीरों का अपघटन करते हैं तो यह ऊर्जा वातावरण में चली जाती है।

ऊर्जा का यह प्रवाह सदैव इसी क्रम में होता है। चूँकि जन्तु सूर्य से प्रत्यक्ष रूप से ऊर्जा प्राप्त नहीं कर सकता वह केवल पौधों में संचित भोजन के रूप में सौर ऊर्जा को ही ग्रहण कर सकता है। इसलिए हम कह सकते हैं कि जीवमण्डल में ऊर्जा का प्रवाह केवल एक ही दिशा में होता है।

प्रश्न 15.
पारितन्त्र एवं बायोम में अन्तर बताइए।
उत्तर:
पारितन्त्र एवं बायोम में प्रमुख अन्तर निम्नलिखित हैं-

पारितन्त्र	बायोम
1. सभी जीव अपने पर्यावरण में उपस्थित जैविक तथा अजैविक घटकों से क्रिया करते हैं। जीवों तथा उनके पर्यावरण में परस्पर सम्बन्धों के क्रियात्मक तन्त्र को पारितन्त्र (Ecosystem) कहते हैं। उदाहरण-एक जलाशय, झील या जंगल पारितन्त्र हैं।	1. एक बड़ा भौगोलिक क्षेत्र जिसमें कई पारितन्त्र होते हैं, एक बड़ी इकाई बनाता है, जिसे बायोम (Biome) कहते हैं अर्थात् बायोम एक विस्तृत क्षेत्र वाला पारितन्त्र है। उदाहरण-मरुस्थल, समुद्र।
2. पारितन्त्र को कृत्रिम रूप से भी विकसित किया जा सकता है। उदाहरण-एक्वेरियम व धान के खेत का पारितन्त्र।	2. बायोम पूर्ण रूप से प्राकृतिक होते हैं, इन्हें अलग से कृत्रिम रूप से विकसित नहीं किया जा सकता है।

प्रश्न 16.
“चील पर्यावरण का महत्त्वपूर्ण घटक है।” संक्षेप में समझाइये।
उत्तर:
चील पर्यावरण का एक महत्त्वपूर्ण घटक है। इसे निम्नलिखित आहार श्रृंखला द्वारा समझा जा सकता है-
हरे पौधे → चूहा → सौंप → चील
उपर्युक्त आहार श्रृंखला में चील सर्वोच्च मांसाहारी है जो साँप व चूहा का भक्षण करती है। यदि हम समस्त चीलों को हटा दें या मार डालें तब क्या होगा तब साँप की संख्या बढ़ जायेगी और उनको खाने वाला कोई नहीं रहेगा। साँप की संख्या इतनी बढ़ जायेगी कि वे समस्त चूहों को खा डालेगा तब एक ऐसी स्थिति आयेगी जब साँप अपने आप मरने लगेंगे क्योंकि उनको भोजन उपलब्ध नहीं होगा।

इस प्रकार चील किसी भी खाद्य श्रृंखला में हो उसे अथवा किसी भी एक जीव को हटाने पर पारिस्थितिक तन्त्र असन्तुलित हो जायेगा। इसी प्रकार चील मृत जीव-जन्तुओं को भी खाती है। इनकी अनुपस्थिति से पर्यावरण प्रदूषित हो सकता है। अत: चील पर्यावरण का महत्त्वपूर्ण घटक है।

प्रश्न 17.
निम्नलिखित में अन्तर स्पष्ट कीजिए-
(i) स्थलमण्डल तथा वायुमण्डल
(ii) पारिस्थितिकी तथा बायोम
(iii) आहार श्रृंखला तथा खाद्य जाल
(iv) मांसाहारी तथा सर्वभक्षी।
उत्तर:
(i) स्थलमण्डल तथा वायुमण्डल में अन्तर-स्थलमण्डल, भूमण्डल का वह भाग होता है जिसके अन्तर्गत सभी ठोस सम्मिलित किये जाते हैं। स्थलमण्डल उपापचयी क्रियाओं के लिए खनिज पदार्थों की पूर्ति करता है।

वायुमण्डल में वायु तथा समस्त गैसों का मिश्रण होता है। यह मण्डल अन्य दोनों मण्डलों (जलमण्डल एवं स्थलमण्डल) को ढके रहता है। यह मुख्यतः वायु में उपस्थित पोषकों के चक्र को पूरा करता है। इसमें गैसीय तत्त्व प्रचुर मात्रा में पाये जाते हैं।

(ii) पारिस्थितिकी अन्तर- पारिस्थितिकी में जीव-जन्तुओं का अध्ययन उनके पर्यावरण के साथ किया जाता है। किसी जीव की पारिस्थितिकी (Ecology) अध्ययन करने के लिए उसके पास के पर्यावरणीय कारकों भी अध्ययन करना आवश्यक होता है; जैसे- ताप, वर्षा, मृदा की रचना, वायु तीव्रता आदि। बायोम, किसी भौगोलिक क्षेत्र के समस्त पारितन्त्रों का सामूहक रूप है अर्थात् बायोम एक विस्तृत क्षेत्र वाला पारितन्त्र है। उदाहरण- मरुस्थल, समुद्र बायोम पूर्ण रूप से प्राकृतिक होते हैं, इन्हें कृत्रिम रूप से विकसित नहीं किया जा सकता।

(iii) आहार शृंखला तथा खाद्य जाल में अन्तर- किसी जीव द्वारा किसी अन्य जीव का उपभोग करने की क्रमबद्ध प्रक्रिया को खाद्य श्रृंखला या आहार श्रृंखला कहते हैं। इसमें जीव पोषण रीति के आधार पर किसी-न-किसी रूप में एक-दूसरे से जुड़े रहते हैं।

जीवमण्डल में अनेक आहार श्रृंखलाएँ आपस में अनेक प्रकार, आड़े-तिरछे जुड़कर एक जाल-सा बना लेती हैं, यह खाद्य जाल कहलाता है। खाद्य जाल का कोई एक जीव एक से अधिक खाद्य श्रृंखलाओं में स्थान ग्रहण कर सकता है।

(iv) मांसाहारी तथा सर्वभक्षी में अन्तर – जीवमण्डल में कुछ जन्तु भोजन के रूप में कुछ जन्तुओं को खा जाते हैं। ऐसे जन्तुओं को मांसाहारी कहा जाता है। ऐसे जन्तु मुख्यतः शाकाहारी जन्तुओं का भक्षण करते हैं; जैसे- शेर, चील, बाज आदि।

सर्वभक्षी वे प्राणी होते हैं जो मांसाहारी और शाकाहारी दोनों होते हैं। सर्वभक्षी प्राणी का सर्वोत्तम उदाहरण मानव है।

बहुविकल्पीय प्रश्न

1. प्रत्येक स्तर पर उपलब्ध ऊर्जा का कितने प्रतिशत उपभोक्ता के अगले स्तर एक पहुँचता है?
(a) 25%
(b) 10%
(c) 90%
(d) 15%
उत्तर:
(b) 10%

2. निम्नलिखित में से किस पोषी स्तर पर जीवों की संख्या अधिकतम होगी?
(a) प्राथमिक उपभोक्ता
(b) द्वितीयक उपभोक्ता
(c) उत्पादक
(d) शीर्षस्थ उपभोक्ता।
उत्तर:
(c) उत्पादक

9. पारितंत्र में ऊर्जा का प्रवाह होता है-
(a) एकदिशीय
(b) उत्क्रमणीय
(c) बहुमुखी
(d) कह नहीं सकते।
उत्तर:
(a) एकदिशीय

4. निम्नलिखित में से कौन-सी गैस सूर्य से आने वाली UV विकिरण से हमारी रक्षा करती है?
(a) O₂
(b) O₃
(c) CO₂
(d) CFCs
उत्तर:
(b) O₃

5. ओजोन परत को क्षति पहुँचाने वाले रसायन हैं-
(a) CO₂
(b) CO
(c) CFCs
(d) DDT
उत्तर:
(c) CFCs

6. पारितंत्र के शाखान्वित आहार सम्बन्ध क्या कहलाते हैं?
(a) आहार श्रृंखला
(b) आहार जाल
(c) जैव आवर्धन
(d) इनमें से कोई नहीं।
उत्तर:
(b) आहार जाल

7. निम्नलिखित में से किस कार्यक्रम के तहत CFC के उत्पादन को 1986 के स्तर तक सीमित करने पर सहमति हुई है?
(a) UNEP
(b) SBCO
(c) UNIEP
(d) WHO
उत्तर:
(a) UNEP

8. निम्नलिखित में से कौन-सा एक कृत्रिम पारितंत्र है?
(a) तालाब
(b) खेत
(c) झील
(d) वन
उत्तर:
(b) खेत

9. एक आहार श्रृंखला में, तीसरे पोषी स्तर पर हमेशा कौन होता है?
(a) मांसाहारी प्राणी
(b) शाकाहारी प्राणी
(c) अपघटक
(d) उत्पादक
उत्तर:
(a) मांसाहारी प्राणी

10. एक पारितंत्र में निम्नलिखित में से कौन शामिल होता है?
(a) सभी जीवधारी
(b) निर्जीव प्राणी
(c) जीवधारी और निर्जीव दोनों
(d) कभी जीवधारी और कभी निर्जीव वस्तुएँ
उत्तर:
(c) जीवधारी और निर्जीव दोनों

11. नीचे दी गई आहार श्रृंखला में, मान लीजिए कि चौथे पोषी स्तर पर ऊर्जा की मात्रा 5 kJ है, तो बताइए कि उत्पादक स्तर पर कितनी ऊर्जा उपलब्ध होगी?
घास → टिड्डा → मेंढक → साँप → बाज
(a) 5kJ
(b) 50 kJ
(c) 500kJ
(d) 5000kJ
उत्तर:
(d) 5000kJ

12. किसी आहार श्रृंखला में गैर-जैव निम्नीकरणीय पीड़कनाशियों का प्रत्येक उच्चतर पोषी स्तर पर बढ़ती हुई मात्रा में एकत्रित होते जाना क्या कहलाता है?
(a) सुपोषण
(b) प्रदूषण
(c) जैव आवर्धन
(d) एकत्रीकरण
उत्तर:
(c) जैव आवर्धन

13. ओजोन का अणुसूत्र है-
(a) O₃
(b) O₂
(c) O
(d) O₄
उत्तर:
(a) O₃

14. मानवों में UV किरणों से हो सकते हैं-
(a) प्रतिरक्षा तंत्र की क्षति
(b) फेफड़ों की क्षति
(c) त्वचा का कैंसर
(d) (a) तथा (c) दोनों
उत्तर:
(d) (a) तथा (c) दोनों

15. एक पारितंत्र में ऊर्जा का प्रवाह सदैव होता है-
(a) एकदिशिक
(b) द्विदिशिक
(c) बहुदिशिक
(d) किसी खास दिशा में नहीं
उत्तर:
(a) एकदिशिक

16. प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए सभी हरे पौधों द्वारा अवशोषित सौर ऊर्जा की प्रतिशतता लगभग कितनी होती है?
(a) 1%
(b) 5%
(c) 8%
(d) 10%
उत्तर:
(a) 1%

17. यदि मेंढक टिड्डे को खा जाएँ, तो ऊर्जा स्थानांतरण किस दिशा में होगा?
(a) उत्पादक से अपघटक की दिशा में
(b) उत्पादक से प्राथमिक उपभोक्ता की दिशा में
(c) प्राथमिक उपभोक्ता से द्वितीयक उपभोक्ता की दिशा में
(d) द्वितीयक उपभोक्ता से प्राथमिक उपभोक्ता की दिशा में।
उत्तर:
(c) प्राथमिक उपभोक्ता से द्वितीयक उपभोक्ता की दिशा में

18. भोजन खाने के पश्चात् प्लास्टिक की जिन प्लेटों को फेंक दिया जाता है उन्हें दोबारा से उपयोग नहीं करना चाहिए, क्योंकि-
(a) ये हल्के पदार्थ की बनी होती हैं।
(b) ये आविषी पदार्थ (Toxic Materials) की बनी होती हैं।
(c) ये जैवनिम्नीकरणीय पदार्थों की बनी होती हैं।
(d) ये गैर-जैवनिम्नीकरणीय पदार्थों की बनी होती हैं।
उत्तर:
(d) ये गैर-जैवनिम्नीकरणीय पदार्थों की बनी होती हैं।

19. निम्नलिखित कथनों में से कौन-सा कथन सही नहीं है?
(a) सभी हरे पौधे और नीले-हरे शैवाल उत्पादक होते हैं।
(b) हरे पौधे अपना भोजन कार्बनिक यौगिकों से प्राप्त करते हैं।
(c) उत्पादक स्वयं अपना भोजन अकार्बनिक यौगिकों से तैयार करते हैं।
(d) पौधे सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदल देते हैं।
उत्तर:
(b) हरे पौधे अपना भोजन कार्बनिक यौगिकों से प्राप्त करते हैं।

20. निम्नलिखित में से कौन अजैव निम्नीकरणीय है?
(a) कागज
(b) लकड़ी
(c) कपड़ा
(d) प्लास्टिक।
उत्तर:
(d) प्लास्टिक।

21. अजैव निम्नीकरणीय कृषि रसायनों को आहार श्रृंखला में प्रवेश व उत्तरोत्तर संग्रहण क्या कहलाता है?
(a) जैविक आवर्धन
(b) सुपोषण
(c) अंगीकरण
(d) संश्लेषण।
उत्तर:
(a) जैविक आवर्धन

रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए-

1. जब हम एक पोषी स्तर से दूसरे पोषी स्तर पर जाते हैं तो ऊर्जा का …………………… होता है, यह आहार श्रृंखला में पोषी स्तरों को सीमित कर देता है।
2. मानव की गतिविधियों का पर्यावरण पर …………………… होता है।
3. …………………… जैसे रसायनों ने ओजोन परत को नुकसान पहुँचाया है क्योंकि ओजोन परत सूर्य से आने वाली …………………… विकिरण से सुरक्षा प्रदान करती है अतः इसकी क्षति से पर्यावरण को नुकसान पहुँच सकता है।
4. हमारे द्वारा उत्पादित कचरा …………………… निम्नीकरणीय अथवा …………………… निम्नीकरणीय हो सकता है।
5. DDT एक …………………… है, जो हमारी …………………… में शामिल होकर …………………… होता रहता है।

उत्तर:

1. ह्यस
2. समाघात
3. CFCs, पराबैंगनी
4. जैव, अजैव
5. कीटनाशक, आहार श्रृंखला, जैव आवर्धित

Jharkhand Board JAC Class 10 Science Important Questions Chapter 12 Electricity Important Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Science Important Questions Chapter 12 Electricity

Additional Questions and Answers

Question 1.
Solve the following examples :
1. 240 joules of work Is done in moving 20 coulomb electric charge from one pole to the other pole of a battery. Calculate the voltage of the battery.
Answer:
12 V

2. 5 V electric potential difference is applied between two ends of a conducting wire. If 600 C of electric charge passes through it in 10minutes, calculate the resistance of the wire.
Answer:
5 Ω

3. TWo copper wires A and B have the same mass. The resistance of wire A is 0.5 Ω and the length of wire B is double that of wire
A. Find the resistance of wire B.
Answer:
2 Ω

4. If the length of a given conducting wire is kept constant and its diameter is doubled, what will be the resistance of the new wire?
Answer:
\(\frac { R }{ 4 }\)

5. Two resistors of 1 kΩ and 200Ω are connected in series with a 12 V battery. Calculate the current flowing in the circuit and the voltage developed across the 200 Ω resistor.
Answer:
I = 0.01 A, V = 2 V

6. For the circuit shown in figure given below, calculate
(a) the total resistance of the circuit.
(b) the total current flowing in the circuit.
(c) the voltage developed across the two ends of R₁.

Answer:
(a) 12 Ω
(b) 0.5 A
(c) 3.6 V

7. Two 60W bulbs are used for 4hours every day and five 100W bulbs are used for 5 hours everyday. How many units of electricity will be consumed in 30 days?
Answer:
89.4 units

8. 24 W power is consumed by a bulb when it is connected with 12 V battery. How much power will be consumed if it is connected with 6V battery?
Answer:
6 W

9. Find the equivalent resistance of the circuit shown in the following figure :

Also find the total current flowing in this circuit.
Answer:
R = 4Ω, I = 3 A

10. In the following circuit A, B and C are three ammeters. 0.5A current is shown by ammeter B.

(a) Find the currents passing through ammeters A and C.
(b) Find the total resistance of the circuit.
Answer:
(a) current passing through ammeter C = 1 A, current passing through ammeter A= 1.5 A
(b) 4Q

11. If an electric bulb gives light for lhour while carrying 0.5A current, how much electric charge passes through it and how many electrons pass through it during this time? (e = 1.6 x 10^-19C)
Answer:
Q = 1800 C,
n = 1.125 x 10²²

12. An electric current of 64mA flows through a bulb for 10minutes. How many electrons pass through the bulb during this time?
(e = 1.6 x 10^-19C)
Answer:
n = 2.4 x 10²⁰

13. In order to get a current of 0.5A in a circuit by connecting a bulb of resistance 20 Ω with 12 V battery, what should be the resistance to be connected in series? What will be the voltage drop across the bulb?
Answer:
R = 4Ω, V = 10 V

14. Three resistors are connected in parallel with a 30V battery. A current of 7.5A flows through the circuit. If two out of the three resistors are of 10Ω and 12Ω, determine the resistance of the third resistor.
Answer:
15 Ω

15. For the circuit shown in the following figure, determine the equivalent resistance between points A and B. Also find the current I flowing through the circuit.

Answer:
10 Ω, 1 A

16. Determine the equivalent resistance between point A and B in the following circuit:

Answer:
2 Ω

17. In a house, if three bulbs of 100W, 60W and 40 W respectively are used 2 hours per day, how many units of electrical energy will be consumed in 30 days?
Answer:
12 units

18. Find the electric current in the following circuit:

Answer:
0.1 A

19. Determine the equivalent resistance between points X and Y in the following circuit:

Answer:
15 Ω

20. An electric heater consumes 4.4 kW power when connected with a 220V line voltage.
(1) Calculate the current flowing in the heater.
(2) Calculate the resistance of the heater.
(3) Calculate the energy consumed in 2 hours.
Answer:
(1) 20 A
(2) 11 Ω
(3) 3.168 x 10⁷ J

Question 2.
State at least three points of difference between the following terms / quantities:
(1) Resistance and Resistivity
Answer:

Resistance	Resistivity
1. Resistance is the ratio of the voltage applied between the two ends of a conductor to the electric current flowing through the conductor. (R = \(\frac { V }{ I }\))	1. Resistivity of a substance is the resistance offered by a conducting wire of unit length and unit cross-sectional area. (ρ = R. \(\frac { A }{ l }\))
2. It depends on the type of substance, physical conditions such as temperature and pressure and dimensions of the conductor (length and area of cross-section).	2. It depends on the type of substance, temperature of the conductor and pressure exerted on the conductor.
3. Its SI unit is Ω.	3. Its SI unit is Ω m.

(2) Series combination of resistors and Parallel combination of resistors
Answer:

Series combination of resistors	Parallel combination of resistors
1. In a series combination of resistors, the resistors are connected across two points in the circuit such that the current flowing through each resistor is the same and only one path is available for the current to flow.	1. In a parallel combination of resistors, the resistors are connected across two points in the circuit such that the voltage drop across two ends of each resistor remains the same and more than one path are available for the current to flow.
2. In this case, the total voltage drop is equal to the sum of the voltage drops across each resistor.	2. In this case, the total current flowing through the circuit is equal to the sum of the currents flowing through each resistor.
3. The equivalent resistance of a series combination of resistors is equal to the sum of the resistances of the individual resistors.	3. The reciprocal of the equivalent resistance of a parallel combination of resistors is equal to the sum of the reciprocal of the resistances of the  individual resistors.
4. In this case, the equivalent resistance is greater than the largest of all the individual resistances.	4. In this case, the equivalent resistance is smaller than the smallest of all the individual resistances.
5. This combination is used in order to increase the resistance of the circuit.	5. This combination is used in order to decrease the resistance of the circuit.
6. In this case, the total current in the circuit decreases.	6. In this case, the total current in the circuit increases.

Question 3.
Give scientific reasons for the following statements:
(1) It is not advisable to connect an electric bulb and electric heater in series.
Answer:
An electric bulb and electric heater have different resistances and the requirement of current for their proper functioning is different.
Moreover, sometimes the devices may get damaged. If one of the devices stops and the circuit breaks, the other device cannot be used.

(2) For domestic purposes, different electrical devices are connected in parallel instead of connecting them in series.
Answer:
Each device gets the full and same voltage as that of the electric supply.

Also each device gets proper current depending on its resistance.
If one of the devices is switched OFF / ON, other electrical devices remain unaffected.

(3) Fairy decorative lights are always connected in parallel.
Answer:
If the fairy lights are connected in series, the equivalent resistance offered will be greater and the brightness of the bulbs will be affected. But in parallel connection all the bulbs will glow with same intensity and if any one bulb gets fused the other bulbs will continue to glow.

(4) In a tungsten electric-bulb, a coil of wire, rather than a straight wire, is used.
Answer:
A coil of wire has much greater surface area than a straight wire if enclosed in the same bulb. This results in more emission of light.
Hence, in a tungsten electric-bulb, a coil of wire, rather than a straight wire, is used.

Objective Questions and Answers

Question 1.
Answer the following questions in one word / sentence:
(1) Name the scientist in whose honour the SI unit of electric current is named.
Answer:
Andre Ampere

(2) Which type of electric force acts between the proton and the electron?
Answer:
Attractive electric force

(3) Write the relation between the joule, coulomb and the volt.
Answer:
1 volt = \(\frac { 1 joule }{ 1 coulomb }\)

(4) How is the device measuring electric current connected in the circuit?
Answer:
In series

(5) You are given aluminium wire and copper wire having the same dimensions. Which wire will carry more electric current if the applied potential difference is the same for the two wires?
Answer:
Copper wire

(6) Name one electric appliance working on the principle of heating effect of electric current.
Answer:
Electric iron

(7) If a resistive wire is uniformly stretched, what will be a change in its resistance?
Answer:
Its resistance will increase

(8) Name a physical quantity which can be expressed in Ws.
Answer:
Electric energy

(9) Name the particle responsible for flow of electric current in a metallic conductor.
Answer:
The electron

(10) Which instrument is used to measure electric potential difference ?
Answer:
Voltmeter

(11) Draw a symbol for variable resistor.
Answer:

(12) How much energy in joule is consumed when 100 units electricity are used?
Answer:
3.6 x 10⁸ J

(13) Write the Ohm’s law in the form of a formula.
Answer:
V = IR
Where
V = Potential difference across the ends of metallic wire of resistance R at constant temperature
I = Current flowing through the metallic wire

Question 2.
Fill in the blanks:

1. Electric charge on …………………… is taken negative.
2. In a substance, the direction of conventional current is opposite to the direction of …………………… current.
3. Electric component, …………………… has symbol
   
4. The SI unit of electric potential is ……………………
5. In a circuit, a voltmeter is always connected …………………… to the electrical component.
6. When a battery is connected in a circuit, in the external circuit, electric current flows from the …………………… terminal to the ………………….. terminal of the battery.
7. The SI unit of electric power is ……………………
8. According to Joule’s law, heat energy produced in a resistor is directly proportional to the square of ……………………
9. 1 unit (commercial unit of electric energy) = …………………… J
10. The equivalent resistance between points X and Y in the circuit shown in the following figure is ……………………
    
11. The rate of consumption of electric energy with time is called ……………………
12. 1 A = …………………… µA.

Answer:

1. the electron
2. electron
3. resistor
4. the volt or the joule per coulomb
5. in parallel
6. positive, negative
7. the watt
8. the electric current flowing through the resistor
9. 3.6 x 10⁶
10. 5 Ω
11. electric power
12. 10⁶

Question 3.
State whether the following statements are true or false:

1. The SI unit of electric current is the coulomb.
2. To measure electric current, an ammeter is connected in series with a resistor.
3. W = VQ.
4. The current flowing through each resistor is the same when resistors having different! resistances are connected in parallel.
5. The equivalent resistance (R_s) of a series combination of resistors is given by \(\frac{1}{R_{\mathrm{s}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\) + ……………
6. Nichrome wire is used to make resistors.
7. When the temperature of a metallic substance increases up to a certain limit, its resistance decreases.
8. For two wires of the same material and having the same length, the resistance of the thicker wire is less than that of the other wire.
9. Electric charge is measured by using an ammeter.
10. Work can be expressed in coulomb-volt.
11. Two bulbs of 60 W, 220 V when connected in series with a supply voltage of 220 V, light up with maximum intensity.

Answer:

1. False
2. True
3. True
4. False
5. False
6. True
7. False
8. True
9. False
10. True
11. False

Question 4.
Match the following :
(1)

Column I	Column II	Column III
1. Electric current	a. VI	p. The volt / ampere
2. Electric potential difference	b. Q/t	q. The joule
3. Resistance	c. W/Q	r. The coulomb / second
4. Electric energy	d. V/I	s. The joule / second
5. Electric power	e. V I t	t. The volt

Answer:
(1 – b – r), (2 – c – t), (3 – d – p), (4 – e – q), (5 – a – s).

(2)

Column I	Column II	Column III
1. Copper	a. Insulator	p. It is used to make resistance.
2. Nichrome	b. Semi-conductor	q. It stops electric current.
3. Wood	c. Conductor	r. It is used to make conduc-ting wire.
4. Silicon	d. Resistor	s. It is used to make elec-tronic components.

Answer:
(1 – c – r), (2 – d – p), (3 – a – q ), (4 – b – s).

(3)

Answer:
(1 – e), (2 – c), (3 – f), (4 – b), (5 – d), (6 – a).

Question 5.
Choose the correct option from those given below each question:
1. The SI unit of electric charge is the ……………….
A. ampere
B. volt
C. watt
D. coulomb
Answer:
D. coulomb

2. How many electrons will be there in 1.6 C charge?
A. 10¹⁷
B. 10¹⁸
C. 10¹⁹
D. 10²⁰
Answer:
C. 10¹⁹

3. 1 µA = …………………. mA
A. 10^-16
B. 10^-3
C. 10¹⁹
D. 10²⁰
Hint IµA = 10^-3 x 10^-3A = 10^-3 mA
Answer:
B. 10^-3

4. Which of the following materials has more number of free electrons in a given volume?
A. Copper
B. Glass
C. Rubber
D. Iron
Answer:
A. Copper

5. According to Ohm’s law ………………….
A. the resistance increases with an increase in current.
B. the resistance increases with an increase in voltage.
C. the current increases with an increase in voltage.
D. both the resistance and current increase with an increase in voltage.
Answer:
C. the current increases with an increase in voltage.

6. The formula for electric current is
A. I = Qt
B. I = Y
C. I = \(\frac { Q }{ t }\)
D. I = W.t
Answer:
C. I = \(\frac { Q }{ t }\)

7. 2 A electric current is passed for 1 minute through a conducting wire. How much electric charge will pass through this wire?
A. 2C
B. 30 C
C. 60 C
D. 120 C
Answer:
D. 120 C
Hint : I = \(\frac { Q }{ t }\)
∴ Q = I x t = (2 A)(1 x 60s)
= 120 C

8. If 4.8 A current is passed through an electrical appliance, the number of electrons passing through it in 1 second will be ………………..
A. 0.33 x 10¹⁹
B. 3.3 x 10¹⁹
C. 3 x 10¹⁹
D. 4.8 x 10¹⁹
Answer:
C. 3 x 10¹⁹
Hint: I = \(\frac { Q }{ t }\) = \(\frac { ne }{ t }\)
∴ n = \(\frac { I × t }{ e }\)
= \(\frac{4.8 \times 1}{1.6 \times 10^{-19}}\)
= 3 x 10¹⁹

9. Which of the following formulae represents voltage?
A. \(\frac{\text { Work }}{\text { current } \times \text { time }}\)
B. \(\frac{\text { Work } \times \text { time }}{\text{ Current} }\)
C. Work x electric charge
D. Work x electric charge x time
Answer:
A. \(\frac{\text { Work }}{\text { current } \times \text { time }}\)
Hint: V = \(\frac { W }{ Q }\) = \(\frac { W }{ I.t }\)

10. The unit of electric potential difference is ………………..
A. J
B. J/C
C. JC
D. C/J
Answer:
B. J/C

11. If the work done to take 3C electric charge from one point to another point is 15 J, what will be the potential difference between these two points?
A. 3V
B. 15 V
C. 5V
D. 45 V
Answer:
C. 5V
Hint: Potential difference V = \(\frac { W }{ Q }\)
= \(\frac { W }{ Q }\)

12. The resistance of a conducting wire is 10 Ω. If a battery of 1.5 V is connected to it, the electric current flowing through it will be
A. 0.15 mA
B. 1.5 mA
C. 15 mA
D. 150 mA
Answer:
D. 150 mA
Hint:
R = \(\frac { V }{ I }\) = \(\frac { 1.5 }{ 10 }\) = 0.15
= 150 x 10^-3
= 150 mA

13. On which factors does the resistivity of a conducting wire depend?
A. The length of the wire
B. The area of cross-section of the wire
C. The volume of the wire
D. The material of the wire
Answer:
D. The material of the wire

14. If five equal pieces of a resistance wire having 5 Ω resistance are connected in parallel, their equivalent resistance will be ……………………….
A. \(\frac { 1 }{ 5 }\) Ω
B. 1 Ω
C. 5 Ω
D. 25 Ω
Answer:
A. \(\frac { 1 }{ 5 }\) Ω
Hint: When a resistance wire having 5 Ω resistance is cut into five equal pieces, each piece will have resistance 1 Ω, i.e., R₁ = R₂ = R₃ = R₄ = R₅ = 1 Ω.
The equivalent resistance (R_p) of their parallel combination is given by,
\(\frac{1}{R_{\mathrm{p}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\frac{1}{R_4}+\frac{1}{R_5}\)
∴ \(\frac{1}{R_{\mathrm{p}}}=\frac{1}{1}+\frac{1}{1}+\frac{1}{1}+\frac{1}{1}+\frac{1}{1}\)
∴ \(\frac{1}{R_{\mathrm{p}}}=\frac{5}{1}\)
∴ R_p = \(\frac { 1 }{ 5 }\) Ω

15. The SI unit of resistivity is …………………
A. Ω
B. Ω m
C. \(\frac { Ω }{ m }\)
D. \(\frac { m }{ Ω }\)
Answer:
B. Ω m

16. What will be the equivalent resistance between points A and B of the following electric circuit?

A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 5 Ω
D. 10 Ω
Answer:
D. 10 Ω
Hint: The given electric circuit can be drawn as follows:

As all resistors are connected in series, their equivalent resistance,
R_s = 2 + 2 + 2 + 2 + 2 = 10 Ω

17. The equivalent resistance between points A and B of the following electric circuit will be ………………..

A. 4 Ω
B. 8 Ω
C. 2 Ω
D. 16 Ω
Answer:
A. 4 Ω
Hint: The given electric circuit can be drawn as follows:

It is clear from the circuit that resistors R₁ and R₂ are connected in series.
∴ R’ = R₁ + R₂ = 4 + 4 = 8 Ω
Now, R’ is connected with R₃ in parallel combination.
∴\(\frac{1}{R}=\frac{1}{R^{\prime}}+\frac{1}{R_3}\)
= \(\frac { 1 }{ 8 }\) + \(\frac { 1 }{ 8 }\)
= \(\frac { 2 }{ 8 }\) = \(\frac { 1 }{ 4 }\)
∴ R = 4 Ω

Question 18.
The equivalent resistance between points A and B in the following electric circuit is ……………..

A. 2.5 Ω
B. 5 Ω
C. 12.5 Ω
D. 20 Ω
Answer:
C. 12.5 Ω
Hint: Resistors R₁ and R₂ are connected in parallel.
∴ R’ = \(\frac{R_1 R_2}{R_1+R_2}=\frac{5 \times 5}{5+5}\) = 2.5 Ω
Now, R’, R₃ and R₅ are connected in series
∴R = R’ + R₃ + R₅
= 2.5 + 5 + 5 = 12.5 Ω

19. Which physical quantity is expressed in kWh?
A. Work
B. Electric power
C. Electric Current
D. Electric potential
Answer:
A. Work

20. 1 kWh = ………………. J
A. 3.6 x 10⁶
B. 3.6 x 10³
C. 3.6 x 10^-6
D. 3.6 x 10^-3
Answer:
A. 3.6 x 10⁶
Hint : 1 kWh = (1000 W) (3600 s)
= 3.6 x 10⁶ J

21. An electric heater consumes 1.1 kW power when 220 V voltage is applied to it. The current flowing through it must be ……………….
A. 1.1 A
B. 2.2 A
C. 4 A
D. 5 A
Answer:
D. 5 A
Hint: P = VI
∴ I = \(\frac{P}{V}=\frac{1.1 \times 10^3}{220}=\frac{1100}{220}\)

22. 1 A = ……………. mA
A. 100
B. 10³
C. 10^-3
D. 10^-6
Answer:
B. 10³

23. In an electric field, electric potential at a point is 10 V How much work has to be done to bring 0.5 C electric charge from infinite distance to that point?
A. 0.5 J
B. 2 J
C. 5 J
D. 10 J
Answer:
C. 5 J
Hint: W = VQ = (10) (0.5) = 5 J

24. ……………… is the work done in moving a unit positive charge from point A to B in an electric field.
A. Electric potential at point A.
B. Electric potential at point B.
C. Electric potential difference between points A and B.
D. Electric current from point A to point B.
Answer:
C. Electric potential difference between points A and B.

25. In an electric field, electric potential at point A is 40 V and that at point B is 90 V The work to be done in taking 2 C charge from point A to point B is ………………
A. 25 J
B. 50 J
C. 90J
D. 100 J
Answer:
D. 100 J
Hint: V_B – V_A = \(\frac { W }{ Q }\)
∴ W = Q (V_B – V_A)
= (2) (90 – 40) = 100 J

26. Sonika is working with the circuit shown in the following figure :

The circuit has two gaps : X and Y. She has wires of five different materials – I, II, III, IV and V She knows that the bulb will light up only when both gaps are filled with conducting materials.
She records her observations in a table. After completing the experiment, ink fell on the paper and she lost entries in row 3.

No.	Material in X	Material in Y	Bulb (On/Off)
1	I	II	Off
2	I	IV	On
3			Off
4	III	V	On

Based on the rest of the information in the table, out of the following what could be the materials in row 3?
A. II and III
B. III and IV
C. IV and V
D. I and III
Answer:
A. II and III
Hint: The entries in rows 2 and 4 show that
I : conducting material, IV : conducting material, III : conducting material, V : conducting material,
This information, combined with the entries in row 1, shows that
II : Non-conducting material Row 3 must include II.

27. ‘Ω m’ is the SI unit of ……………..
A. resistance
B. resistivity
C. conductivity
D. resistance per unit length
Answer:
B. resistivity

28. I – V graph for a resistance wire is shown in the figure given below:

What will be resistance of this wire?
A. 50 Ω
B. 20 Ω
C. 7.2 Ω
D. \(\frac { 1 }{ 120 }\)Ω
Answer:
B. 20 Ω
Hint: The slope of I-V graph represents the reciprocal of resistance.
∴ Slope = \(\frac { 1 }{ R }\) = \(\frac { ∆I }{ ∆V }\)
∴R = \(\frac{\Delta V}{\Delta I}=\frac{12-0}{0.6-0}=\frac{12}{0.6}\) = 2.0 Ω

29. What will be the change in the resistivity of a resistance wire, when its length is doubled by stretching it uniformly?
A. Will be doubled
B. Will be half
C. Will be one-fourth
D. Will not change
Answer:
D. Will not change

30. Observe the circuit in the following figure and select the correct statement:

A. Resistors with resistances R₁ and R₂ are connected in series.
B. Resistors with resistances R₁ and R₂ are connected in parallel.
C. Resistors with resistances R₂ and R₃ are connected in series.
D. Resistors with resistances R₂ and R₃ are connected in parallel.
Answer:
D. Resistors with resistances R₂ and R₃ are connected in parallel.

31. Resistors with resistances 5 Ω, 10 Ω and 15 Ω are connected in parallel to each other. What will be the equivalent resistance of the circuit? A. Less than 5 Ω
B. More than 15 Ω
C. More than 30 Ω
D. Equal to 30 Ω
Answer:
A. Less than 5 Ω

32. The resistance of a wire is R. When this wire is stretched so that its length becomes double, its cross-sectional area becomes half. What will be the resistance of this stretched wire?
A. \(\frac { R }{ 2 }\)
B. R
C. 2R
D. 4R
Answer:
D. 4R
Hint: Original resistance of the wire R = ρ.\(\frac { 1 }{ A }\)
Resistance of the stretched wire R’ = ρ.\(\frac { l’ }{ A’ }\)
But l’ = 2l and A’ = \(\frac { A }{ 2 }\)
∴ R’ = ρ\(\frac{2 l}{\frac{A}{2}}\) = (4)ρ\(\frac { 1 }{ A }\) = 4R

33. When three resistors, each of resistance R, are connected in parallel, the equivalent resistance is found out to be 10 Ω. R must be …………..
A. 10 Ω
B. 20 Ω
C. 30 Ω
D. 5 Ω
Answer:
C. 30 Ω
Hint :
\(\frac{1}{R^{\prime}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}\)
Now, R₁ = R₂ = R₃ = R
∴ \(\frac{1}{R^{\prime}}=\frac{1}{R}+\frac{1}{R}+\frac{1}{R}=\frac{3}{R}\)
∴ R = 3R’ = 3 (10) = 30 Ω

34. In the following figure, what will be the equivalent resistance between points A and B?

A. 1 Ω
B. 2 Ω
C. 4 Ω
D. 8 Ω
Answer:
B. 2 Ω
Hint: Here, resistors with resistances R₁ and R₂ are in parallel.
∴ R’ = \(\frac{R_1 R_2}{R_1+R_2}=\frac{2 \times 2}{2+2}\) = 1 Ω
Also, resistors with resistances R₃ and R₄ are in parallel.
∴ R” = \(\frac{R_3 R_4}{R_3+R_4}=\frac{2 \times 2}{2+2}\) = 1 Ω
The equivalent resistance of the resulting series combination will be
R = R’ + R”
= 1 + 1 = 2 Ω

35. A wire having resistance 20 Ω is bent in the form of a circle as shown in the following figure :

What will be the resistance between two end points A and B located on the diameter?
A. 5 Ω
B. 10 Ω
C. 20 Ω
D. 40 Ω
Answer:
A. 5 Ω
Hint: The resistance of the wire is R = 20 Ω. Hence, the resistance of the upper part of the circle = \(\frac { R }{ 2 }\) = 10 Ω
Similarly, the resistance of the lower part of the circle = \(\frac { R }{ 2 }\) = 10 Ω.

As shown in the figure above, resistors with resistances 10 Ω and 10 Ω are in parallel. So, the equivalent resistance of the combination will be R’ = \(\frac { (10)(10) }{ 10+10 }\) = 5 Ω

36. Which of the following options is not the formula for heat energy (in joule) produced when a current is passed through a conductor?
A. H = I²Rt
B. H = \(\frac { V²t }{ R }\)t
C. H = IVt
D. H = \(\frac { V² }{ I² }\)t
Answer:
D. H = \(\frac { V² }{ I² }\)t

37. Which option is correct for the following statements A and B?
Statement A : The current passing through each resistor is the same in a series combination of resistors.
Statement B : The voltage between two ends of each resistor is the same in a parallel combination of resistors.
A. Statement A is true but statement B is false.
B. Statement A is false but statement B is true.
C. Statement A and statement B both are true.
D. Statement A and statement B both are false.
Answer:
C. Statement A and statement B both are true.

38. In which of the following circuits the voltmeter and ammeter are connected properly to verify the Ohm’s law?

Answer:

Hint: An ammeter should be connected in series to measure electric current and a voltmeter should be connected in parallel to the resistor to measure potential difference. While joining these two instruments their positive and negative terminals should be taken into consideration.

39. Maximum 1A current can pass through a bulb having resistance 100 Q. What will be the power of this bulb?
A. 10W
B. 100 W
C. 1000 W
D. 0.01 W
Answer:
B. 100 W
Hint: P = I²R = (1)²(100) = 100 W

40. Which of the following is not a unit of electric energy?
A. The watt-second
B. The kilowatt hour
C. The joule
D. The watt
Answer:
D. The watt

41. Of which physical quantity is the unit, ‘VA’?
A. Electric energy
B. Electric power
C. Heat energy
D. Electric potential
Answer:
B. Electric power

42. Which of the following circuit symbols is used to represent an electric cell?

Answer:

43. The resistance of 300 m long wire with cross-sectional area 10^-6m² and resistivity 10^-7 Ω m is
A. 30 Ω
B. 3 Ω
C. 0.3 Ω
D. 300 Ω
Answer:
A. 30 Ω
Hint: R = ρ\(\frac { l }{ A }\)
= 10^-7 x \(\frac{300}{10^{-6}}\)
= 30 Ω

44. What will be the equivalent resistance of the following circuit?

A. 10 Ω
B. 5 Ω
C. 2.5 Ω
D. 1 Ω
Answer:
C. 2.5 Ω
Hint: The resistance of the upper arm of the circuit is 2 + 3 = 5Ω.
Now, the upper arm and lower arm are connected in parallel to each other. So, the equivalent resistance of the circuit
R = \(\frac { 5×5 }{ 5+5 }\) = 2.5 Ω

45. Three resistors of resistances 2 Ω, 3 Ω and 5 Ω are connected in series with a 10 V battery.
The voltage across 2 Ω resistor will be
A. 10 V
B. 5V
C. 3V
D. 2V
Answer:
D. 2V
Hint: The equivalent resistance of the circuit R = 2 + 3 + 5= 10 Ω.
The current flowing through the circuit
I = \(\frac { V }{ R }\) = \(\frac { 10 }{ 10 }\) = 1 A
The voltage across 2 Ω resistor
= 2 x I = 2 Ω x 1 A = 2 V

46. An electric iron of power 2 kW is used for 3 hours. At ₹ 5 per unit, the electricity bill will be
A. ₹ 45
B. ₹ 30
C. ₹ 15
D. ₹ 10
Answer:
B. ₹ 30
Hint: Electric energy consumed in 3 hours W = P x t
= 2 kW x 3 h = 6 kWh = 6 unit
Cost of electric power consumed (electricity bill)
= 5 x 6 = ₹ 30

47. The working of electric fuse is based on the ……………
A. chemical effect of electric current.
B. heating effect of electric current.
C. voltage regulation in the circuit.
D. current regulation in the circuit.
Answer:
B. heating effect of electric current.

48. Resistivity of a material depends on …………………. of the material.
A. the length of the wire
B. the area of cross-section of the wire
C. the temperature
D. the volume of the wire
Answer:
C. the temperature

49. When resistors of resistances R₁ and R₂ (R₂ < R₁) are connected in parallel and the currents flowing through them are I₁ and I₂ respectively, then
A. I₁ = I₂
B. I₁ > I₂
C. I₁ < I₂
D. nothing can be said about the currents
Answer:
C. I₁ < I₂

50. When resistors of resistances R₁ and R₂ (R₂ > R₁) are connected in series and the currents flowing through them are I₁ and I₂ respectively, then
A. I₁ = I₂
B. I₁ > I₂
C. I₁ < I₂
D. nothing can be said about the currents
Answer:
A. I₁ = I₂

51. In the following circuit, which electric component is connected in a wrong manner?

A. Voltmeter
B. Ammeter
C. Plug key
D. Cell
Answer:
A. Voltmeter

52. 1 C = ……………. µC
A. 10^-6
B. 10^-3
C. 1
D. 10⁶
Answer:
D. 10⁶

53. Connection of two cells of 1.5 V is shown in the following figure :

What is the voltage between the points A and B?
A. 1.5 V
B. 3 V
C. 0.75 V
D. 0 V
Answer:
B. 3 V

54. The following figure shows the V-I graph for four different resistors :

Which resistor has the maximum resistance?
A. A
B. B
C. C
D. D
Answer:
D. D

55. A potential difference of 100 V is applied across an electric bulb marked 40 W, 200 V. The power consumed in the bulb is …………………
A. 100 W
B. 40 W
C. 20 W
D. 10W
Answer:
D. 10W
Hint: P = \(\frac{V^2}{R}\)
∴ Resistance of the filament of the bulb,
R = \(\frac{V^2}{P}=\frac{(200)^2}{40}\) = 1000 Ω
Now, power consumed in the bulb,
P = \(\frac{V^2}{R}=\frac{(100)^2}{1000}\) = 10 W

Question 6.
Answer the following questions as directed (Miscellaneous):
(1) The voltage – current (V – I) graphs for a metallic conductor at two different temperatures T₁ and T₂ are shown below:

At which temperature is the resistance higher?
Answer:
At temperature T₁.
Because, the slope \(\left(\frac{\Delta V}{\Delta I}\right)\) of the graph i.e., its resistance is greater at T₁.

(2) A wire of given length is doubled on itself and this process is repeated once again. By what factor does the resistance of the wire change?
Answer:
As the length of the wire become y- of the original length its area of cross-section become 4 times.
So, new resistance
R’ = ρ\(\frac { l’}{ A’}\) = ρ\(\frac{(1 / 4)}{4 A}=\frac{1}{4 \times 4}\left(\rho \frac{l}{A}\right)\) = \(\frac { R}{ 16}\) (∵ R = ρ\(\frac { l}{ A’}\))
Thus, the new resistance is \(\frac { R}{ 16}\) of the original resistance.

(3) Through which of the following two wires, does the electric current flow more easily?
(a) A thick wire
(b) a thin wire of the same material and of the same length when connected to the same source. State the reason.
Answer:
The thick wire because its resistance would be less compared to that of the thin wire.

(4) 400 J of heat is produced in 4 s in a 4 Q resistor. Find the potential difference across the resistor.
Answer:
Here, H = 400 J
∴ \(\frac { V²t }{ R }\) = 400
∴ V² = 400 x \(\frac { R }{ t }\) = 400 x \(\frac { 4 }{ 4 }\) = 400
∴ V = 20 volts

(5) What is the commercial unit of electrical energy?
Answer:
The kilowatt hour, i.e., kWh

(6) On what principle is an electric bulb based?
Answer:
Heating effect of current

(7) In a circuit, two resistors of resistances 5 Ω and 10 Ω are connected in series. Compare the current passing through the two resistors.
Answer:
In a series combination of resistors, the same current passes through all the resistors and it is same as the total current of the circuit.
Hence, here current will be the same in two resistors.
So, the ratio of the current will be 1:1.

(8) Write the relation between resistance R of the filament of a bulb, its power and a constant S voltage V applied across it.
Answer:
R = \(\frac { V² }{ P }\)

(9) Which of the following bulbs has more resistance?
(a) A 220 V, 100 W bulb
(b) a 220 V 60 W bulb.
Answer:
60 W bulb
Here, R \(\frac { 1 }{ p }\) (∵ as both the bulbs have the j same voltage rating.)

(10) Find the minimum resistance that can be made using five resistors, each of 5 Ω.
Answer:
By connecting given resistors in parallel, resistance 1 Ω is obtained which is the minimum.
R_p = \(\frac { R }{ n }\) = \(\frac { 5 Ω }{ 5 }\) = 1 Ω

(11) How does the resistance (R) of a wire depend upon its radius (r)?
Answer:
As R ∝ \(\frac{1}{A} \propto \frac{1}{\pi r^2}\) (∵A = πr²)
∴ R ∝ \(\frac { 1 }{ r² }\) (∵π = constant)

(12) An ammeter has a range (0 – 3A) and there are 30 divisions on its scale. Calculate the least count of the ammeter.
Answer:
Here, range of ammeter = 3 ampere
(i.e., The maximum current that can be measured by the given ammeter is 3A.)
No. of divisions on scale of ammeter = 30
The least count of the ammeter
= \(\frac{\text { Range of the ammeter }}{\text { Total no. of divisions }}\)
= \(\frac { 3 A }{ 30 }\)
= 0.1 A
(i.e., Minimum current that can be accurately measured by a given ammeter is 0.1 A.)

(13) In a voltmeter there are 20 divisions between 0 mark and 0.5 V mark. Calculate the least count of the voltmeter.
Answer:
Range of voltmeter = 0.5 V
No. of divisions = 20
∴The least count of the voltmeter
= \(\frac{\text { Range }}{\text { Total no. of divisions }}\)
= \(\frac { 0.5 V }{ 20 }\)
= 0.025 V

(14) To verify the Ohm’s law a circuit diagram was drawn by a student as shown below:

What do K, L, M, N stand for?
Answer:
K = voltmeter, L = rheostat, M = ammeter and N = plug key

(15) Four students connect 4 cells of 1.5 V each to get a battery of voltage 6 V. State the incorrect connection / connections. Justify your answer.

Answer:
A, B and C are incorrect connections (D is correct).
Because for a proper series connection of four cells, each of 1.5 V to obtain a battery of 6 V, the negative terminal of each cell should be connected to the positive terminal of the next cell or the positive terminal of each cell should be connected to the negative terminal of the next cell (connection D).

(16) Which of the following statements is correct?
(a) one volt is one joule per ampere.
(b) one volt is one joule per coulomb.
Answer:
(b) one volt is one joule per coulomb.

(17) Keeping the resistance constant, the potential difference applied across the ends of a component is halved. How does the current change?
Answer:
The current becomes half the initial current.

(18) Keeping the potential difference constant, the resistance of a circuit is halved. How does the current change?
Answer:
The current becomes double the initial S current.

(19) A potential difference of 10 V is needed i to make a current of 0.02 A flow through a wire. What potential difference is needed to make a current of 250 mA to flow through the same wire?
Answer:
According to the Ohm’s law,
R = \(\frac { V }{ I }\)
So, R = \(\frac { 10 }{ 0.02 }\)
= 500 Ω
Now, to make a current of
250 mA = 250 x 10^-3A to flow through the ; same wire, the required potential difference is
V = IR = 250 x 10^-3 x 500 = 125 V

(20) A current of 250 mA flows through a 4 kΩ resistor. What is the potential difference across the resistor?
Answer:
The potential difference across the resistor
V = IR
= 200 x 10^-3 x 4 x 10³ = 800 V

(21) The electrical resistivities of four materials ; A, B, C and D are given below:
A : 110 x 10^-8 Ω m
B : 1.0 x 10¹⁰ Ω m
C : 10.0 x 10^-8 Ω m
D : 2.3 x 10³ Ω m
Which material is a (a) good conductor (b) resistor (c) insulator (d) semi-conductor?
Answer:
(a) C
(b) A
(c) B
(d) D

(22) The equivalent resistance of a series combination of two resistors is 9 Ω and the equivalent resistance of a parallel combination of the same two resistors is 2Ω. Find the resistances of the resistors.
Answer:
Suppose two unknown resistances are x and y.
When the resistors are connected in parallel \(\frac { xy }{ x+y }\) = 2Ω and when they are connected in series x + y = 9 Ω.
So, \(\frac { xy }{ 9 }\) = 2 ∴ xy = 18 Ω
Now,
From x + y = 9, y = 9 – x
∴ x(9 – x) = 18
∴ 9x – x² = 18
∴ x² – 9x + 18 = 0
∴ x² – 6x – 3x + 18 = 0
∴ x (x – 6) – 3 (x – 6) = 0
∴ (x – 3) (x – 6) = 0
∴ x = 3 Ω or x = 6 Ω
Hence y = 9 – x = 9 – 3 = 6 Ω or y = 9 – 6 = 3 Ω
Thus, x = 3 Ω and y = 6 Ω or x = 6Ω and y = 3 Ω.

(23) An electric lamp is labelled 12 V, 36 W. This indicate that it should be used with a 12 V supply. What other information does the label provide?
Answer:
The electric lamp consumes electric energy at the rate of 36 J/s.

(24) Name two devices whose working is based on the heating effect of electric current.
Answer:
An electric iron, electric toaster

(25) Name the gases which are filled into the filament-type electric light bulbs.
Answer:
Argon, nitrogen

(26) Why are the filament-type electric light bulbs not power efficient?
Answer:
When electric power is supplied to the filament-type electric light bulb, most of the electric power consumed by the filament appears as heat (due to which the bulb becomes hot), only a small amount of electric power is converted into light. So, the filament-type electric light bulbs are not power efficient.
[Note : Tube-lights are much more power efficient because they have no filaments.]

(27) Under what conditions is the Ohm’s law applicable?
Answer:
The Ohm’s law is applicable when the physical conditions like temperature, pressure, etc. of a conductor do not change when a potential difference is applied across it.

(28) Why is Nichrome used as a heating element?
Answer:
Nichrome (alloy) has high resistivity and high melting point. Moreover, it does not react with air when it is red-hot (800 °C).

(29) Why are Constantan and Manganin used for making standard resistors?
Answer:
The resistivity of Constantan and Manganin is moderate and almost independent of temperature.
Hence, these materials are used for making standard resistors.

(30) Why is lead-tin alloy used for making a fuse?
Answer:
Lead-tin alloy has low melting point. Hence it is used for making a fuse.

(31) What is the difference between a resistor and resistance?
Answer:
A resistor is a component whereas resistance is its property due to which it opposes the flow of electrons through it.

(32) What do you mean by the term load in an electric circuit?
Answer:
Electric lamps, heaters, air conditioners, motors and other devices which work on electricity are called loads because they consume electric energy.

(33) How does the current divide itself in a parallel combination of resistors?
Answer:
In a parallel combination of resistors, the current divides in the inverse ratio of the resistances.

(34) How does the potential difference divide itself in a series combination of resistors?
Answer:
In a series combination of resistors, the potential difference across any of the resistors is directly proportional to its resistance.

(35) How is heat produced in a conductor by an electric current?
Answer:
Heat produced in a conductor by an electric current is due to collisions of free electrons with the ions and atoms in the conductor.

(36) If a number of bulbs of different wattages? are joined in parallel with a voltage source, which s bulb will glow with maximum brightness?
Answer:
The bulb with highest wattage (here, s lowest resistance) will glow with maximum brightness as P = \(\frac { V² }{ R }\) and here P ∝ \(\frac { 1 }{ R }\).

(37) Which bulb will glow with maximum brightness in case bulbs of different wattages are : joined in series with a voltage source?
Answer:
The bulb with highest wattage (here S highest resistance) will glow with maximum brightness as P = I²R and here P ∝ R.

(38) What can you say about the resistance s of an ammeter?
Answer:
The resistance of an ammeter should s be very low, ideally zero.

(39) What can you say about the resistance ; of a voltmeter?
Answer:
The resistance of a voltmeter should be very high, ideally infinite.

(40) How does the resistance of a metallic wire depend on its temperature?
Answer:
The resistance of a metallic wire increases with temperature.

(41) Two wires have the same length, same s radius but one of them is made of copper and l the other is made of iron. Which will have more resistance?
Answer:
As resistance R = ρ\(\frac { 1 }{ A }\) and resistivity ρ for iron is more than that for copper, the iron wire will have more resistance.

(42) Name a substance whose resistance decreases with temperature.
Answer:
Germanium (a semi-conductor)

(43) Name a substance whose resistance almost? remains unchanged with a change in temperature.
Answer:
Manganin (an alloy of Cu, Mn and Ni)

(44) Distinguish between the kilowatt and the kilowatt hour.
Answer:
The kilowatt (kW) is a unit of power and the kilowatt hour (kWh) is a unit of electric energy. .
1 kWh = 1 kW x 1 h

(45) Name two characteristics of a heater coil.
Answer:
A heater coil should have (i) high resistivity and (ii) high melting point.

(46) The power-voltage rating of an electric appliance is 100W-250V What does it signify?
Answer:
The electric appliance consumes a power of 100 W (i.e., an electric energy of 100 J per second) when connected to a 250 V electric supply.

(47) Why is much less heat generated in long electric cables than in the filament of an electric bulb?
Answer:
Electric cables are made of thick copper i.e., their area of cross-section is large, hence they have much less resistance as compared to the thin tungsten filament of an electric bulb.

(48) How much energy is consumed by 2 kW AC when used for 2 hour?
Answer:
Electric energy E = P x t
= 2 kW x 2 hour = 4 kWh
Where, 1 kWh = 3.6 x 10⁶ J

(49) A wire of resistivity p is pulled to double its length. What will be its new resistivity?
Answer:
Resistivity of wire remains the same as resistivity p depends on the nature of material and temperature.

(50) How does the resistance of an ohmic < conductor depend on the applied voltage?
Answer:
Resistance R is a constant, so it does not depend upon the applied voltage.

(51) What causes the potential difference between the two terminals of a cell?
Answer:
Chemical reactions taking place within a cell result in excess of electrons at the one terminal and deficiency of electrons at the other terminal.

(52) Name and define the smallest commercial unit of electricity.
Answer:
The smallest commercial unit of electricity is the watt-hour (Wh).
It is defined as the amount of electric energy consumed by an electrical device of power rating 1 W in one hour.

(53) If the current I through a resistor is increased by 100 % (assume that the temperature of the resistor remains unchanged), find the percentage increase in power dissipated.
Answer:
Power dissipated P = I²R
Current after increased by 100% = I’
= I + \(\frac { 100 I }{ 100 }\)
= 2 I
So, new power P’ = I’²R = (2I)²R = 4I²R
∴ Percentage increase in power dissipation
= \(\frac{P^{\prime}-P}{P}\) x 100 %
= \(\frac{4 I^2 R-I^2 R}{I^2 R}\) x 100 %
= \(\frac{I^2 R(4-1)}{I^2 R}\) x 100 %
= 3 x 100%
= 300 %

Value Based Questions With Answers

Question 1.
Medha observed that the tubelights in the corridor of her school were always switched on the whole day. She brought the matter to the notice of her class teacher who talked to the Principal about it. The Principal took immediate action.

1. Medha helped this way to reduce air pollution. Explain how.
2. What values do you learn from Medha in this episode?
3. What steps can the school take to get electricity consumption reduced?

Answer:

1. Power / Electricity production involves burning of fossil fuel. Electricity saved is fuel saved, less fuel burnt means less air pollution.
2. Courage, appreciation and protection of environment.
3. (i) Students should switch off the lights while going out of their class, (ii) they should not waste water as it also involves the use of electricity many a times.

Question 2.
Shalini is a student of class X. Her mother was preparing tea in an old electric kettle having metal case. When she switched on the electric kettle, she got a severe electric shock. Shalini put off the main switch quickly and found that the connecting cord was torn, where her mother touched the metal case of the kettle. She also found that the red and black wires of the connecting cord were firmly connected to the two lower terminals of the power plug but S the green wire of the cord was not connected to the upper terminal of the plug.

Shalini replaced the torn connecting cord and also connected the three wires of the cord firmly to the power plug terminals.

On the basis of the above passage, answer the following questions :

1. Why did Shalini switch off the main switch quickly?
2. Which wire red, black or green, touched the metal case of electric kettle when Shalini’s s mother got electric shock?
3. What values are displayed by Shalini in this incident?

Answer:

1. Shalini switched off the main switch to cut-off the electricity supply to the faulty s’ kettle in order to save her mother.
2. Red wire which is at high potential of 220 V was touching the metal case of electric kettle.
3. The values displayed by Shalini are :
   • • Presence of mind.
     • Concern for her mother.
     • Knowledge of household wiring and daily life activities.

Question 3.
Bharat was doing an experiment by using an ammeter. Suddenly, it fell from his hand and broke. He was afraid, that he might be scolded and threaten by his teacher. His classmate advised him not to tell the teacher, but he refused and told his teacher. On listening to him patiently, the teacher did not scold him and threaten as it was just an accident and used the opportunity to show the internal structure of the ammeter to the whole class.

On the basis of above passage, answer the following questions :

1. What values do you learn from Bharat?
2. What is the use of ammeter? How is it connected in the circuit?
3. State the aim of any one experiment, where Bharat could have used the ammeter.

Answer:

1. The values learnt from Bharat are honesty, confidence and courage.
2. An ammeter is used to measure the electric current flowing in a circuit. It is always connected in series in a circuit.
3. Bharat could have used the ammeter to verify the Ohm’s law.

Question 4.
Mitali’s mother was cooking in the kitchen for guests. Mitali saw her mother had plugged in microwave, hot plate and food processor on the same plug point. She immediately switched off the plug and removed all the plugs and re-plugged them in separate individual plugs.

1. What happens when we use too many electrical devices plugged in one power point?
2. What is the power of a device?
3. What value did Mitali display in the above act?

Answer:

1. Plugging too many devices in one power point causes overloading which can lead to electrical fire.
2. The power of an electrical device is the amount of electric energy used by it per unit time.
3. Mitali showed the values of awareness and responsibility.

Question 5.
Vishva noticed in a dhaba around 50 bulbs, each of 100 W all were glowing. She calculated the cost of electricity consumed in one hour and told the dhaba owner to reduce the expenses and at the same time save electricity by using CFL bulbs instead of ordinary filament-type bulbs.
(1) What would be the cost of electric energy if 50 bulbs, each of 100 W, are used for one hour? 1 unit costs ₹ 5.
(2) What is a CFL?
(3) What value did Vishva display in the above case?
Answer:
(1) The cost of electricity consumed when 50 bulbs are used for 1 hour
= (number of units consumed) x ₹ 5 per unit
= (50 x \(\frac { 100 }{ 1000 }\) kWh x 1 h) x \(\frac { ₹ 5 }{ 1 unit }\)
= (5 k Wh) x \(\frac { ₹ 5 }{ 1 unit }\)
= ₹ 25

(2) A CFL is a compact fluorescent lamp.

(3) Vishva displayed responsible behaviour, awareness as a citizen, critical thinking and analysis.

Practical Skill Based Questions With Answers

Question 1.
The scales of an ammeter and a voltmeter are shown below:

(1) What is the range of the ammeter and the range of the voltmeter?
(2) Find the least count of the ammeter and the voltmeter.
Answer:
(1) The range of the ammeter is 6 A and the range of the voltmeter is 1.5 V.

(2) The least count of the ammeter

Question 2.
See the figure given below and find the readings of ideal ammeter and ideal voltmeter. (There is no zero error.)

Answer:
The reading of the ammeter = 1.15 A. The value of 1 division on the scale of the ammeter (the least count) is \(\frac { 1.5 }{ 30 }\) = 0.05 A and its pointer shows 23 divisions on its scale. Hence, the ammeter reading = 23 x 0.05 A = 1.15 A.
The reading of the voltmeter = 2.2 V
The value of 1 division on the scale of the voltmeter (the least count) is \(\frac { 3 }{ 15 }\) = 0.2 V and its pointer shows 11 divisions on its scale. Hence the voltmeter reading 11 x 0.2 = 2.2V

Question 3.
In a given ammeter, a student observes that the needle indicates 17 divisions in the ammeter when performing an experiment to verify Ohm’s law. If the ammeter has 10 divisions between 0 and 0.5 A, then what is the value of 17 divisions?
Answer:
Since the ammeter has 10 divisions between 0 and 0.5 A, its least count or Vale of 1 division = \(\frac { 0.5A}{ 10 }\) = 0.5 A
Therefore, the value of 17 divisions
= 17 (0.05 A) = 0.85 A

Question 4.
Four resistors, each of 10 Ω, are connected to form a square as shown in the given figure. Find the equivalent resistance between the opposite corner A and C and between two points on any one side (AB).

Answer:
(i) Resistance in the path
ADC = 10 Ω + 10 Ω = 20 Ω
Resistance in the path
ABC = 10 Ω + 10 Ω = 20 Ω
Now, \(\frac{1}{R_{\mathrm{AC}}}=\frac{1}{20}+\frac{1}{20}=\frac{1}{10}\)
∴Equivalent resistance,
R_AC = 10 Ω

(ii) Resistance in the path ADCB
= 10 Ω + 10 Ω + 10 Ω = 30 Ω.
The resistance of 30 Ω is in parallel with AB (= 10 Ω).
Now, \(\frac{1}{R_{\mathrm{AB}}}=\frac{1}{30}+\frac{1}{10}\)
= \(\frac{1+3}{30}=\frac{4}{30}\)
∴ Equivalent resistance,
R_AB = \(\frac { 30 }{ 4 }\) = 7.5 Ω

Question 5.
In the circuit shown in figure given below and find the current recorded by the ammeter (A).

Answer:
Since resistance, AC = 30 Ω and resistances CB = 30 Ω. resistance in the path ACB = 30 Ω + 30 Ω = 60 Ω.
Further, 60 Ω (in the path ACB) and 20 Ω (in the path AB) are in parallel.
Hence, effective resistance (R) between A and B is given by
\(\frac{1}{R}=\frac{1}{60}+\frac{1}{20}=\frac{1+3}{60}=\frac{4}{60}=\frac{1}{15}\)
∴ R = 15 Ω
∴Current I = \(\frac { 7.5V }{ 15Ω }\) = 0.5 A
This is the current recorded by the ammeter.

Question 6.
Read the following information:
(1) The resistivity of copper is lower than that of aluminium which in turn is lower than that of constantan.
(2) Six wires labelled as A, B, C, D, E and F have been designed as per the following parameters :

Wire	Length	Diameter	Material	Resistance
A	l	2d	Aluminium	RA
B	2l	d/2	Constantan	RB
C	3l	d/2	Constantan	Rc
D	l/2	3d	Copper	RD
E	2l	2d	Aluminium	RE
F	l/2	4 d	Copper	RF

Answer the following questions using the above data :
(1) Which of the wires has maximum resistance and why?
(2) Which of the wires has minimum resistance and why?
(3) Arrange R_A, R_B and R_C in ascending order of their values. Justify your answer.
Answer:
(1) The wire C has maximum resistance because it has maximum length, least thickness and highest resistivity.

(2) The wire F has the minimum resistance, since it has least length, maximum thickness and least resistivity. (Using, R = ρ\(\frac { l }{ A }\))

(3) R_C > R_E > R_A
(Using relation, R = ρ\(\frac { l }{ A }\) and comparision)

Question 7.
n resistors, each of resistance R are first connected in series and then in parallel. What is the ratio of the total effective resistance of the circuit in the series to the parallel combination?
Answer:
In the series combination, R_s = nR
In the parallel combination, R_p = \(\frac { R }{ n }\)
∴ \(\frac{R_{\mathrm{s}}}{R_{\mathrm{p}}}=\frac{n R}{R / n}\) = n²

Question 8.
Find out the readings of ammeter and voltmeter in the circuit given below:

Answer:
Equivalent resistance R = (2 + 3 + 3 + 4)Ω
= 12 Ω
Total current drawn = Ammeter reading
= \(\frac { V }{ R }\)
= \(\frac { 6 }{ 12 }\) = 0.5 A
Voltmeter reading = IR₁ = 0.5 x 2 = 1 V

Question 9.
In the given circuit diagram, calculate :
(1) the value of current through each resistor
(2) the total current in the circuit
(3) the total effective resistance of the circuit.

Answer:

Question 10.
Show four different ways in which three resistors of Y ohm, each may be connected in a circuit. In which case is the equivalent resistance of the combination :
(1) Maximum?
(2) Minimum?
Answer:

(1) Circuit (a) has maximum resistance

(2) Circuit (b) has minimum resistance

Question 11.
Find the current drawn from the battery by the network of four resistors shown in the figure.

Answer:
Two combinations of 3V two parallel resistors of 10 Ω each are connected in series.

Question 12.
Find the equivalent resistance across the ends A and B of this circuit.
Answer:

\(\frac{1}{R_{1,2}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}=\frac{1}{2}+\frac{1}{2}=\frac{2}{2}\) = 1
∴ R_1,2 = 1 Ω
Similarly R_3,4 = 1 Ω
R_5,6 = 1 Ω
R_7,8 = 1 Ω
Now R_1,2 and R_3,4 are connected in series
R_1,2,3,4 = R_1,2 + R_3,4 = 1 + 1 = 2Ω
Also, R_5,6 and R_7,8 are connected in series
R_5,6,7,8 = R_5,6 + R_7,8 = 1 + 1 = 2Ω
Now, equivalent resistance
\(\frac{1}{R_{\mathrm{eq}}}=\frac{1}{R_{1,2,3,4}}+\frac{1}{R_{5,6,7,8}}\)
= \(\frac{1}{2}+\frac{1}{2}=\frac{2}{2}\) = 1
∴ R_eq = 1 Ω

Question 13.
Five resistors are connected in a circuit as shown. Find the ammeter reading when the circuit is closed.

Answer:
Let the resistance between the points B and D be x.
∴ x = \(\frac{3 \Omega \times 6 \Omega}{3 \Omega+6 \Omega}\)
Now, the resistance of the entire circuit is
R = 0.5 Ω + x + 0.5 Ω
= 0.5 Ω + 2.0 Ω + 0.5 Ω
= 3.0 Ω
∴ Ammeter reading = \(\frac { 3 V }{ 3 Ω }\) = 1.0 A.

Question 14.
Draw a diagram of an electric circuit containing a cell, a key, an ammeter, a resistor of 2 Ω in series with a combination of two resistors (4 Ω each) in parallel and a voltmeter across the parallel combination.
Will the potential difference across the 2 Ω resistor be the same as that across the parallel combination of 4 Ω resistors? Give the reason.
Answer:
If R_p is the effective resistance of two resistors of 4 Ω each in parallel, then
\(\frac{1}{R_{\mathrm{p}}}=\frac{1}{4}+\frac{1}{4}=\frac{2}{4}=\frac{1}{2}\)
∴ R_p = 2 Ω

Since, the combined parallel resistance is also 2 Ω, the potential difference across 2 Ω resistor will be the same as that across the parallel combination of two 4 Ω resistors.

Question 15.
A current of 1A flows in a series circuit containing an electric lamp and a conductor of 5 Ω connected to a 10 V battery. Calculate the resistance of the electric lamp.

Now if a resistance 10 Ω is connected in parallel with this series combination, what change (if any) in current flowing through 5 Ω conductor and potential difference across the lamp will take place Give the reason.
Answer:

As, I = \(\frac{E}{R_1+R_2}\)
1 = \(\frac { 10 }{ x+5 }\)
or
∴ x = 5 Ω is the resistance of the lamp.
When a resistor of resistance 10 Ω is connected in parallel with x + 5 = 10 Ω, the total resistance R_p of the arrangement is given by,
\(\frac { 10 }{ x+5 }\)
= \(\frac { 1 }{ 5 }\)
∴ R_p = 5 Ω
∴ The current in circuit = \(\frac{E}{R_{\mathrm{p}}}\)
= \(\frac { 10 }{ 5 }\)
= 2 A
This current (2 A) divides eΩually between 10 Ω and (resistance of lamp + 5 Ω).

∴ The current through the lamp will be again 1 A, i.e., it remains the same.
The potential difference across the lamp will be 1 × x = 1 x 5 = 5V.
Therefore, the potential difference across the lamp will remain the same.

Memory Map:

Students must go through these JAC Class 10 Science Notes Chapter 11 Human Eye and Colourful World to get a clear insight into all the important concepts.

JAC Board Class 10 Science Notes Chapter 11 Human Eye and Colourful World

→ Human eye (eyeball) : The human eye is one of the most valuable and sensitive sense organs in our body. It enables us to see the wonderful world and colours around us. The human eye is like a camera. The eyeball is approximately spherical in shape with a diameter of about 2.3 cm.

The main parts of the human eye are as follows:

• Cornea
• Iris
• Pupil
• Crystalline lens
• Ciliary muscles
• Retina
• Optic nerves
• Aqueous humour and
• Vitreous humour

→ The ability of the eye lens to adjust its focal length, so that image of a nearby as well as distant objects can be focussed on the retina and hence seen comfortably and distinctly is called the power of accommodation of the eye.

→ The minimum distance at which an object can be seen most distinctly without strain is called the least distance of distinct vision or the near point of the human eye. For a young adult with normal vision, the near point is about 25 cm.

→ The farthest point up to which the eye can see an object clearly is called the far point of the eye. It is infinity for a normal eye.

→ A person with normal vision can see objects clearly that are between 25 cm and infinity from the eye.
Ciliary muscles hold the eye lens in position and help in changing (modifying) the curvature of the eye lens and hence the focal length of the eye lens.

→ Defects of vision and their correction:
(i) Myopia or near-sightedness: A person with myopia can see nearby objects clearly but cannot see distant objects distinctly. This defect may arise due to (1) excessive curvature of the eye lens or (2) elongation of the eyeball. This defect is corrected by using a concare lens of suitable power.

(ii) Hypermetropia or far-sightedness : A person with hypermetropia can see distant objects clearly but cannot see nearby objects distinctly. This defect arises due to (1) the focal length of the eye lens is increased due to least curvature of the eye lens, or (2) the length of the eyeball is shortened (becomes shorter than normal). This defect is corrected by using a convex lens of suitable power.

(iii) Presbyopia (also called old age hyper-metropia) : Presbyopia is the defect of vision in which aged people find it difficult to see the nearby objects comfortably and distinctly without spectacles.

It arises due to the gradual weakening of the ciliary muscles and diminishing flexibility of the eye lens. This defect can be corrected by using a convex lens of suitable power. Sometimes, a person may suffer from both myopia and hypermetropia. Such persons have to use bifocal lenses.

(4) Cataract: The crystalline lens of people at old age becomes milky and cloudy. This condition is called cataract. It is possible to restore vision through a cataract surgery.

→ Refraction of light through a prism: When light is refracted through a triangular glass prism, the emergent ray makes an angle with the incident ray. This angle is called the angle of deviation. It depends on the angle of incidence, the refractive index of the glass and the angle of the prism.

→ Dispersion of light: The splitting of light into its component colours is called dispersion. The phenomenon of a splitting of white light into its seven constituent colours is called dispersion of white light.

Prism disperses white light into its constituent colours. The sequence of colour from bottom to top is violet, indigo, blue, green, yellow, orange and red. (Remember: vibgyor)

The band of the coloured components of a light beam is called its spectrum. The band of seven colours obtained from the splitting of white light is called spectrum of white light.

→ Reason for dispersion of light: Actually white light is composed of seven colours as VIBGYOR. Now different colours of white light have different wavelengths. They travel with the same speed in vacuum and air but in any other medium they travel with different speeds.

The absolute refractive index of a medium is n_m = \(\frac { c }{ v }\) As \(v_{\text {violet }}<v_{\text {red }}, n_{\text {violet }}>n_{\text {red }}\). Hence, the violet light bends the most while the red light bends the least.

As the refractive index n of glass of prism for different colours is different, they deviate through different angles with respect to incident ray on passing through prism.

→ Rainbow: A rainbow is a natural spectrum appearing in the sky after a rain shower. Rainbow is caused by dispersion of sunlight on refraction by tiny water droplets, present in the atmosphere. It is always formed in the direction opposite to that of the Sun. In this case there is dispersion, internal reflection and refraction of light.

→ Atmospheric refraction : Atmospheric refraction is the phenomenon of bending of light passing through the earth’s atmosphere.

Some phenomena based on atmospheric refraction are :

• Twinkling of stars
• Advanced sunrise
• Delayed sunset
• The stars seem higher than they actually are (i.e., the displacement of stars).
• The Sun appears oval (or flattened) at sunrise and sunset, but appears circular at noon, (i.e., the apparent change in the shape of the sun)

→ Scattering of light: The deflection of light by minute particles and molecules / atoms in all directions is known as scattering of light. The amount of scattering (i.e., extent of deflection) of light depends on the frequency (colour) of light and the size of the particles responsible for scattering.

Very fine particles scatter mainly blue light. Bigger particles scatter light of longer wavelength. If the scattering particles are very large, the scattered light appears white as light of all wavelengths in the visible region is scattered.

Some examples of scattering of light are:

• Tyndall effect
• Blue colour of clear sky
• The signal lights for danger are red in colour.
• Reddish colour of the Sun at sunrise and sunset.
• Reddish appearance of the full moon at the time of rising and setting.

Students must go through these JAC Class 10 Science Notes Chapter 1 Chemical Reactions and Equations to get a clear insight into all the important concepts.

JAC Board Class 10 Science Notes Chapter 1 Chemical Reactions and Equations

→ Chemical reactions are observed in daily life such as spoiling of milk in summer, rusting of iron, formation of glucose by photosynthesis, digestion of food, etc.

→ In balanced chemical equation, the number of atoms of each element taking part in the reaction remains the same before and after the reaction.

→ In combination reaction, two or more substances combine to form a single new substance.

→ In decomposition reaction, a single substance breaks down to form two or more substances.

→ A reaction in which heat is absorbed during the formation of product is called an endothermic reaction.

→ A reaction in which heat is released during the formation of product is called an exothermic reaction.

→ In displacement reaction, more reactive element or a substance displaces the less reactive element or a substance from its solution.

→ In double displacement reaction, two different atoms or ions get exchanged.

→ Salt obtained in precipitation reaction is insoluble in water.

→ In an oxidation reaction, a substance gains oxygen or loses hydrogen.

→ In a reduction reaction, a substance gains hydrogen or loses oxygen.

→ Oxidising agent gives oxygen or receives hydrogen.

→ Reducing agent gives hydrogen or receives oxygen.

→ Oxidising agent undergoes reduction and reducing agent undergoes oxidation.

→ Metal corrosion: A reaction in which a surface of metal is affected by oxygen, water, chemical and atmospheric gases is called corrosion of metal or corrosion.

→ Rancidity: The food materials containing oils and fats when exposed to air for a long time, undergo oxidation changing their smell and taste. This is called rancidity.

Students must go through these JAC Class 10 Science Notes Chapter 15 Our Environment to get a clear insight into all the important concepts.

JAC Board Class 10 Science Notes Chapter 15 Our Environment

→ Environment: It is the sum total of all external conditions and influences that affect the life and development of an organism, i.e., the environment includes all physical or abiotic and biological factors. All the factors of environment are affecting the organisms.

→ Ecosystem: A system formed by an interaction between biotic environment is components and the physical called an ecosystem.

→ Food chain and food web: Living organisms of an ecosystem depend on each other for their food requirement and form a chain. This is termed as food chain.

• A food chain describes unidirectional flow of energy and cyclic flow of materials in an ecosystem.
• Each ecosystem has its own specific food chain. The individuals involved in one food chain are linked with food chains of other ecosystem and forms a complex net which is termed as a food web.

→ Trophic levels: Each step in the food chain constitutes a trophic level.

• There are generally 3-4 trophic levels in food chain.
• Sun is the energy source for any food chain.
• Producers constitute 1st trophic level in a food chain and they are the entrance for solar energy in an ecosystem.

→ Biological magnification : A progressive increase in the concentration of non- biodegrable substances in organisms at each successive trophic level in known as biological magnification.

→ Ozone layer: Ozone at the higher levels of the atmosphere (stratosphere) is a product of UV radiation acting on oxygen (Oa) molecule.

• Ozone forms shield surrounding the earth that protect against harmful UV radiation from the sun.

→ Ozone depletion : An event of dropping sharply in the amount of ozone in the atmosphere is known as ozone depletion.

• CFCs – Chlorofluorocarbons used in refrige-rators and air-conditioners is responsible for ozone depletion.

→ Waste: Unwanted, unusable items, remains and other products of household garbage are called waste.

The disposal of the waste generated by us is causing serious environmental problems.

→ Household waste management: Each person in urban areas produces 500grams of garbage everyday.

• Such wastes can be a source of extra income when properly managed. Use of reusable and rechargeable items, proper disposal of wastes and prevents the use of plastic, polythene.

Jharkhand Board JAC Class 10 Maths Solutions Chapter 12 वृतों से संबंधित क्षेत्रफल Ex 12.1 Textbook Exercise Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Maths Solutions Chapter 12 वृतों से संबंधित क्षेत्रफल Exercise 12.1

(जब तक अन्यथा न कहा जाए, का प्रयोग कीजिए ।)

प्रश्न 1.
दो वृत्तों की त्रिज्याएँ क्रमशः 19 सेमी और 9 सेमी हैं। उस वृत्त की त्रिज्या ज्ञात कीजिए जिसकी परिधि इन दोनों वृत्तों की परिधियों के योग के बराबर है।
हल :
दिया है पहले वृत्त की त्रिज्या (r₁) = 19 सेमी
∴ पहले वृत्त की परिधि = 2πr₁
= 2πr₁
= 2π × 19 = 38π सेमी
और दूसरे वृत्त की त्रिज्या (r₂) = 9 सेमी
∴ दूसरे वृत्त की परिधि = 2πr₂
= 2π × 9 = 18π सेमी
∴ दोनों वृत्तों की परिधियों का योग
= (38π + 18π)
= 56π सेमी
माना कि तीसरे वाँछित वृत्त की त्रिज्या r सेमी है।
प्रश्नानुसार,
वांछित वृत्त की परिधि = दोनों वृत्तों की परिधियों का योग
2πr = 56π
∴ r = \(\frac {56π}{2π}\) = 28 सेमी
अतः अभीष्ट वृत्त की त्रिज्या = 28 सेमी

प्रश्न 2.
दो वृत्तों की त्रिज्याएँ क्रमशः 8 सेमी और 6 सेमी हैं। उस वृत्त की त्रिज्या ज्ञात कीजिए जिसका क्षेत्रफल इन दोनों वृत्तों के क्षेत्रफलों के योग के बराबर है।
हल :
दिया है
पहले वृत्त की त्रिज्या (r₁) = 8 सेमी
∴ पहले वृत्त का क्षेत्रफल = πr₁²
= π × 8 × 8
= 64π वर्ग सेमी
और दूसरे वृत्त की त्रिज्या (r₂) = 6 सेमी
दूसरे वृत्त का क्षेत्रफल = πr₁²
∴ दोनों वृत्तों के क्षेत्रफलों का योग
= (64π + 36π)
= 100π वर्ग सेमी
माना कि तीसरे वाँछित वृत्त की त्रिज्या r सेमी है।
प्रश्नानुसार,
वाँछित वृत्त का क्षेत्रफल = दोनों वृत्तों का क्षेत्रफल
πr² = 100π
⇒ r² = 100
∴ r = \(\sqrt{100}\)
⇒ r = 10 सेमी
अतः अभीष्ट वृत्त की त्रिज्या = 10 सेमी

प्रश्न 3.
दी गई आकृति एक तीरंदाजी लक्ष्य को दर्शाती है, जिसमें केन्द्र से बाहर की ओर पाँच क्षेत्र GOLD, RED, BLUE, BLACK और WHITE चिह्नित हैं, जिनसे अंक अर्जित किए जा सकते हैं। GOLD अंक वाले क्षेत्र का व्यास 21 सेमी है तथा प्रत्येक अन्य पट्टी 10.5 सेमी चौड़ी है। अंक प्राप्त कराने वाले इन पाँचों क्षेत्रों में से प्रत्येक का क्षेत्रफल ज्ञात कीजिए।

हल :
सबसे पहले GOLD क्षेत्र का व्यास = 21 सेमी
GOLD क्षेत्र की त्रिज्या (r₁) = \(\frac {21}{2}\) = 10.5 सेमी
∴ GOLD क्षेत्र का क्षेत्रफल = πr₁²
= \(\frac {22}{7}\) × 10.5 × 10.5 = 346.5 सेमी²
और अगली प्रत्येक पट्टी की चौड़ाई = 10.5 सेमी
तीरंदाजी के पाँच क्षेत्रों का क्रम = GOLD, RED, BLUE, BLACK, WHITE
∴ RED क्षेत्र की भीतरी त्रिज्या (r₁) = 10.5 सेमी
तब बाहरी त्रिज्या r₂ = r₁ + 10.5
= 10.5 + 10.5 = 21.0 सेमी
तब BLUE क्षेत्र की भीतरी त्रिज्या (r₂) = 21.0 सेमी
तथा बाहरी त्रिज्या r₃ = r₂ + 10.5 सेमी
= 21.0 + 10.5 = 31.5 सेमी
तब BLACK क्षेत्र की भीतरी त्रिज्या (r₃)
= 31.5 सेमी
तथा बाहरी त्रिज्या = r₄ = r₃ + 10.5 सेमी
= 31.5 + 10.5 = 42.0 सेमी
तब WHITE क्षेत्र की भीतरी त्रिज्या (r₄)
= 42.0 सेमी
तथा बाहरी त्रिज्या r₅ = r₄ + 10.5 सेमी
= 42.0 + 10.5 = 32.5 सेमी
∵ क्षेत्र वलयाकार हैं :
∴ RED क्षेत्र का क्षेत्रफल = πr₂² – πr₁²
= π[r²₂ – r₁²]
= π[(21)² – (10.5)²]
= \(\frac {22}{7}\) [441 – 110.25]
= \(\frac {22}{7}\) × 330.75 = \(\frac {7276.5}{7}\)
= 1039.5 सेमी²
BLUE क्षेत्र का क्षेत्रफल = πr₃² – πr₂²
= π[r₃² – r₂²]
= π[(31.5)² – (21)²]
= π(992.25 – 441)
= \(\frac {22}{7}\) × 551.25
= \(\frac {12127.5}{7}\)
= 1732.5 सेमी²
BLACK क्षेत्र का क्षेत्रफल = πr₄² – πr₃²
= π [(42)² – (31.5)²]
= π [1764 – 992.25]
= \(\frac {22}{7}\) × 771.75
= \(\frac {16978.5}{7}\)
= 2425.5 सेमी²
WHITE क्षेत्र का क्षेत्रफल = πr₅² – πr₄²
= π (r₄² – r₃²)
= π[(r₅)² – (r₄)²)
= π [(52.5)² – (42)²]
= \(\frac {22}{7}\) [2756.25 – 1764]
= \(\frac {22}{7}\) × 992.25
= \(\frac {21829.5}{7}\)
= 3118.5 सेमी²

प्रश्न 4.
किसी कार के प्रत्येक पहिए का व्यास 80 सेमी है। यदि यह कार 66 किमी प्रति घण्टे की चाल से चल रही है, तो 10 मिनट में प्रत्येक पहिया कितने चक्कर लगाता है ?
हल :
दिया है : कार के पहिए का व्यास = 80 सेमी
कार के पहिए की परिधि = π × व्यास
= \(\frac {22}{7}\) × 80
= \(\frac {1760}{7}\) सेमी
कार की चाल = 66 किमी / घण्टा
= 66 × \(\frac {1000}{60}\) मीटर / मिनट
= 66 × \(\frac {1000}{60}\) × 100 सेमी / मिनट
= 110000 सेमी / मिनट
∴ 10 मिनट में तय की गई दूरी = 110000 × 10
= 1100000 सेमी
∴ चक्करों की संख्या

अतः कार के प्रत्येक पहिए द्वारा 10 मिनट में लगाए गए चक्करों की संख्या = 4375

प्रश्न 5.
निम्नलिखित में सही उत्तर चुनिए तथा अपने उत्तर का औचित्य दीजिए:
यदि एक वृत्त का परिमाप और क्षेत्रफल संख्यात्मक रूप से बराबर हैं, तो उस वृत्त की त्रिज्या है :
(A) 2 मात्रक
(B) मात्रक
(C) 4 मात्रक
(D) 7 मात्रक
हल :
वृत्त की परिधि = वृत्त का क्षेत्रफल
2πR = πR²
⇒ 2R = R²
∴ R = 2 मात्रक
अतः सही विकल्प A है

Jharkhand Board JAC Class 10 Science Important Questions Chapter 3 Metals and Non-metals Important Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Science Important Questions Chapter 3 Metals and Non-metals

Additional Questions and Answers

Question 1.
Give scientific reasons for the following statements:
(1) Hydrogen gas is not evolved when Al reacts with nitric acid.
Answer:
When Al reacts with nitric acid, hydrogen gas is not evolved because HNO₃ is a strong oxidising agent. It oxidises the H₂ produced with water and itself is reduced to any of the nitrogen oxide.

(2) Melting points and boiling points of ionic compounds are high.
Answer:
Melting and boiling points : A considerable large amount of energy is required to break the strong inter-ionic attraction. Hence, ionic compounds have high melting and boiling points.
For example,

Ionic compound	Melting point (K)	Boiling point (K)
NaCl	1074	1686
LiCl	887	1600
CaCl2	1045	1900
CaO	2850	3120
MgCl2	981	1685

(3) Ionic compounds are non-conductor in the solid state, but they conduct electricity in the molten state or in an aqueous solution.
Answer:
Conduction of electricity : The conduction of electricity through a solution involves the movement of charged particles. A solution of an ionic compound in water contains ions, which move to the opposite electrodes, when electricity is passed through the solution.

Ionic compounds in the solid state do not conduct electricity because the movement of ions in the solid is not possible due to their rigid structure. But, ionic compounds conduct electricity in the molten state. Since the electrostatic forces of attraction between the oppositely charged ions are overcome and free ions are obtained due to heat. As a result, these ions move freely and conduct electricity.

Question 2.
Explain : Roasting and Calcination
Answer:
(1) Roasting: In this method, the concen-trated sulphide ore is heated in presence of excess < of air for a long time. So metal sulphides ore oxidised to metal oxides and SO₂. This method is known as roasting.

(2) Calcination : The ore containing metal carbonate or metal hydroxide is heated strongly in absence of air to convert it into metal oxide after the removal of volatile impurities and hydrated water. This process is known as calcination.
For example,

Question 3.
Explain : Alloying of gold
Answer:
Pure gold (24 carats) is very soft and s so the jewellery or ornaments made from it do not resist much pressure. Even a little pressure s can change their shape. Moreover they cannot resist much of wear and tear caused by friction. So, gold is alloyed with other metals like copper and silver to make it hard. 22 carat gold means it contains 22 parts of gold and 2 parts copper or silver in 24 parts by weight of an alloy.

Question 4.
Distinguish between :
(1) Metals and non-metals on the basis of their physical properties.
Answer:

Metals	Non-metals
1. Metals are in solid form. (Exception: mercury and gallium)	1. Non-metals are in the solid, or gaseous form.
2. They are heavy in weight.	2. They are light in weight.
3. They	3. They are bad conductors of heat and electricity.
4. Metals have lustre.	4. Non-metals do not have lustre. (Exception: Graphite, Silicon, Phosphorus)
5. Generally, they have high melting points.	5. Generally, they have low melting points.
6. Many metals produce ringing sound.	6. Non-metals do not produce ringing sound.
7. They can be hammered into thin sheets and drawn into wires.	7. Non-metals cannot be hammered into sheets nor can be drawn into wires.

(2) Calcination and roasting
Answer:

Calcination	Roasting
1. The process in which carbonate ores are changed into oxides by heating strongly in limited air is called calcination.	1. The process in which sulphide ores are converted into oxides by heating strongly in the presence of excess air is called roasting.
2. CO2 gas is evolved.	2. SO2gas is evolved.
	3. 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2

Question 5.
Explain :
(a) Why copper is used to make taps, hot water tanks and not any other metal?
(b) What will happen, if iron nails are S’ kept in a solution containing copper sulphate?
(c) Write the balanced chemical equations S> for the following and balance it:
(i) Ca + H₂O →
(ii) Al + HCl →
(iii) Fe + H₂O →
Answer:
(a) Copper does not react with cold and hot water, nor It reacts with the steam of water. Moreover, it is cheap and easily available, hence, S it is used to make taps and hot water tanks.

(b) Wlien iron nails are kept in a copper sulphate solution, the blue colour of the solution c fades due to displacement of copper by iron.

(c)

• Ca + 2H₂O → Ca(OH)₂ + H₂(g)
• 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂(g)
• 3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂(g)

Question 6.
How will you prove that zinc is more reactive than copper?
Answer:
Take strips of zinc and copper and two test tubes with copper sulphate and zinc sulphate S solution. Add zinc strip in copper sulphate solution and copper strip in zinc sulphate solution.

Observation : In the test tube with zinc strip in copper sulphate solution shows that blue colour of copper sulphate solution fades. The other test tube will not show any change. This proves that zinc is more reactive than copper.

Question 7.
5 mL each of concentrated HCl and concentrated HNO₃ are taken in test tubes labelled as A and B while a mixture of concentrated HCl (15 mL) and concentrated HNO₃ (5 mL) is taken in test tube labelled as C. A small piece of metal is placed in each test tube. No change is observed in test tubes A and B, but metal got dissolved in test tube C. What would be the metal?
Answer:
Metal would be silver, gold or platinum.

Question 8.
The electronic configuration of three elements X, Y and Z are as follows:
X → 2, 8 Y → 2, 8, 6 Z → 2, 8, 1
Identify the metal and non-metal.
Answer:
From electronic configuration, X has 10 electrons, Y has 16 electrons and Z has 11 electrons. Hence these elements are
X = ₁₀Ne, Y = ₁₆S and Z = ₁₁Na.
Hence, X and Y are non-metals while Z is a metal.

Question 9.
Arrange the elements Au, Fe, Cu, Mg, Ca, Zn, Ag and K in descending order of their reactivity.
Answer:
Descending order of reactivity:
K > Ca > Mg > Zn > Fe > Cu > Ag > Au.

Objective Questions and Answers

Question 1.
Answer the following questions in short:
(1) What is called metallic lustre?
Answer:
Metals possesses a shining surface in their pure form. This property is called metallic lustre.

(2) State the full form of PVC.
Answer:
The full form of PVC : PolyVinyl Chloride

(3) Give the example of metal and non¬metal existing in liquid state.
Answer:
Liquid metal: Mercury (Hg) and Gallium
(Ga); Liquid non-metal: Bromine (Br)

(4) Which metals will melt, if you keep them on your palm?
Answer:
Gallium (Ga) and Caesium (Cs).

(5) What is an amphoteric oxide?
Answer:
Metal oxide which reacts with both acid as well as base to produce salt and water is S known as an amphoteric oxide.

(6) Which metals react violently with cold water?
Answer:
Sodium and potassium metals react > violently with cold water.

(7) What is an aqua regia?
Answer:
A freshly prepared mixture of concentrated hydrochloric acid and concentrated nitric acid in the ratio of 3 : 1 by volume is called an aqua regia.

(8) State one use of anhydrous calcium chloride.
Answer:
Anhydrous calcium chloride is used as drying agent, because it absorbs moisture from the air.

(9) What is meant by activity or reactivity series?
Answer:
When different metals are arranged in decreasing order of their activities or reactivities then it constitutes a series known as activity or reactivity series.

(10) Why does the noble gases possess little chemical activity?
Answer:
Noble gases possesses completely filled valence shell with 8 electrons. Hence they are chemically inert.

(11) State the reason for conduction of electricity through a solution.
Answer:
The conduction of electricity through a solution is due to the presence of ions which migrate to opposite electrodes and carry electricity.

(12) In which forms are the metals obtained from the earth’s crust?
Answer:
Metals are obtained in the form of oxide, carbonate and sulphide ores from the earth’s crust.

(13) On what factors does the process (method) used to remove the gangue from ores depend?
Answer:
The process (method) used for removing the gangue from the ores depends on the differences between the physical or chemical properties of the gangue and ores.

(14) What type of metals are used as reducing agent in displacement reactions? Mention the examples.
Answer:
Highly reactive metals are used as reducing agent in displacement reactions. For example, sodium, calcium, aluminium, etc.

(15) Name the two allotropes of carbon.
Answer:
Diamond and graphite.

Question 2.
Define:
(1) Displacement reaction
Answer:
A reaction in which more reactive metal displaces less reactive metal from its compound in solution or in molten form is known as displacement reaction.

(2) Electrovalent compounds
Answer:
The compounds formed by the transfer of electrons from a metal to a non-metal are known as electrovalent compounds. They are ionic compounds.

(3) Ore
Answer:
A mineral containing high percentage of a particular metal and from which metal can be profitably extracted is called an ore.

(4) Roasting
Answer:
The process of strongly heating sulphide ores in the presence of an excess of air and converting them into oxides is called roasting.

(5) Calcination
Answer:
The process of strongly heating carbonate ores in limited air, so that the volatile impurities are removed converting ores into oxides is called calcination.

(6) Anode-mud
Answer:
In electrolytic refining, insoluble impurities such as gold, silver, platinum are settled at the bottom of the anode are known as an anode-mud.

(7) Corrosion
Answer:
Metal gets rusted, when it is exposed to water, air and moisture for long time. This process of rusting is known as metal corrosion.

(8) Alloy
Answer:
The homogenous mixture of two or more metals, or a metal and a non-metal is called an alloy.

Question 3.
Fill in the blanks :

1. Iodine is a ………………. but it possesses
2. Diamond and graphite are allotropes of ……………….
3. Metals forms ………………. oxide.
4. The colour of copper (II) oxide is ……………….
5. Solder is an alloy of ………………. and ……………….
6. The electrical conductivity and melting points of alloys are ………………. than the pure metals.
7. The metals at the bottom of the reactivity series are ………………. reactive.
8. Ores are usually contaminated with large amount of impurities such as soil, sand, etc. which are called ……………….
9. The process of obtaining metal from its compound is ……………….
10. Iron (III) oxide is heated with aluminium powder forms iron in the molten state. This process is known as ……………….

Answer:

1. non-metal, lustre
2. carbon
3. basic or amphoteric
4. black
5. lead, tin
6. less
7. less
8. gangue
9. reduction
10. Thermit process

Question 4.
State whether the following statements are true or false:

1. All metals have similar hardness.
2. Silver and copper are good conductors of heat.
3. Bromine is a gas.
4. Graphite is a non-conductor of heat.
5. Li, Na and K can be cut with the knife.
6. Non-metallic elements dissolve in water to form acidic oxide.
7. Magnesium burns with dazzling blue flame.
8. Magnesium is less reactive than sodium.
9. Magnesium does not react with cold and hot s water, but it reacts with steam to form metal > oxide and hydrogen gas.
10. Gold and platinum do not dissolve in aqua regia.
11. Reactivity decreases in order of Mg > Al > Zn.
12. Copper reacts with dilute HCl.
13. Magnesium chloride possesses two ionic bonds.
14. The compounds formed by transfer of electrons are known as ionic compounds; moreover, they are known as electrovalent compounds.
15. Electrovalent compounds are kerosene and petrol.

Answer:

1. False
2. True
3. False
4. False
5. True
6. True
7. False
8. True
9. True
10. False
11. True
12. False
13. True
14. True
15. False

Question 5.
Choose the correct option from those given below each question:
1. Which of the following is an alloy?
A. Brass
B. Bronze
C. Steel
D. All of the given
Answer:
D. All of the given

2. Height and weight of iron pillar near the s Qutub Minar in Delhi are respectively…
A. 8 metre, 6 tonnes
B. 6 metre, 8 tonnes
C. 6 metre, 6 tonnes
D. 8 metre, 8 tonnes
Answer:
A. 8 metre, 6 tonnes

3. Which of the following metals is highly malleable?
A. Gold
B. Silver
C. A and B both
D. None of these
Answer:
C. A and B both

4. Which of the following is not useful as a good conductor of heat?
A. Silver
B. Copper
C. Lead
D. All of the given
Answer:
C. Lead

5. Which coating is applied on electric wire?
A. DDT
B. PVC
C. PTFE
D. PAN
Answer:
B. PVC

6. Which metal exists as liquid at room temperature?
A. Mercury
B. Bromine
C. Sodium
D. Calcium
Answer:
A. Mercury

7. Which allotrope of carbon is known as the hardest natural substance?
A. Graphite
B. Diamond
C. Coke
D. Carbon black
Answer:
B. Diamond

8. Most of the metal oxides in water are …
A. Soluble
B. Insoluble
C. Partial soluble
D. Highly soluble
Answer:
B. Insoluble

9. Which layer is formed on Al, when it is exposed to air?
A. Al₃O₂
B. Al₂O₃
C. AlO
D. AIN
Answer:
B. Al₂O₃

10. HNO₃ is reduced in …
A. NO
B. NO₂
C. N₂O
D. All of the given
Answer:
D. All of the given

11. Which of the following reactions is called roasting?

Answer:

12. During which reaction is dihydrogen gas not produced under normal conditions?
A. Metal + dilute sulphuric acid
B. Metal + dilute hydrochloric acid
C. Metal + dilute nitric acid
D. Metal + water
Answer:
D. Metal + water

13. In which of the following, displacement reaction is possible?
A. Solution of NaCl + coin of copper
B. Solution of MgCl₂ + coin of aluminium
C. Solution of FeSO₄ + coin of silver
D. Solution of AgNO₃ + coin of copper
Answer:
D. Solution of AgNO₃ + coin of copper

14. Which of the following reactions is not possible?
A. Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)
B. Zn(s) + FeSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Fe(s)
C. Fe(s) + CuSO₄(aq) → FeSO₄(aq) + Cu(s)
D. Cu(s) + FeSO₄(aq) → CuSO₄(aq) + Fe(s)
Answer:
D. Cu(s) + FeSO₄(aq) → CuSO₄(aq) + Fe(s)

15. Which of the following statements is incorrect?
A. Corrosion of copper takes place by contact with air and water.
B. The melting points and boiling points of metals are low.
C. The method to convert carbonate containing ore to metal oxide is called calcination.
D. The displacement of less active metals from their solution takes place by more active metal.
Answer:
B. The melting points and boiling points of metals are low.

Question 6.
Answer the following questions in one word :

1. Metals can be hammered into thin sheets. What does this property called?
2. How long thin wire can be drawn from one gram gold?
3. Name two metals which are poor conductors of heat.
4. How many electrons are present in the outermost shell of fluorine?
5. The electron of which shell is removed when sodium cation is formed from sodium atom?
6. By which force the anions and cations are held together in ionic compounds?
7. Are the melting points and boiling points of ionic compounds high or low?
8. Which soluble salts are present in sea-water?
9. Which metals are available in free state?
10. State the molecular formula of cinnabar.
11. Name the metal which can be cut with a knife.
12. Name the solution which is used for dissolving gold.

Answer:

1. Malleability
2. 2 km
3. Lead and mercury
4. 7 electrons
5. M-Shell
6. Electrostatic attraction forces
7. High
8. Sodium chloride and magnesium chloride
9. Gold, silver, platinum and copper
10. HgS
11. Sodium (Na)
12. Aqua regia

Question 7.
Mention the formulae, names and physical states of the products in the following reactions :
( 1 ) 2Cu(s) + O₂(g) →
( 2 ) 4Al(s) + 3O₂(g) →
( 3 ) Al₂O₃(s) + 6HCl(aq) →
( 4 ) Al₂O₃(s) + 2NaOH(aq) →
( 5 ) K₂O(s) + H₂O(l) →
( 6 ) Ca(s) + 2H₂O(l) →

( 13 ) 3Fe(s) + 4H₂O(g) →
( 14 ) CO(g) + H₂O(g) →
( 15 ) 3NO₂(g) + H₂O(l) →
Answer:

Value Based Questions With Answers

Question 1.
Arvind delivered a speech in the school assembly on “How to minimise the use of heavy metals?” He told how mercury thermometers when broken and thrown away in the garbage leads to pollution of soil and underground water pollution. He also showed how cadmium and lead also causes dangerous health problems.

1. Name two heavy metals which are present in the mobile batteries.
2. Name the disease caused due to mercury entering into our food-chain.
3. What value of Arvind is seen in the act?

Answer:

1. Lead and cadmium are used in the mobile batteries.
2. Mercury causes minamata disease.
3. Arvind showed the value of concern for nature, aware citizen and responsible behaviour.

Question 2.
A jeweller made jewellery (ornaments) of 22 carat gold and also charged his customers for the rate of 24 carat gold. His business developed due to this act.

1. Why can’t we make ornaments of 24 carat gold?
2. Name two metals that can be added to make jewellery.
3. What value of the jeweller is reflected in this act?

Answer:

1. 24 carat gold is soft and pure; and it cannot be moulded in the shape and design given to it while making the jewellery with strength. Hence, it is not advisable to make ornaments of 24 carat gold.
2. Copper and silver can be added to gold to make it strong.
3. Jeweller has shown the value of dishonesty, unfaithfulness and greediness towards his customers.

Question 3.
Naman saw his friend riding a cycle which was completely rusted at the edge of the pedal. He advised his friend to weld it and apply a
coating of oil paint over it.

1. Why do iron rust?
2. Give two remedies to avoid rusting.
3. What value of Naman is seen in the above act?

Answer:

1. Iron, when exposed to air and moisture, undergoes chemical change to form iron oxide which is reddish brown powder called rust.
2. Remedies to avoid rusting are : (i) Apply paint on the surface of iron. (ii) Apply grease or oil coating on iron.
3. Naman showed the value of awareness, concern and helpful nature.

Practical Skill Based Questions With Answers

Question 1.
Mention three safety measures essential while performing the reactivity series experiment in s the laboratory.
Answer:
Essential safety measures while performing the experiment of reactivity series are as follows :

• The metal or any other chemicals should not come in contact with skin.
• Do not inhale any fumes or gas released during the experiment.
• One should not taste any chemical or material.
• One should wear goggles, hand gloves and lab coat during the usage of the chemicals.

Question 2.
How will you identify the copper sulphate, iron sulphate and barium sulphate in the laboratory?
Answer:
Above given substances can be identified by their colours. For example, the colour of iron (II) sulphate is green, the colour of iron (III) sulphate is yellowish brown. The s colour of copper (II) sulphate is blue, and the white colour salt is barium sulphate.

Question 3.
Write the name and molecular formula of any three metal salts which are white in colour.
Answer:

• Zinc sulphate (ZnSO₄)
• Magnesium sulphate (MgSO₄)
• Aluminium sulphate (Al₂(SO₄)₃)

Above metal salts are white in colour.

Question 4.
A student put the spatula of iron in the test tube containing copper sulphate while performing an experiment in the laboratory. What will he observe next day?
Answer:
The student will observe that the blue coloured solution of copper sulphate turns to green and the iron spatula gets the coating of brown colour metal on it, only on the surface which is dipped in the solution.

Question 5.
Three solutions of zinc sulphate, magnesium sulphate and aluminium sulphate are prepared in laboratory by a lab assistant. But he forgot to label the reagent bottles. How will you label these bottles by using the metal reactivity studies?
Answer:
Take three test tubes and add little amount of each solution from the reagent bottle separately. Drop a small piece of magnesium in it. The test tube in which there is no reaction contains magnesium sulphate. Now, to identify the remaining two solutions, take these two solutions in two different test tubes and add a small piece of aluminium metal to them. The test tube in which, there is no reaction contains aluminium sulphate and the other one is zinc sulphate.

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Jharkhand Board JAC Class 10 Science Solutions Chapter 4 Carbon and Its Compounds Textbook Exercise Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Science Solutions Chapter 4 Carbon and Its Compounds

Jharkhand Board Class 10 Science Carbon and Its Compounds Textbook Questions and Answers

Question 1.
Ethane, with the molecular formula C₂H₆ has …
(a) 6 covalent bonds.
(b) 7 covalent bonds.
(c) 8 covalent bonds.
(d) 9 covalent bonds.
Answer:
7 covalent bonds.

Question 2.
Butanone is a four carbon compound with the functional group ….
(a) carboxylic acid.
(b) aldehyde.
(c) ketone.
(d) alcohol.
Answer:
ketone.

Question 3.
While cooking, if the bottom of the vessel is getting blackened on the outside, it means that…
(a) the food is not cooked completely.
(b) the fuel is not burning completely.
(c) the fuel is wet.
(d) the fuel is burning completely.
Answer:
the fuel is not burning completely.

Question 4.
Explain the nature of the covalent bond using the bond formation in CH₃Cl.
Answer:
The atomic numbers of carbon, hydrogen and chlorine are 6, 1 and 17 respectively. Hence, their electronic configuration may be written as follows :

Atom	K shell	L shell	M shell
Carbon	2	4	–
Hydrogen	1	–	–
Chlorine	2	8	7

• This indicates that, carbon requires 4 electrons to complete its octet; hydrogen requires 1 electron to complete its duplet and chlorine requires 1 electron to complete its octet.
• Therefore, carbon shares its four electrons, one electron each with three hydrogen atoms and one electron with chlorine atom to form four covalent bonds completing its octet.
  
• Thus, carbon attains the stable electronic configuration of nearest noble gas neon, hydrogen attains the electronic configuration of noble gas helium, while chlorine acquires the electronic configuration of noble gas argon.
• In short, chloromethane forms three C – H and one C – Cl covalent bonds.

Question 5.
Draw the electron dot structures for –
(a) Ethanoic acid
(b) H₂S
(c) Propanone
(d) F₂
Answer:

Question 6.
What is an homologous series ? Explain with an example.
Answer:
Definition : A series of compounds in which hydrogen atom / atoms remain in carbon chain are replaced by same functional group, then it constitute the homologous series.
OR
A series of organic compounds in succession which differ by a definite group (like – CH₂ -) is called homologous series.
Explanation:
CH₃ – OH Methanol
CH₃ – CH₂ – OH Ethanol
CH₃ – CH₂ – CH₂ – OH Propanol
CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – OH Butanol

• It is a homologous series of alcohol where each member of the series possesses functional group – OH (Hydroxyl group).
• The difference in molecular formula between two successive members of the series is equal to -CH₂-, hence, difference in molecular masses of any two successive members of the series is 14 u.

Question 7.
How can ethanol and ethanoic acid be differentiated on the basis of their physical and chemical properties?
Answer:
Difference in physical properties :

Physical property	Ethanol	Ethanoic acid
1. Smell	Pleasant (Sweet)	Vinegar-like strong
2. Taste	Burning taste	Sour
3. Melting point (K)	156	290
4. Boiling point (K)	351	391

Difference in chemical properties :

Reaction with	Ethanol	Ethanoic acid
1. Sodium bicarbonate	CO2 gas does not evolve.	CO2 gas is evolved.
2. Alkaline KMnO4	Pink colour of KMnO4 disappear.	Pink colour of KMnO4 does not disappear.

Question 8.
Why does micelle formation take place when soap is added to water? Will a micelle be formed in other solvents such as ethanol also?
Answer:
A soap molecule has two ends which possess different properties. One end of soap has a polar head which is called hydrophilic head, while the other end has a non-polar tail which is also called hydrophobic tail.

• Polar head has affinity towards water molecules, while non-polar tail being hydrophobic has no affinity towards water molecules.
• When soap is dissolved in water, the polar head dissolves in water but non-polar tail remains outside the water surface. As a result, spherical micelles are formed.
  
• Since, soap is soluble in ethanol, therefore micelle formation does not take place in ethanol.

Question 9.
Why are carbon and its compounds used as fuels for most applications?
Answer:
When carbon is burnt in the presence of air or oxygen, it forms carbon dioxide and water with a release of a large amount of heat and light.
C(s) + O₂(g) → CO₂(g) + Heat + Light

• When carbon and its compounds are burnt, additional heat energy is not required for consistent burning.
• Hence, carbon and its compounds are used as fuels for most applications.

Question 10.
Explain the formation of scum when hard water is treated with soap.
Answer:
Hard water possesses calcium and magnesium ions which combine with soap molecules to form curdy white precipitate of calcium and magnesium salts, which is called scum.

Question 11.
What change will you observe if you test soap with litmus paper (red or blue)?
Answer:
Soap is basic (alkaline) in nature, it turns red litmus paper blue, while, it does not have any effect on blue litmus paper.

Question 12.
What is hydrogenation? What is its industrial application?
Answer:
A reaction in which unsaturated hydrocarbons add hydrogen in the presence of catalysts such as nickel or palladium to form saturated hydrocarbons is known as hydrogenation reaction.

Industrial application : It is used to convert vegetable oil into vegetable ghee.

Question 13.
Which of the following hydrocarbons undergo addition reactions?
C₃H₆, C₃H₈, C₂H₂ and CH₄
Answer:
C₃H₆ and C₂H₂ are unsaturated hydrocarbons, hence, they undergo addition reaction.

Question 14.
Give a test that can be used to differentiate between saturated and unsaturated hydrocarbons.
Answer:
Butter contains saturated fats while cooking oil contains unsaturated fats.

Unsaturated compound decolourise the pink colour of alkaline KMnO₄ solution.
When butter is treated with a few drops of alkaline KMnO₄ solution, the pink colour of KMnO₄ does not disappear, while, when cooking oil is treated with a few drops of alkaline KMnO₄ solution, its pink colour disappears.

Question 15.
Explain the mechanism of the cleaning action of soaps.
Answer:
The molecules of soap are sodium or potassium salts of long chain carboxylic acids.

• Two ends of soap molecule possess different properties. One end is hydrophilic and it dissolves in water, while the other end is hydrophobic and it dissolves in hydrocarbons.
• When soap is at the surface of water, the hydrophobic ‘tail’ of soap will not be soluble in water and the soap will align along the surface of water with the ionic end in water and the hydrocarbon ‘tail’ protruding out of water.
  
• Inside water, these molecules have a particular orientation that keeps the hydrocarbon portion out of the water.
• This happens due to the formation of clusters of molecules in which the hydrophobic tails are in the interior part of the cluster and the ionic ends are on the surface of the cluster.
• This formation is called a micelle.
• Soap in the form of a micelle collects the oily dirt in the centre of it and is able to clean.
• These micelles exist in solution as a colloid.
• Micelles do not cluster to precipitate because of ion-ion repulsion.
• Thus, the dirt suspended in the micelles is also easily rinsed away.
• The soap micelles are large enough to scatter light, hence a soap solution appears cloudy.

Jharkhand Board Class 10 Science Carbon and Its Compounds InText Questions and Answers

Question 1.
What would be the electron dot structure of carbon dioxide which has the s formula CO₂?
Answer:
The electronic configuration of carbon and oxygen are as follows:

Thus, carbon has 4 electrons and oxygen s has 6 electrons in the valence shell.

Question 2.
What would be the electron dot structure of a molecule of sulphur which is made-up of eight atoms of sulphur? [Hint: The eight atoms of sulphur are joined together in the form of a ring.]
Answer:
The electronic configuration of ₁₆S is as follows :

Question 3.
Why is the conversion of ethanol to ethanoic acid an oxidation reaction?
Answer:
The conversion of ethanol to ethanoic acid is shown below:

In this reaction, a molecule of ethanol contains one oxygen atom while ethanoic acid contains two oxygen atoms. Hence, oxygen atom is added during the reaction; therefore, this conversion is an oxidation reaction.

Question 4.
A mixture of oxygen and ethyne is burnt for welding. Can you tell why a mixture of ethyne and air is not used?
Answer:
Ethyne is an unsaturated hydrocarbon.

• Combustion of ethyne in air produces a yellow flame with lot of black smoke.
• Due to this incomplete combustion, heat produced is very less than the heat required for welding; hence, the mixture of ethyne and air is not used for welding.
• When the combustion of ethyne is carried out with oxygen, due to complete combustion heat produced is very large which is usually needed for welding; hence the mixture of ethyne and oxygen is used for welding.
• 2[CH ≡ CH] + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O + Heat and Light

Question 5.
How would you distinguish experimentally between an alcohol and a carboxylic acid?
Answer:
An alcohol and a carboxylic acid can be distinguished experimentally by the following tests :
(1) Sodium hydrogencarbonate test: Take a small amount of each substance in two different test tubes and add to it an aqueous solution of sodium hydrogencarbonate.

• Test tube in which brisk effervescence of CO₂ gas appear contains carboxylic acid.
• Solution of ethanol does not produce brisk effervescence of CO₂ gas.

(2) Alkaline potassium permanganate test:
Take a small amount of each substance in two different test tubes, and add to it a few drops of alkaline potassium permanganate and warm the test tubes.

• The purple colour of potassium permanganate disappear in the test tube containing alcohol.
• Solution of carboxylic acid does not discharge the colour of potassium permanganate.

Question 6.
What are oxidising agents?
Answer:
Substances, which are capable of adding oxygen to other substances are known as oxidising agents. For example, alkaline KMnO₄, acidic K₂Cr₂O₇.

Question 7.
Would you be able to check if water is hard by using a detergent?
Answer:
No. Because detergent produces foam in both hard and soft water.

Question 8.
People use a variety of methods to wash clothes. Usually after adding the soap, they ‘beat’ the clothes on a stone, or beat it with a paddle, scrub with a brush or the mixture is agitated in a washing machine. Why is agitation necessary to get clean clothes?
Answer:
Soap decreases the surface tension of water. When the soap is applied to any dirty clothes or on stains, the non-polar tail containing hydrocarbon part is attracted towards the molecule of dirt, oil or grease; while the polar tail part is attracted towards water. Thus, micelles are formed. Hence, to remove the micelles from the surface of the clothes, agaitation of clothes is necesary.

Question 9.
How many structural isomers can you draw for pentane?
Answer:
Structural isomers of pentane (C₅H₁₂) :

Question 10.
What are the two properties of carbon which lead to the huge number of carbon compounds we see around us?
Answer:
Carbon atom forms covalent bonds by sharing of electrons with other atoms to form numerous compounds. The number of carbon compounds known to chemists was recently estimated about three millions. Carbon has ability to form a large number of compounds. Two factors noticed in this case are as follows :

Catenation property of carbon : Carbon has the unique ability to form bonds with other atoms of carbon, giving rise to large number of molecules. This property of carbon is called catenation.

• Carbon compounds consist of long chains of carbon, branched chains of carbon or in the ring form or cyclic form.
  
• Carbon atom may be linked with other atoms by single, double or triple bonds.
• Compounds of carbon, which are linked by only single bonds between the carbon atoms are called saturated compoundsr
• Compounds of carbon, having double or triple c bonds between the carbon atoms are called unsaturated compounds.
• No other element exhibits the property of catenation to the extent seen in carbon compounds. Silicon forms compounds with hydrogen which have chains of upto seven or eight atoms, but these compounds are very reactive.
• The carbon-carbon bond is very strong and hence it is stable.
• Since carbon has a valency of four, it is capable of bonding with four other atoms of carbon or atoms of some other monovalent elements.
• Compounds of carbon are formed with oxygen, hydrogen, nitrogen, sulphur, chlorine and many other elements giving rise to compounds with specific properties which depend on the elements other than carbon present in the molecule.
• The bond formed by carbon with most other elements are very strong, which makes compounds exceptionally stable.
• Carbon being small in size, it enables the nucleus to hold on to the shared pairs of electrons strongly. Hence, strong bonds are formed by carbon.

Question 11.
What will be the formula and electron dot structure of cyclopentane?
Answer:
The general formula of cycloalkane is C_nH_2n; hence, molecular formula of cyclopentane Is C₅H₁₀.
The electron dot structure of cyclopentane is shown below:

Question 12.
Draw the structures for the following compounds:
(i) Ethanoic acid
(ii) Bromopentane
(iii) Butanone
(iv) Hexanal
Are structural isomers possible for bromo-pentane?
Answer:

Possible structural isomers of bromopentane are as follows :

Question 13.
How would you name the following compounds?

Answer:
The name 0f the given compounds are:

• Bromoethane
• Methanal
• Hex-l-yne or Hexyne.

Activity 4.1 [T.B. Pg. 58]

Aim : To demonstrate that most of the things we use in our day to day life consists of carbon.

Questions:

• Make a list of ten things you have used or consumed since morning.
• Compile this list with the lists made by your s classmates and then sort the items into the? adjascent table.

If there are items which are made-up of? more than one material, put them into both < the relevant columns.
Answer:
A list of ten things used or consumed s since morning is given below:
Toothbrush, toothpaste, bucket, water, soap, S detergent, cooking utensils, cup, milk, medicine, S’ newspaper, books.

Things made of metal	Things made of glass / clay	Others
Cooking utensils, bucket	Cup	Toothbrush, toothpaste, water, soap, detergent, milk, medicine, news-paper, books.

Activity 4.2 [T. B. Pg. 67]

Aim : To study the concept of homologous series.

Questions:

Question 1.
Calculate the difference in the formulae and molecular masses for (a) CH₃OH and C₂H₅OH, (b) C₂H₅OH and C₃H₇OH and (c) C₃H₇OH and C₄H₉OH
Answer:

Difference in formulae	Difference in molecular masses
(a) C2H5OH – CH3OH = CH2	[2(12) + 6(1) +1(16)] – [1(12) + 4(1) + 1(16)] = 46 – 32 = 14 u
(b) C3H7OH – C2H5OH = CH2	[3(12) + 8(1)+1(16)] – [2(12) + 6(1) + 1(16)] = 60 – 46 = 14 u
(c) C4H9OH- C3H7OH = CH2	[4(12) + 10(1) + 1(16)] – [3(12) + 8(1) + 1(16)] = 74 – 60 = 14 u

Question 2.
Is there any similarity in these three compounds mentioned above?
Answer:
Similarity observed in above three compounds are as follows :

• Difference in molecular formulae of these compounds is CH₂.
• Difference in molecular masses of these compounds is 14 u.
• In the nomenclature of these compounds, a common suffix -ol is written.
• These compounds are represented by the general formula C_nH_2n+1OH.
• Chemical reactions of these compounds are identical.
• All the three compounds are alcohols.

Question 3.
Arrange these alcohols in the order of increasing carbon atoms to get a family. Can we call this family a homologous series?
Answer:
Alcohols in the increasing order of carbon atoms are as follows:
CH₃OH, C₂H₅OH, C₃H₇OH, C₄H₉OH
Yes, we call this family a homologous series.

Question 4.
Generate the homologous series for compounds containing up to four carbons for the other functional groups given in Q. 30.
Answer:
Homologous series for halogen group : [C_nH_2n+1X]
CH₃Cl, C₂H₅Cl, C₃H₇Cl, C₄H₉Cl
→ Homologous series for aldehyde group : [C_nH_2nO]
HCHO, CH₃CHO, CH₃CH₂CHO, CH₃CH₂CH₂CHO

→ Homologous series for ketone group : [C_nH_2nO]
CH₃COCH₃, CH₃COC₂H₅, CH₃COC₃H₇, CH₃COC₄H₉

→ Homologous series for carboxylic acid group : [C_nH_2nO₂]
HCOOH, CH₃COOH, CH₃CH₂COOH, CH₃CH₂CH₂COOH

Activity 4.3 [T. B. Pg. 69]

Aim : To study the flame of burning of carbon compounds.

Caution:
This activity needs the teacher’s assistance.

Activity:

• Take some carbon compounds (naphthalene, camphor, alcohol) one by one on a spatula t and burn them in the flame.
• Observe the nature of the flame and note s whether smoke is produced.
• Place a metal plate above the flame. Is there a deposition on the plate in case of any of the compounds?

Observation :

• Camphor and alcohol burn with a blue non-luminous flame and there is no sooty deposit on the metal plate.
• Naphthalene burns with a luminous yellow flame and there is sooty deposit on the metal plate.

Inference :
Camphor and alcohol are saturated hydrocarbons, while, naphthalene is an unsaturated hydrocarbon.

Activity 4.4 [T. B. Pg. 69]

Aim: To study the flame formed by complete and incomplete combustion.

Activity:
Light a bunsen burner and adjust the air hole at the base to get different types of flames / presence of smoke.

Questions:

Question 1.
When do you get a yellow flame?
Answer:
When the holes of the bunsen burner are not opened, enough supply of oxygen-rich air is not available, hence, incomplete combustion of hydrocarbon produces a yellow flame.

Question 2.
When do you get a blue flame?
Answer:
When the holes of the bunsen burner are opened, enough supply of oxygen-rich air is available, hence, complete combustion of hydrocarbon takes place and blue flame is formed.

Activity 4.5 [T. B. Pg. 70]

Aim: To study the oxidation of alcohols with alkaline KMnO₄.

Activity:

• Take about 3 mL of ethanol in a test tube and warm it gently in a water bath.
• Add a 5 % solution of alkaline potassium permanganate dropwise to this solution.

Questions :

Question 1.
Does the colour of potassium permanganate persist when it is added initially?
Answer:
When KMnO₄ is added to alcohol, the colour of KMnO₄ disappears initially, because, it oxidises ethanol to ethanoic acid and itself S is reduced to MnO₂.
[Note: This reaction is known as Bayer’s test.]

Question 2.
Why does the colour of potassium perman-ganate not disappear when excess is added?
Answer:
KMnO₄ solution when added more than required, then some of the KMnO₄ remains unused and hence its colour does not disappear.

Activity 4.6 [T. B. Pg. 72]

Aim: To study the reaction of sodium metal with ethanol.

Activity:

• Teacher’s demonstration
• Drop a small piece of sodium, about the size j of a couple of grains of rice into ethanol? (absolute alcohol).

Questions:

Question 1.
What do you observe?
Answer:
Hydrogen gas is evolved due to reaction between ethanol and sodium metal.

Question 2.
How will you test the gas evolved?
Answer:
When a burning matchstick is brought near? the hydrogen gas, it burns with a popping sound.

Activity 4.7 [T. B. Pg. 73]

Aim : To study the strength of dilute acetic acid and dilute hydrochloric acid.

Activity:
Compare the pH of dilute acetic acid and dilute hydrochloric acid using both litmus paper and universal indicator.

Questions:

Question 1.
Are both acids indicated by the litmus test?
Answer:
Both acids turn blue litmus to red, thus, both the acids are indicated by the litmus test.

Question 2.
Does the universal indicator show them as equally strong acids?
Answer:
The pH values of both acids of same concentration as obtained by using universal indicator are different. The pH value of dilute acetic acid is 4, while that of dilute hydrochloric acid is 2, which indicates that acetic acid is a weak acid than hydrochloric acid.

Activity 4.8 [T. B. Pg. 73]

Aim: To study the preparation and properties of an ester.

Activity:

• Take 1 mL ethanol (absolute alcohol) and 1 mL glacial acetic acid along with a few drops of concentrated sulphuric acid in a test tube.
• Warm in a water-bath for at least five minutes as shown in figure 4.4.
• Pour into a beaker containing 20 – 50 mL of water and smell the resulting mixture.
  
• When the mixture of absolute alcohol and glacial acetic acid is heated in presence of few drops of concentrated sulphuric acid, it forms a sweet smelling ester.

Activity 4.9 [T. B. Pg. 74]

Aim: To show the evolution of carbon dioxide gas by the reaction of carboxylic acid with sodium carbonate or sodium hydrogencarbonate.

• Set up the apparatus as shown in Chapter 2, Activity 2.5.
• Take a spatula full of sodium carbonate in a test tube and add 2 mL of dilute ethanoic acid.

Questions:

Question 1.
What do you observe?
Answer:
When sodium carbonate is added to 2 mL dilute solution of ethanoic acid, a brisk effervescence appear due to evolution of carbon dioxide gas.

Question 2.
Pass the gas produced through freshly prepared lime water. What do you observe?
Answer:
When the evolved gas is passed through freshly prepared lime water, it turns milky due to the formation of insoluble calcium hydroxide.

Question 3.
Can the gas produced by the reaction between ethanoic acid and sodium carbonate be identified by this test?
Answer:
Yes. Carbon dioxide gas produced by the reaction can be identified by this test.
Repeat this activity with sodium hydrogen- carbonate instead of sodium carbonate.

Activity 4.10 [T. B. Pg. 74]

Aim: To study the solubility of oil in soap solution.

Activity:

• Take about 10 mL of water in two separate test tubes.
• Add a drop of oil (cooking oil) to both the test tubes and label them as A and B.
• To test tube B, add a few drops of soap solution.
• Now, shake both the test tubes vigorously s for the same period of time.

Questions:

Question 1.
Can you see the oil and water layers separately in both the test tubes immediately after you stop shaking them?
Answer:
In test tube A, two separate layers are seen, while in test tube B separate layers are not seen.

Question 2.
Leave the test tubes undisturbed for some time and observe. Does the oil layer separate out? In which test tube does this happen first?
Answer:
In test tube A, two separate layers of oil and water are formed, while, in test tube B separate layers are not formed.

Activity 4.11 [T. B. Pg. 76]

Aim : To study the reaction of soap with hard and soft water.

Activity:

• Take about 10 mL of distilled water (or rain water) and 10 mL of hard water (from a tube) well or hand pump) in separate test tubes.
• Add a couple of drops of soap solution to both.
• Shake the test tubes vigorously for an equal period of time and observe the amount of foam formed.

Questions:

Question 1.
In which test tube do you get more foam?
Answer:
The test tube which contains soft water, i.e., distilled water or rain water, produces foam easily.

Question 2.
In which test tube do you observe a curdy white precipitate?
Answer:
The test tube which contains hard water, i.e., tube well water, produces curdy white precipitates.

Note for the teacher:
If hard water is not available in your locality, prepare Some hard water by dissolving hydrogen-carbonates/sulphates, chlorides of calcium or magnesium in water.

Activity 4.12 [T. B. Pg. 76]

Aim : To study the solubility of soap and detergent in hard water.

Activity:

• Take two test tubes with about 10 mL of hard water in each.
• Add five drops of soap solution to one and five drops of detergent solution to the other.
• Shake both test tubes for the same period.

Questions:

Question 1.
Do both test tubes have the same amount of foam?
Answer:
Both the test tubes do not contain the same amount of foam. The test tube with soap solution contains little foam in it.

Question 2.
In which test tube is a curdy white solid formed?
Answer:
The test tube to which soap solution was added produced a curdy white solid substance.

Students must go through these JAC Class 10 Science Notes Chapter 14 Sources of Energy to get a clear insight into all the important concepts.

JAC Board Class 10 Science Notes Chapter 14 Sources of Energy

→ Energy can neither be created nor destroyed.

→ Energy is the capacity of a system to perform work.

→ Source of energy: The source which can provide energy conveniently is called source of energy.

→ A good source of energy : A source should be easily accessible, easy to store and transport and able to do large amount of work.

→ Fossil fuel : Coal, petroleum products and natural gas, etc. are fossil fuels.

→ The growing demand for energy is largely met by fossil fuels which are non-renewable sources of energy.

→ The thermal power plants produce heat energy from fuels and converts it into electrical energy.

→ A quarter of energy requirement in India is met by Hydropower plants.

→ Biomass : The matter obtained from living organisms is called biomass.

→ Fire wood, cow-dung cake. etc. form fuels which are plant and animal products. These sources are called biomass, which are traditionally used as fuels.

→ Charcoal: When wood is burnt in a limited supply of oxygen charcol is left behind as the residue.

→ Biogas: It is produced by decomposition of cow-dung, agriculture wastes, vegetable waste and sewage in absence of oxygen.

• Biogas is an excellent fuel as it contains upto 75 % methane.
• Biogas plant provides fuel gas as well as manure.

→ Wind energy: The kinetic energy of the wind can be used to get electricity on a commercial scale. Wind energy is an environment friendly and efficient source of renewable energy.

→ Solar energy: Solar energy is the root of all energy.

• India receives solar energy for greater part of the year.
• Solar cooker, solar water heater, solar cell panel, etc. are widely used now-a-days.

→ Ocean energy : Tidal energy, wave energy and ocean thermal energy are considered as ocean energy.

• Due to high and low tides, the difference in sea level gives tidal energy.
• Wave energy would be a viable proposition only where waves are very strong.
• Temperature difference between the water at the surface and water at depths is exploited to obtain ocean thermal energy.

→ Geothermal energy : Heat energy can be exploited from the steam trapped in rocks near the hot springs. This is called geothermal energy.

→ Nuclear energy: It is obtained by nuclear reactions, i.e.,

• Nuclear fission – The fission of an atom of uranium.
• Nuclear fusion – Joining of lighter nuclei (hydrogen isotopes) to create a heavier nucleus (helium).

→ CNG (Compressed Natural Gas) : CNG is considered as the cleaner alternative to petrol or diesel.

→ Renewable energy is available in our natural environment, in the form of repetitive current of energy.

Students must go through these JAC Class 10 Science Notes Chapter 13 Magnetic Effects of Electric Current to get a clear insight into all the important concepts.

JAC Board Class 10 Science Notes Chapter 13 Magnetic Effects of Electric Current

→ Magnet: A magnet is a piece of magnetic material, occuring naturally or made artificially by magnetizing iron or steel, which attracts pieces of magnetic substances such as iron, nickel and cobalt.

→ Magnetic field: The region surrounding a magnet in which the force of attraction and repulsion due to that magnet can be detected (using magnet or magnetic substances) is called the magnetic field.

[Each point in this field has a particular strength. The field at each point also has a definite direction.]

→ Magnetic field lines : The lines along which the iron filings align / arrange themselves due to force acting on them in the magnetic field of a bar magnet are called magnetic field lines.

Note : The path followed by the north pole of a compass needle (magnetic needle) placed in a region of magnetic field, such as that of a bar magnet, is called a magnetic field line. It shows how the magnetic force changes from point to point.

→ Characteristics of magnetic field lines:

• The magnetic field lines emerge from north pole and merge at the south pole outside the magnet, while inside the magnet the direction of field lines is from its south pole to its north pole.
  Thus, the magnetic field lines are closed and continuous curve.
• The magnetic field lines are crowded near the pole where the magnetic field is strong and are far apart near the middle of the magnet and far from the magnet where the magnetic field is weak.
• The magnetic field lines never intersect each other because if they do so, there would be two directions of magnetic field at that point which is absurd.
• In case the field lines are parallel and equidistant, these represent a uniform magnetic field.
  Important note: The relative strength of the magnetic field is shown by the degree of closeness of the field lines.

→ Oersted’s observations : When a magnetic needle is placed near a conducting wire carrying a current, the magnetic needle deflects. The deflection is observed in the opposite direction, when the direction of the current is reversed. This shows that when an electric current passes through a conducting wire a magnetic field is produced around it.

→ Magnetic field due to a current through a straight conductor: The magnetic field lines due to a current through a straight conductor form concentric circles around the conductor. The strength of this magnetic field is proportional to the current through the conductor and inversely proportional to the distance of the given point from the conductor.

→ Right-hand thumb rule: Imagine that you are holding a current-carrying straight conductor in your right hand such that the thumb points towards the direction of current. Then your fingers of right hand wrap around the conductor in the direction of the field lines of the magnetic field.

→ Magnetic field due to a current through a circular loop: The magnetic field lines due to a current through a circular loop form concentric circles. These circles become larger and larger as we move away from the wire and at the centre of the circular loop, the arcs of these large circles appear as straight lines. The magnetic field at the centre of the circular loop is proportional to the current through the loop and inversely proportional to the radius of the circular loop.

→ Solenoid: A coil of many circular turns of insulated copper wire wrapped closely in the shape of a cylinder is called a solenoid. The magnetic field due to a current in a solenoid is similar to that of a bar magnet. The magnetic field lines inside a solenoid are straight lines parallel to each other. The magnetic field inside a solenoid is uniform.

→ Electromagnet: An electromagnet is a magnet consisting of a long coil of insulated copper wire wound around a soft iron core in the form of a rod. It is magnetised only when an electric current is passed through the coil.

→ Force on a current- carrying conductor placed in a magnetic field: When a conductor carrying an electric current is placed in a magnetic field, magnetic force acts on it. This force is perpendicular to the direction of the magnetic field as well as the direction of the current and is proportional to the electric current, magnetic field of the magnet, the length of the conductor inside the magnetic field and on the angle between the directions of the magnetic field and the current. It is maximum when this angle is 90°. The direction of this force can be determined using Fleming’s left-hand rule.

→ Fleming’s left-hand rule: Stretch the thumb, forefinger and middle finger of your left hand such that they are mutually perpendicular. If the first (fore) finger points in the direction of magnetic field and second (middle) finger points in the direction of current, then the thumb will point in the direction of motion or the force acting on the conductor.

→ Electric motor: It converts electrical energy into mechanical energy. In this case, a current-carrying coil kept in a strong magnetic field experiences a force. As a result, the coil starts rotating.

→ Electromagnetic induction: The process, by which a changing magnetic field in a conductor induces a current in another conductor is called electromagnetic induction.
OR
An electric current produced in a closed circuit by a changing magnetic field is called an induced current. This phenomenon is called electromagnetic induction.

→ Induced potential difference (or electromotive force): Because of the rate of change of number of magnetic field lines linked with the loop during the relative motion of a magnet and loop or due to a changing current in a nearby conductor, an electric potential difference is induced in the coil. It is called induced potential difference (or electromotive force).

The electromotive force induced in a loop is proportional to the rate of change of number of magnetic field lines associated with the loop and the number of turns of a loop.

→ Fleming’s right-hand rule : Stretch the thumb, forefinger and middle finger of right hand so that they are perpendicular to each other. If forefinger indicates the direction of the magnetic field and thumb shows the direction of motion of conductor, then the middle finger will show the direction of induced current.

→ Electric generator: It converts mechanical energy into electrical energy. Its working is based on electromagnetic induction. The generator by which a unidirectional current (DC) can be obtained is called a DC generator and that by which an alternating current (AC) is obtained is called an AC generator.

→ Direct Current (DC) and Alternating Current (AC) : If a current flows only in one direction, it is called a direct current (DC). DC is obtained with a battery and DC generator.

The current whose direction changes periodically with time is called an alternating current (AC). AC is obtained with an AC generator.

→ Domestic electric circuits: In India, the AC voltage used for domestic purposes is 220 V and its frequency is 50 Hz. Three wires, namely live, neutral and earthing wire enter our house through a main fuse passing through an electric meter at the meter-board. The potential difference between the live and neutral wire is 220 V.

The earthing wire is connected to a copper plate placed in a deep pit dug near the house. This wire is connected to the metallic body of the appliances, so that one does not experience shock.

Two types of electric lines are available for domestic usage. One is of 5 A and other is of 15 A rating. The entire wiring of the house is done in parallel connections.

→ Fuse : An electric fuse is an important component of all domestic circuits. It is used to avoid incidents such as electric shock, fire, damage to an electric appliance due to (a) short-circuiting or (b) overloading (drawing a current beyond a specified limit) in a circuit. A fuse is a most important safety device. It consists of a short, thin, tin-plated copper wire having low melting point. It melts and breaks the circuit if the current exceeds a safe value.

A fuse is always connected in series with the live wire and in the beginning of the circuit.

Jharkhand Board JAC Class 10 Science Important Questions Chapter 14 उर्जा के स्रोत Important Questions and Answers.

JAC Board Class 10 Science Important Questions Chapter 14 उर्जा के स्रोत

अतिलघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
ऊर्जा का मूल स्रोत क्या है?
उत्तर:
ऊर्जा का मूल स्रोत सूर्य है, जिसके अंतरंग में नाभिकीय संलयन क्रिया हो रही है।

प्रश्न 2.
सूर्य में ऊर्जा उत्पत्ति का कारण क्या है?
उत्तर:
सूर्य के अंतरंग में उपस्थित हाइड्रोजन परमाणुओं के नाभिकीय संलयन की क्रिया ही ऊर्जा उत्पत्ति का कारण है।

प्रश्न 3.
दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीमा क्या है?
उत्तर:
दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य सीमा है- 4000 से 70004 तक अथवा तरंग दैर्ध्य 4 x 10^-7 मी से 7 x 10^-7 मी

प्रश्न 4.
प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश का कौन-सा घटक उत्तरदायी है?
उत्तर:
प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश का घटक दृश्य प्रकाश उत्तरदायी है।

प्रश्न 5.
पवन ऊर्जा के उपयोग के लिए बनाई दो युक्तियों के नाम बताइये।
उत्तर:
पवन चक्की, जलपम्प।

प्रश्न 6.
सागरीय तापीय ऊर्जा किसे कहते हैं?
उत्तर:
महासागर की सतह के जल तथा गहराई के जल के ताप में अन्तर के कारण उपलब्ध ऊर्जा को सागरीय तापीय ऊर्जा कहते हैं।

प्रश्न 7.
सूर्य के नाभिक में हाइड्रोजन का कौन-सा समस्थानिक होता है?
उत्तर:
सूर्य के नाभिक में हाइड्रोजन का भारी समस्थानिक ड्यूटेरियम \(\left({ }_1 \mathrm{H}^2\right)\) होता है।

प्रश्न 8.
दो नाभिकीय ईंधनों के नाम लिखिए।
उत्तर:
दो नाभिकीय ईंधनों के नाम हैं-

• U-235 ( यूरेनियम 235)
• Pu – 239 (प्लूटोनियम-239)

प्रश्न 9.
श्रृंखला अभिक्रिया के प्रकारों के नाम लिखो।
उत्तर:
शृंखला अभिक्रिया दो प्रकार की होती है-

• नियन्त्रित (या सीमित) श्रृंखला अभिक्रिया।
• अनियन्त्रित (या असीमित) शृंखला अभिक्रिया।

प्रश्न 10.
नाभिकीय संलयन को परिभाषित कीजिए।
उत्तर:
अति उच्च दाब तथा उच्च ताप (लगभग 10⁷K) पर दो हल्के नाभिकों का परस्पर संयुक्त होकर एक भारी नाभिक बनाने की अभिक्रिया को नाभिकीय संलयन कहते हैं। इस अभिक्रिया में असीमित ऊर्जा मुक्त होती है।

प्रश्न 11.
नाभिकीय ऊर्जा क्या है?
उत्तर:
पदार्थ के परमाणुओं के केन्द्र में स्थित नाभिक असीमित ऊर्जा के भण्डार हैं। इसी ऊर्जा को नाभिकीय ऊर्जा कहते हैं। प्रायः ये नाभिकीय संलयन एवं नाभिकीय विखण्डन के फलस्वरूप मुक्त होती है।

प्रश्न 12.
यूरेनियम के दो समस्थानिकों के नाम व संकेत लिखिए।
उत्तर:
यूरेनियम के दो समस्थानिक हैं-

• यूरेनियम-235 या \({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\)
• यूरेनियम-238 या \({ }_{92} \mathrm{U}^{238}\)

प्रश्न 13.
सूर्य में ऊर्जा का मुख्य स्रोत क्या है?
उत्तर:
सूर्य में ऊर्जा का मुख्य स्रोत हाइड्रोजन की संलयन क्रिया है।

प्रश्न 14.
नाभिकीय रियेक्टर में प्रयुक्त ईंधन का नाम लिखिए।
उत्तर:
नाभिकीय रियेक्टर में प्रयुक्त ईंधन है- यूरेनियम – 235 या \({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\)।

प्रश्न 15.
\({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\) के नाभिक में प्रोटॉनों तथा न्यूट्रॉनों की संख्या लिखिए।
उत्तर:
\({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\) के नाभिक में-
प्रोटॉनों की संख्या = 92
न्यूट्रॉनों की संख्या = 235 – 92 = 143

प्रश्न 16.
परमाणु बम एवं हाइड्रोजन बम में होने वाली क्रियाओं के नाम लिखिए।
उत्तर:
परमाणु बम नाभिकीय विखण्डन एवं हाइड्रोजन बम में नाभिकीय संलयन की क्रियाएँ होती हैं। दोनों में ही अनियन्त्रित श्रृंखला अभिक्रिया होती है।

प्रश्न 17.
नाभिकीय संलयन में ऊर्जा का स्रोत क्या है?
उत्तर:
नाभिकीय संलयन में ऊर्जा का स्रोत हाइड्रोजन के समस्थानिक ड्यूटेरियम हैं।

प्रश्न 18.
नाभिकीय रियेक्टर में प्रयुक्त मन्दक का नाम लिखिए।
उत्तर:
नाभिकीय रियेक्टर में प्रयुक्त मन्दक भारी जल (D₂O) अथवा ग्रेफाइट हैं।

प्रश्न 19.
\({ }_{92} \mathrm{U}^{238}\) से क्या तात्पर्य है?
उत्तर:
\({ }_{92} \mathrm{U}^{238}\) यूरेनियम का वह स्थायी समस्थानिक है जिसके नाभिक में 92 प्रोटॉन तथा 146 न्यूट्रॉन होते हैं।

प्रश्न 20.
नाभिकीय विखण्डन क्या है?
उत्तर:
नाभिकीय विखण्डन- एक भारी नाभिक पर मन्द न्यूट्रॉन की बमबारी करने पर उसके लगभग समान आकार के दो हल्के नाभिकों में टूटने की क्रिया को नाभिकीय विखण्डन कहते हैं। इस क्रिया में अपार ऊर्जा उत्सर्जित होती है।

प्रश्न 21.
नाभिकीय विखण्डन का महत्त्वपूर्ण उपयोग क्या है?
उत्तर:
नाभिकीय विखण्डन का महत्त्वपूर्ण उपयोग मानव कल्याण हेतु रचनात्मक कार्यों जैसे विद्युत उत्पादन करने में होता है।

प्रश्न 22.
समस्थानिक किसे कहते हैं?
उत्तर:
किसी तत्त्व विशेष के दो या दो से अधिक ऐसे परमाणु जिनका परमाणु क्रमांक समान हो किन्तु परमाणु द्रव्यमान भिन्न-भिन्न समस्थानिक कहलाते हैं, जैसे यूरेनियम के दो समस्थानिक \({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\) एवं \({ }_{92} \mathrm{U}^{238}\) होते हैं।

प्रश्न 23.
ऊर्जा किस रूप में स्थानान्तरित होती है?
उत्तर:
ऊर्जा तरंगों के रूप में स्थानान्तरित होती है। इन ऊर्जा तरंगों का तरंग दैर्ध्य भिन्न-भिन्न होता है। ऊर्जा की सभी तरंगों का उद्गम सूर्य से होता है।

प्रश्न 24.
ऊर्जा का विशाल स्त्रोत क्या है?
उत्तर:
सूर्य ऊर्जा के सभी रूपों का विशाल स्रोत है।

प्रश्न 25.
दृश्य प्रकाश में सबसे कम तरंगदैर्ध्य किस रंग की है?
उत्तर:
दृश्य प्रकाश में सबसे कम तरंगदैर्घ्य बैंगनी रंग की है।

प्रश्न 26.
दृश्य प्रकाश में सबसे अधिक तरंगदैर्ध्य किस रंग की है?
उत्तर:
दृश्य प्रकाश में सबसे अधिक तरंग दैर्ध्य लाल रंग की है।

प्रश्न 27.
प्रकाश की कौन-सी तरंगों में गर्म करने का गुण पाया जाता है?
उत्तर:
प्रकाश की अवरक्त तरंगों में गर्म करने का गुण पाया जाता है।

प्रश्न 28.
सौर ऊर्जा को किन-किन रूपों में रूपान्तरित किया जा सकता है?
उत्तर:
सौर ऊर्जा को ऊष्मा ऊर्जा, प्रकाश ऊर्जा, विद्युत ऊर्जा आदि रूपान्तरित किया जा सकता है।

प्रश्न 29.
उन तत्त्वों के नाम लिखिए, जिनका उपयोग सौर सेल के निर्माण में किया जाता है।
उत्तर:
सौर सेल सिलिकॉन तथा गैलेनियम जैसे अर्द्ध-चालकों से बनाए जाते हैं।

प्रश्न 30.
हमारी पृथ्वी से सूर्य कितनी दूरी पर है?
उत्तर:
हमारी पृथ्वी से सूर्य 15 करोड़ किलोमीटर दूर स्थित है।

प्रश्न 31.
सूर्य का द्रव्यमान क्या है?
उत्तर:
सूर्य का द्रव्यमान लगभग 1029 टन है।

प्रश्न 32.
सूर्य कितने वर्षों से जल रहा है?
उत्तर:
जीवाश्मों के आधार पर यह अनुमान लगाया जाता है कि सूर्य पिछले सात से आठ अरब वर्षों से प्रदीप्तमान है।

प्रश्न 33.
सूर्य का सम्पूर्ण प्रायः द्रव्यमान किस तत्त्व के कारण है?
उत्तर:
सूर्य का सम्पूर्ण प्रायः द्रव्यमान हाइड्रोजन तत्त्व के कारण है।

प्रश्न 34.
सूर्य से विकरित दो अदृश्य प्रकाश किरणों के नाम लिखिए।
उत्तर:
सूर्य से विकरित दो अदृश्य प्रकाश किरणें पराबैंगनी तथा अवरक्त प्रकाश किरणें हैं।

प्रश्न 35.
पृथ्वी के वायुमण्डल के ऊपरी सतह के प्रति वर्गमीटर क्षेत्रफल में सूर्य की कितनी ऊर्जा प्राप्त होती है?
उत्तर:
पृथ्वी के वायुमण्डल की ऊपरी सतह सूर्य से लगभग 1.36 जूल ऊर्जा प्रति सेकण्ड प्रति वर्ग मीटर प्राप्त करती है। इसका कुछ भाग अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है तथा कुछ भाग वायुमण्डल में उपस्थित जल वाष्प, ओजोन, धूल तथा CO₂ द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है।

अतिलघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
सूर्य में ऊर्जा उत्पत्ति की क्रिया को समझाइये।
उत्तर:
सूर्य के क्रोड में हाइड्रोजन व हीलियम विशाल मात्रा में हैं। ये तत्त्व परमाण्विक अवस्था में है। हाइड्रोजन परमाणु सूर्य के क्रोड में अति तीव्र वेग से सभी दिशाओं गमन कर रहे हैं हैं तथा एक-दूसरे टकरा रहे हैं। प्रयोगों से यह स्थापित किया गया है कि जब हाइड्रोजन परमाणु संलयन द्वारा (जुड़कर) हीलियम के अधिक भारी परमाणु बनाते हैं, तो अति विशाल मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित होती है।

परमाणुओं के नाभिकों के जुड़ने की इस क्रिया संलयन कहते हैं। सूर्य के क्रोड में यह प्रक्रिया निरन्तर व अबाध गति से हो रही है। यह क्रिया कई चरणों में को होती है। प्रथमतः हाइड्रोजन के दो नाभिक संलयित होकर भारी हाइड्रोजन, जिसे ड्यूटीरियम कहते हैं का एक परमाणु निर्मित करते हैं, तत्पश्चात् ड्यूटीरियम के दो परमाणु संलयन द्वारा हीलियम के एक नाभिक की रचना करते हैं।

प्रश्न 2.
सौर ऊर्जा के दो लाभ बतायें।
उत्तर:
सौर ऊर्जा के दो लाभ निम्न हैं-

• सौर ऊर्जा से विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जाती है जो बिल्कुल प्रदूषण रहित होती है।
• सौर ऊर्जा के उपयोग से कोयले तथा पेट्रोलियम जैसे अनवीकरणीय ऊर्जा स्रोत को संरक्षित किया जा सकता है।

प्रश्न 3.
सौर सेल और सौर पैनल में क्या अन्तर है?
उत्तर:
सौर सेल और सौर पैनल में निम्नलिखित अन्तर हैं-

सौर सेल	सौर पैनल
1. सौर सेल अर्द्ध चालक युक्त वह युक्ति है जो सौर ऊर्जा की अत्यल्प मात्रा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर देती है।	1. सौर पैनल, बहुत बड़ी संख्या में सौर सेल को एक विशेष क्रम में जोड़कर बनायी गई युक्ति है।
2. इसकी दक्षता बहुत कम होती है।	2. इसकी दक्षता आवश्यकतानुसार बढ़ायी जा सकती है।
3. सौर सेल अधिक ऊर्जा वाले उपकरणों को चालित नहीं कर पाता है।	3. सौर पैनल द्वारा उत्पादित ऊर्जा को संचायक बैटरी में भण्डारित किया जा सकता है, इसलिए इससे अधिक ऊर्जा वाले उपकरणों को भी चालित किया जा सकता है।

प्रश्न 4.
बड़े बाँध किस प्रकार विद्युत उत्पादन में सहायक क्षं?
उत्तर:
सौर ऊर्जा द्वारा प्रकृति में जल चक्र के रूप में जल का पुन: चक्रण होता रहता है। वर्षा का पानी नदियों में बहता रहता है जो हमें जल ऊर्जा उपलब्ध करवाता है। नदियों के इस पानी को बाँध बनाकर संगृहित कर दिया जाये तो नदियों के पानी की गतिज ऊर्जा बाँधों में स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित हो जाती है।

बाँध में एकत्र पानी का बाँध के नीचे जल विद्युत संयंत्र लगाकर उसके टरबाइन पर गिराये जाने पर बाँध के स्थिर पानी की स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में बदल जाती है जिससे टरबाइन घूमने लगते हैं फलस्वरूप जल विद्युत संयंत्र का आर्मेचर घूमने लगता है तथा विद्युत उत्पन्न हो जाती है। इस प्रकार प्रकृति से प्राप्त जल ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा उत्पादन में बड़े बाँध सहायक है।

प्रश्न 5.
बॉक्सनुमा सौर कुकर का नामांकित चित्र बनाइए।
उत्तर:

प्रश्न 6.
बॉक्सनुमा सौर कुकर तथा गोलीय परावर्तक युक्त सौर कुकर में चार अन्तर लिखिए।
उत्तर:
बॉक्सनुमा सौर कुकर तथा गोलीय परावर्तक सौर कुकर में अन्तर निम्नलिखित हैं-

बॉक्सनुमा सौर कुकर	गोलीय परावर्तक युक्त सौर कुकर
1. इससे रात में भोजन नहीं पकाया जा सकता है।	1. इसमें अवतल अथवा परवलयिक परावर्तक होता है जो सौर ऊर्जा को एक छोटे-से क्षेत्र में संकेन्द्रित कर देता है।
2. यह उस स्थान के लिए उपयोगी नहीं है जहाँ हमेशा बादल छये रहते हैं।	2. इसमें अपेक्षाकृत काफी उच्च ताप प्राप्त होता है।
3. इसे हम किसी भी स्थान पर नहीं रख सकते हैं।	3. यह तीव्र आँच में पकने वाले खाद्य पदार्थों के लिए उपयोगी है।
4. इसका उपयोग सेंकने या तलने के लिए नहीं किया जा सकता है।	4. यह सेंकने तथा तलने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।

प्रश्न 7.
सौर ऊर्जा का स्रोत क्या है?
उत्तर:
सौर ऊर्जा का स्रोत इसके केन्द्र में हो रहे हाइड्रोजन परमाणु की नाभिकीय संलयन क्रिया है। इस अभिक्रिया में दो हल्के हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक परस्पर संयुक्त होकर एक भारी एवं स्थायी हीलियम का नाभिक बनाते हैं तथा अत्यधिक परिमाण में ऊर्जा विमोचित करते हैं। यही ऊर्जा सौर ऊर्जा है। इसे निम्न समीकरण द्वारा दर्शाया जाता है-
\({ }_1^2 \mathrm{H}+{ }_1^2 \mathrm{H} \longrightarrow{ }_2^4 \mathrm{He}\) + ऊर्जा

प्रश्न 8.
पराबैंगनी किरणें क्या हैं? इसके गुण लिखिए।
उत्तर:
पराबैंगनी किरणें-ये वे चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य 1 x 10^-8 मी से 4 x 10^-7 मी तक होती है। ये अदृश्य किरणें हैं जिनकी पहचान फोटोग्राफिक फिल्म द्वारा की जाती है।

पराबैंगनी किरणों के गुण-

• ये अदृश्य किरणें हैं।
• ये फोटोग्राफिक प्लेट को काला कर देती हैं।
• इसकी अधिक मात्रा मानव जीवन के लिए हानिकारक होती है।

प्रश्न 9.
सूर्य प्रकाश के प्रमुख संघटकों को संक्षेप में समझाइये।
उत्तर:
सूर्य प्रकाश के तीन प्रमुख संघटक हैं-

• पराबैंगनी प्रकाश- बैंगनी रंग की तरंग दैर्ध्य से कम तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश को पराबैंगनी प्रकाश कहते हैं। यह मानव नेत्र द्वारा दिखाई नहीं देता तथा सभी सजीवियों के लिए हानिकारक होता है।
• दृश्य प्रकाश बैंगनी रंग से लाल रंग तक के तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश को दृश्य प्रकाश कहते हैं। यह मानव नेत्र द्वारा दिखाई देता है।
• अवरक्त प्रकाश- लाल रंग की तरंग दैर्ध्य से अधिक तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश को अवरक्त प्रकाश कहते हैं। यह भी मानव नेत्र द्वारा दिखाई नहीं देता है।

प्रश्न 10.
सोलर सेल क्या है? इसके कोई तीन उपयोग लिखिए।
उत्तर:
सोलर सेल- सोलर सेल वह है जो सौर प्रकाश को सीधे ही विद्युत में रूपान्तरित कर देती है।
सोलर सेल के उपयोग-

• विद्युत स्रोत के रूप में समस्त कृत्रिम उपग्रहों में किया जाता है।
• केलकुलेटर, घड़ियाँ तथा अन्य छोटे उपकरणों को चलाने में।
• प्रकाश व्यवस्था में रेडियो तथा दूरदर्शन के अभिग्राहियों को प्रचलित करने में।

प्रश्न 11.
सोलर कुकर के चार लाभ लिखिए।
उत्तर:
सोलर कुकर के लाभ-

• सोलर कुकर के उपयोग से ईंधन की बचत होती है।
• सोलर कुकर में धुआँ नहीं निकलता जिससे पर्यावरण प्रदूषित नहीं होता।
• इसके उपयोग से भोजन के पोषक तत्त्व नष्ट नहीं होते।
• इसे इच्छित स्थान पर ले जाया जा सकता है।

प्रश्न 12.
सोलर कुकर की कोई चार सीमाएँ लिखिए।
उत्तर:
सोलर कुकर की सीमाएँ-

• इससे रात में भोजन नहीं पकाया जा सकता है।
• यह उस स्थान के लिए उपयोगी नहीं है जहाँ हमेशा बादल छाये रहते हैं।
• इसे हम किसी भी स्थान पर नहीं रख सकते हैं।
• इसका उपयोग सेंकने या तलने के लिए नहीं किया जा सकता है।

प्रश्न 13.
सौर ऊष्मक (हीटर) किस सिद्धान्त पर कार्य करता है?
उत्तर:
सौर ऊष्मक काले रंग प्रयोग किया जाता है जो ऊष्मा का अच्छा अवशोषक किन्तु बुरा परावर्तक होने के कारण प्रकाश ऊर्जा का ऊष्मीय विकिरण (अवरक्त प्रकाश) को अवशोषित कर लेता है, फलत: सौर ऊष्मक में रखी वस्तु गर्म हो जाती है। अधिक ऊष्मा प्राप्त करने के लिए दर्पणों का प्रयोग किया जाता है जो प्रकाश को एकत्र करने का कार्य करते हैं।

प्रश्न 14.
सूर्य का हमारे लिए क्या महत्त्व है?
उत्तर:
सूर्य निम्नलिखित कारणों से हमारे लिए महत्त्वपूर्ण है-

• सूर्य हमारे लिए ऊर्जा का सबसे अधिक प्रत्यक्ष एवं विशाल स्रोत है।
• यह पृथ्वी पर वायु प्रवाह तथा जल चक्र की निरन्तरता बनाये रखने के लिए आवश्यक शक्ति प्रदान करता है।
• यह पृथ्वी के समस्त जीवन को संपोषित करता है।
• सूर्य द्वारा विकरित ऊर्जा को यान्त्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करके हम अपने विभिन्न कार्यों को सम्पन्न करते हैं।

प्रश्न 15.
जल ऊर्जा किसे कहते हैं? इसके दो उपयोग लिखिए।
उत्तर:
जल ऊर्जा – बहते हुए जल में बहुत ज्यादा मात्रा में गतिज ऊर्जा होती है जिससे यान्त्रिक कार्य किये जा सकते हैं, इसे ही जल ऊर्जा कहते हैं।
उपयोग-

• जल चक्कियों के पार्टी को घुमाने में।
• जलविद्युत संयंत्र को संचालित कर विद्युत उत्पन्न करने में।

प्रश्न 16.
जल विद्युत का क्या अर्थ है?
उत्तर:
बहते हुए जल की ऊर्जा का उपयोग करके जो विद्युत उत्पन्न की जाती है, उसे जल विद्युत कहते हैं। जल की स्थितिज ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में बदलकर टरबाइन की सहायता से जनरेटर को चलाया जाता है, इससे जनरेटर की कुण्डलियों में विद्युत धारा प्रवाहित होने लगती है। इस विद्युत को ही जल विद्युत कहते हैं।

प्रश्न 17.
आँधियाँ कैसे उत्पन्न होती हैं?
उत्तर:
वायु की दो सन्निकट पट्टिकाओं में असमान ऊष्माग्राहिता के कारण तापान्तर उत्पन्न होता है तब ठण्डी वावु पट्टिका अति तीव्र गति से दाब डालती हुई ऊष्ण वायु पट्टिका की ओर बढ़ती है। चूँकि उष्ण पट्टिका उसी गति से उस स्थान से प्रस्थान नहीं कर पाती, अतः दोनों वायु पट्टिकाओं में टकराहट (संघट्ट) होती है। इसके फलस्वरूप औधियाँ उत्पन्न होती हैं।

प्रश्न 18.
वायु का प्रवाह कैसे उत्पन्न होता है?
उत्तर:
भूमध्यरेखीय स्थानों पर सूर्य की किरणें सीधी पड़ती हैं अतः वे स्थान अधिक गर्म हो जाते हैं। दूसरी ओर ध्रुवों पर सूर्य की किरणें तिरछी पड़ती हैं अतः वे अपेक्षाकृत कम गर्म हो पाते हैं। इस तापान्तरण के कारण वायुमण्डल में अलग-अलग तापों की परतें बन जाती हैं। गर्म वायु हल्की होने के कारण ऊपर उठ जाती है और भूमध्य रेखीय वायुमण्डल में गरम वायु जमा हो जाती उधर ध्रुव प्रदेशों में ठण्डी वायु पृथ्वी के तल के और पास आ जाती है। इस प्रकार वायुमण्डल में वायु का प्रवाह पृथ्वी तल के समीप ध्रुवों से भूमध्य रेखा की ओर होने लगता है, यही वायु प्रवाह या पवन है।

प्रश्न 19.
ऊर्जा संकट के कोई दो कारण लिखो।
उत्तर:
ऊर्जा संकट के कारण निम्नलिखित हैं-

• जनसंख्या में अत्यधिक वृद्धि के कारण अनवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का अत्यन्त दोहन करना।
• कम दक्षता वाली मशीनों के उपयोग के कारण ऊर्जा के अधिकांश भाग का ह्रास हो जाना।

प्रश्न 20.
नाभिकीय रियेक्टर क्या है?
उत्तर:
नाभिकीय रियेक्टर वह युक्ति है जिसमें नाभिकीय विखण्डन की श्रृंखला अभिक्रिया को नियन्त्रित करके अत्यधिक ऊर्जा प्राप्त की जाती है जिसका उपयोग विभिन्न रचनात्मक कार्यों हेतु किया जाता है। वास्तव में नाभिकीय रियेक्टर नाभिकीय विखण्डन की क्रिया द्वारा उत्पन्न ऊष्मीय ऊर्जा से टरबाइन चलाकर विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करता है।

प्रश्न 21.
श्रृंखला अभिक्रिया से क्या समझते हैं?
उत्तर:
शृंखला अभिक्रिया ऐसी नाभिकीय विखण्डन अभिक्रिया जिसमें अभिक्रिया को प्रारम्भ करने वाला न्यूट्रॉन, अभिक्रिया के दौरान भी उत्पन्न होता है तथा अभिक्रिया को लगातार आगे बढ़ाता रहता है, शृंखला अभिक्रिया कहलाती है।

जब मन्दगामी न्यूट्रॉन की यूरेनियम-\(\left({ }_{92} \mathrm{U}^{235}\right)\) पर बमबारी की जाती है तो प्रत्येक यूरेनियम नाभिक लगभग समान आकार के दो खण्डों में टूट जाता है तथा तीन नये न्यूट्रॉन, X-किरणें तथा ऊपर अपार मात्रा में ऊर्जा उत्सर्जित होती है। ये नये न्यूट्रॉन अनुकूल ‘परिस्थितियों में अन्य यूरेनियम नाभिकों का विखण्डन करते हैं। इस प्रकार नाभिकों के विखण्डन की एक श्रृंखला बन जाती है जो एक बार प्रारम्भ होने पर स्वतः ही जारी रहता है जब तक समस्त यूरेनियम समाप्त नहीं हो जाता है, यह सम्पूर्ण अभिक्रिया शृंखला अभिक्रिया कहलाती है।

प्रश्न 22.
नाभिकीय संलयन क्या है? एक उदाहरण देकर समझाइए।
अथवा
नाभिकीय संलयन को चित्र द्वारा समझाइये।
उत्तर:
नाभिकीय संलयन- अति उच्च दाब एवं उच्च ताप ( लगभग 10⁷K) पर दो हल्के नाभिकों का परस्पर संयुक्त होकर एक भारी नाभिक बनाने की अभिक्रिया को नाभिकीय संलयन कहते हैं। इस अभिक्रिया में असीमित ऊर्जा मुक्त होती है।

उदाहरण- हाइड्रोजन के समस्थानिक ड्यूटेरियम के दो नाभिक \(\left({ }_1^2 \mathrm{H}\right)\) संलयित होकर एक हीलियम नाभिक \(\left({ }_4^2 \mathrm{He}\right)\) बनाते हैं तो बहुत अधिक ऊर्जा मुक्त होती है।
\({ }_1^2 \mathrm{H}+{ }_1^2 \mathrm{H} \rightarrow{ }_2^4 \mathrm{He}+21.6\)MeV ऊर्जा

प्रश्न 23.
नाभिकीय ऊर्जा के कोई तीन लाभ लिखिए।
उत्तर:
नाभिकीय ऊर्जा के लाभ-

• U-235, की छोटी-सी मात्रा से अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा मुक्त होती है।
• नाभिकीय विखण्डन के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है।
• यूरेनियम पर्याप्त मात्रा में उपलब्ध होने पर नाभिकीय ऊर्जा हमेशा मिल सकती है।

प्रश्न 24.
नाभिकीय विखण्डन के महत्त्वपूर्ण उपयोग क्या हैं?
उत्तर:
नाभिकीय विखण्डन का उपयोग निम्नलिखित कार्यों होता है-

• नाभिकीय विखण्डन की श्रृंखला अभिक्रिया को नियन्त्रित करके इससे प्राप्त ऊर्जा को विद्युत उत्पादन हेतु उपयोग में लाया जाता है।
• नाभिकीय विखण्डन से प्राप्त उत्पादों का उपयोग उद्योग, कृषि तथा चिकित्सा के क्षेत्र में किया जाता है।
• नाभिकीय विखण्डन की अनियन्त्रित श्रृंखला अभिक्रिया द्वारा परमाणु बम का निर्माण किया जाता है जिसका उपयोग युद्ध के क्षेत्र में किया जाता है।

प्रश्न 25.
नाभिकीय रियेक्टर के कोई तीन उपयोग लिखो।
उत्तर:
नाभिकीय रियेक्टर के निम्नलिखित उपयोग होते हैं-

• विद्युत ऊर्जा उत्पादन में
• विखण्डीय पदार्थों को बनाने में।
• नाभिकीय शोध कार्यों में।

प्रश्न 26.
नाभिकीय रियेक्टर का सिद्धान्त समझाइये।
उत्तर:
नाभिकीय रियेक्टर ऊष्मा रूपान्तर के सिद्धान्त पर कार्य करता है। नाभिकीय रियेक्टर कंक्रीट की मोटी दीवारों से बना होता है। इसमें एक स्टील पात्र में नियन्त्रित नाभिकीय विखण्डन की क्रिया (क्रांतिक नाभिकीय अभिक्रिया) द्वारा अत्यधिक मात्रा में ऊष्मीय ऊर्जा उत्पन की जाती है। इस ऊष्मीय ऊर्जा से जल को वाष्पित करके उसकी भाप से टरबाइन चलाया जाता है। टरबाइन के अपने या डायनमो की कुण्डली भी घूमने लगती है जिससे विद्युत ऊर्जा ऊर्जा उत्पन्न होती है। इसका उपयोग विभिन्न रचनात्मक कार्यों के लिए किया जाता है।

प्रश्न 27.
नाभिकीय विखण्डन से क्या अभिप्राय है?
उत्तर:
नाभिकीय विखण्डन-यह वह नाभिकीय अभिक्रिया है जिसमें एक भारी नाभिक दो लगभग समान आकार के हल्के नाभिक खण्डों में टूट जाता है तथा दो या तीन नये न्यूट्रॉन, X किरणें उत्सर्जित होती हैं और अत्यधिक ऊर्जा विमोचित होती है। अतः नाभिकीय विखण्डन से अभिप्राय उस नाभिकीय ऊर्जा स्रोत से है जिसमें एक भारी अस्थायी नाभिक, खण्डित होता हुआ दो या तीन न्यूट्रॉन के साथ अत्यधिक परिमाण में ऊर्जा विमोचित करती है।

प्रश्न 28.
नाभिकीय ऊर्जा क्या है? इसके दो शान्तिपूर्ण उपयोग लिखिए।
उत्तर:
नाभिकीय संलयन तथा नाभिकीय विखण्डन क्रिया में मुक्त ऊर्जा ही नाभिकीय ऊर्जा है। इसका शान्तिपूर्ण उपयोग है-

• विद्युत ऊर्जा के उत्पादन में।
• चिकित्सा क्षेत्र में कैंसर रोग के इलाज में।

प्रश्न 29.
नाभिकीय अभिक्रिया तथा रासायनिक अभिक्रिया में प्रमुख अन्तर क्या हैं? लिखिए।
उत्तर:
नाभिकीय अभिक्रिया तथा रासायनिक अभिक्रिया में प्रमुख अन्तर निम्नलिखित हैं-

नाभिकीय अभिक्रिया	रासायनिक अभिक्रिया
1. इस अभिक्रिया में परमाणु के नाभिक भाग लेते हैं जिनका विखण्डन या संलयन होता है।	1. इस अभिक्रिया में परमाणु के बाह्यतम कक्षा के इलेक्ट्रॉन भाग लेते हैं।
2. इस अभिक्रिया में परमाणु संयोजित होकर पुनः व्यवस्थित नहीं होते।	2. इस अभिक्रिया में परमाणु केवल विभिन्न प्रकार से संयोजित होकर पुन: व्यवस्थित हो जाते हैं।
3. इस अभिक्रिया में नये कणों तथा नाभिकों का निर्माण होता है।	3. इस अभिक्रिया में नए परमाणु का निर्माण होता है।
4. इस अभिक्रिया के फलस्वरूप अत्यधिक मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न होती है।	4. इस अभिक्रिया के फलस्वरूप बहुत कम मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न या अवशोषित होती है।

प्रश्न 30.
ऊर्जा संकट क्या है? ऊर्जा संकट के दो कारण लिखिए।
उत्तर:
ऊर्जा के प्रमुख प्राकृतिक स्रोतों जैसे- कोयला, पेट्रोलियम एवं प्राकृतिक गैस की मात्रा पृथ्वी पर सीमित है। इंजन के आविष्कार से लेकर आज तक इन्हीं ऊर्जा संसाधनों पर हम निर्भर करते हैं। चूँकि ये दुर्लभ तथा अनवीकरणीय ऊर्जा स्रोत हैं जिसका दोहन इतनी अधिक दर से हो रहा है कि ये अतिशीघ्रता से समाप्त हो सकते है, फलस्वरूप भविष्य में ऊर्जा प्राप्त न हो सकने की अर्शिका से संसार में एक प्रकार का भय व्याप्त हो गया है इस परिस्थिति को ही ऊर्जा संकट कहते हैं।

उक्त ऊर्जा संकट के कारण –

• जनसंख्या में अत्यधिक के कारण अनवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों का अत्यन्त दोहन किया जाता है।
• कम दक्षता वाली मशीनों के उपयोग के कारण ऊर्जा के अधिकांश भाग का ह्रास होना।

प्रश्न 31.
सागरीय तापीय ऊर्जा किसे कहते हैं?
उत्तर:
महासागर की सतह के जल तथा गहराई में स्थित जल के ताप में सदैव अन्तर होता है। कई स्थानों पर यह अन्तर 20°C तक हो सकता है। इस रूप में उपलब्ध ऊर्जा को सागरीय तापीय ऊर्जा (Ocean Ther- mal Energy ) या संक्षिप्त में OTE कहते हैं सागरीय तापीय ऊर्जा को विद्युत जैसे उपयोगी रूप में परिवर्तित किया जा सकता है।

प्रश्न 32.
ज्वारीय तरंगें किस प्रकार उत्पन्न होती हैं?
उत्तर:
सागरीय ऊर्जा एक अन्य रूप में भी उपलब्ध होती है और वह है- सागरीय लहरों से सम्बद्ध ऊर्जा। सागर की सतह पर चलने वाली वायु की तीव्र धाराओं से उत्पन्न ऊँची-ऊँची लहरें निरंतर तट पर ऊपर-नीचे उठती- गिरती रहती हैं। ऊँची-ऊँची लहरें निरंतर तट पर टकराती हैं, तो यह लहरें ज्वारीय तरंगें कहलाती हैं।

प्रश्न 33.
पवन चक्की का कार्यकारी सिद्धान्त लिखिए। अथवा पवन चक्की का सिद्धान्त स्पष्ट करें।
उत्तर:
जब पवन चक्की के ब्लेडों से वायु टकराती है, तो उन पर एक बल लगता है, जिससे पवन चक्की घूमने लगती है। पवन चक्की का घूर्णन उसके ब्लेडों की विशिष्ट बनावट के कारण सम्भव होता है, जो किसी विद्युत पंखों के ब्लेडों के समान ही होती है जिस प्रकार विद्युत पंखे के ब्लेडों के घूमने से वायु गतिशील हो जाती है, ठीक इसी प्रकार गतिशील वायु पंखे को घुमाती है। पवन चक्की द्वारा कुएँ या खदानों में भरे पानी को बाहर निकाला जा सकता है या विद्युत उत्पन्न की जा सकती है।

प्रश्न 34.
सौर ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में रूपान्तरण करने की किसी एक युक्ति का वर्णन कीजिए। अथवा सौर सेल पैनल का वर्णन कीजिए एवं उपयोगिता लिखिए
उत्तर:
सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए सौर सेल या सौर पैनल प्रयुक्त करते हैं।

सौर सेल पैनल – सौर सेल प्रकाश-विद्युत प्रभाव के सिद्धान्त पर कार्य करती है जो सीधे ही सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में रूपान्तरित कर देती हैं सौर सेल की दक्षता कम होने के कारण अनेक सौर सेलों को विशेष क्रम में व्यवस्थित कर दिया जाता है जिससे विभिन्न कार्यों के लिए पर्याप्त परिमाण में विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है सौर सेलों की यह व्यवस्था सौर सेल पैनल कहलाती है। सौर पैनल से सौर सेलों को जोड़ने के लिए चाँदी का प्रयोग किया जाता है सौर पैनल में निर्मित विद्युत दिष्ट धारा होती है।

सौर सेल पैनल की उपयोगिता –

• इसका उपयोग कृत्रिम उपग्रहों तथा अंतरिक्षयानों में विद्युत उपलब्ध करने हेतु किया जाता है।
• दूरस्थ वन ग्रामों की सड़कों पर प्रकाश करने. सिंचाई के लिए जलपंपों को चलाने तथा रेडियो एवं टेलीविजन सेटों को चलाने किया जाता है।
  

दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 1.
प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण किन-किन रूपों में होता है? समझाइये।
उत्तर:
जब प्रकाश ऊर्जा पृथ्वी के वायुमण्डल से होकर गुजरती है तो उनमें से केवल 47% ऊर्जा ही पृथ्वी सतह तक पहुँचती है, शेष ऊर्जा वायुमण्डल में अवशोषित एवं कुछ परावर्तित हो जाती है।

प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण निम्नलिखित रूपों में होता है-
(1) पराबैंगनी प्रकाश का अवशोषण प्रकाश की पराबैंगनी किरणें लगभग पूरी तरह वायुमण्डल की ओजोन परत द्वारा अवशोषित कर ली जाती हैं।

(2) अवरक्त प्रकाश का अवशोषण- पृथ्वी की सतह द्वारा अवरक्त प्रकाश अवशोषित की जाती है ये अवरक्त प्रकाश अपने मार्ग में आने वाली सभी वस्तुओं को गर्म कर देता है। फलस्वरूप पृथ्वी सतह के जल तथा पृथ्वी की सतह को गर्म कर देती है अर्थात् अवरक्त प्रकाश ऊष्मा के रूप में पृथ्वी के विभिन्न घटकों द्वारा अवशोषित कर ली जाती है। अप्रत्यक्ष रूप से सौर ऊर्जा का अवशोषण महासागरीय ऊर्जा का पवन ऊर्जा के रूप में होता है।

(3) दृश्य प्रकाश का अवशोषण-पौधों में रासायनिक ऊर्जा के रूप में दृश्य प्रकाश का अवशोषण होता है जो जैव द्रव्यमान में परिवर्तन द्वारा जीवाश्म ईंधन के रूप में प्राप्त होता है। पौधों एवं जन्तुओं में भोजन के रूप में अवशोषण सतत होता रहता है। कुछ भाग वायुमण्डल में उपस्थित जल वाष्प, ओजोन परत, धूल कण तथा CO₂ द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है।

प्रश्न 2.
सौर तापन युक्तियाँ किसे कहते हैं? सौर कुकर का वर्णन निम्न शीर्षकों में करें-
(i) सिद्धान्त
(ii) नामांकित रेखाचित्र,
(iii) कार्यविधि
उत्तर:
सौर तापन युक्ति- वे युक्तियाँ जो सूर्य से प्राप्त ऊर्जा का अधिक से अधिक संग्रह कर सकें तथा संगृहित ऊष्मा का क्षय कम-से-कम करें, सौर तापन युक्तियाँ कहलाती हैं।

सौर कुकर का वर्णन-
(i) सिद्धान्त- काले रंग की सतह पर परावर्तक सतह की तुलना में अधिक ऊष्मा का अवशोषण होता है इसलिए सौर कुकर में काली सतह का उपयोग करके उसे ऊष्मारोधी बॉक्स में रखकर उसकी ऊपरी सतह को किसी काँच की पट्टी से बैंक दिया जाता है जिससे काली सतह द्वारा ऊष्मा का अधिक अवशोषण तथा कम-से-कम व्यय होता है फलस्वरूप उसका आन्तरिक भाग अत्यधिक गर्म हो जाता है।

(ii) नामांकित रेखाचित्र-

(iii) कार्यविधि – काले रंग से पुता ऐलुमिनियम के बर्तन में वह खाद्य पदार्थ रख देते हैं जिसे पकाना है। यह बर्तन कुकर के अन्दर रखकर समतल कांच के ढक्कन द्वारा ढक देते हैं अब सौर कुकर को सूर्य के प्रकाश में इस प्रकार व्यवस्थित करके रख देते हैं कि का प्रकाश समतल दर्पण से परावर्तित होकर कुकर अन्दर प्रवेश करे।

पेटिका के अन्दर एवं बर्तनों के बाहर काला रंग ऊष्मा को अवशोषित करता है। पेटिका के ऊपर रखी समतल कौन की प्लेट ग्रीन हाउस प्रभाव उत्पन्न करती है जिससे बॉक्स के अन्दर का ताप 2-3 घण्टे में लगभग 100°C से 140- तक पहुँच जाता है और बर्तन में रखा खाद्य पदार्थ पक जाता है।

प्रश्न 3.
अर्द्धचालक क्या? सौर सेल के कार्य सिद्धान्त की व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
अर्द्धचालक- अर्द्धचालक वे पदार्थ होते हैं जो सामान्यतः विद्युत के सुचालक नहीं होते किन्तु इनमें कुछ विशेष अपद्रव्य मिला दिये जायें तो उनकी चालकता बढ़ जाती है। इन पर प्रकाश पड़ने से इनकी विद्युत चालकता और बढ़ जाती है जैसे- सिलिकॉन तथा गैलियम।

सौर सेल का कार्य सिद्धान्त-सौर सेल प्रायः अपद्रव्य मिश्रित अर्द्धचालक पदार्थ की परतों से बना होता है। जब इन परतों पर सूर्य का प्रकाश पड़ता है तो अर्द्धचालक के दो भागों में विभवान्तर उत्पन्न हो जाता है। अर्द्धचालक से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉनों के कारण इसमें धारा प्रवाहित होने लगती है। 4 वर्ग सेण्टीमीटर साइज के किसी सौर सेल द्वारा 60 मिली ऐम्पियर धारा लगभग 0.4-0.5V पर उत्पन्न होती है। इस अर्द्धचालकों से निर्मित सौर सेलों की दक्षता 10-18% है जबकि आधुनिक सेलेनियम सोलर सेल की दक्षता 25% तक है।

प्रश्न 4.
पवन के प्रवाहित होने के कारणों की व्याख्या कीजिए।
उत्तर:
पवन के प्रवाहित होने के लिए निम्नलिखित कारण उत्तरदायी हैं-

• पृथ्वी की अपनी अक्ष के परितः घूर्णन गति।
• पृथ्वी के भूमध्य रेखीय भाग का ताप अधिक व ध्रुवों के पास का ताप कम होना।
• स्थानीय संवहन धाराएँ।

पृथ्वी के भूमध्य रेखीय भागों पर सूर्य की किरणें सीधे आपतित होती हैं जबकि ध्रुवीय भागों पर सूर्य की किरणें तिरछी आपतित होती हैं अतः भूमध्य रेखीय भागों में पृथ्वी तल के समीप की वायु ध्रुवीय भागों की अपेक्षा अतिशीघ्र तथा अधिक गर्म हो जाती हैं, इसके फलस्वरूप पृथ्वी पर संवहन धाराएँ बन जाती हैं तथा भूमध्य रेखीय भांगों की वायु अधिक गर्म होने के कारण ऊपर उठने लगती है।

इनके खाली स्थान को भरने के लिए ध्रुवीय स्थानों की अपेक्षाकृत ठण्डी वायु भूमध्यरेखीय भाग की और बहने लगती है। वायु के इस प्रवाह में पृथ्वी के घूर्णन तथा स्थानीय संवहन धाराओं के कारण लगातार बाधा पड़ती रहती है, इसी का परिणाम है-पवन। ये मंद वेग पवन से लेकर विनाशकारी टारनेडो तक परिवर्तित हो सकती हैं।

प्रश्न 5.
जल विद्युत उत्पादन को सचित्र समझाइये।
उत्तर:
जल विद्युत उत्पादन- आजकल नदियों में प्राकृतिक रूप से बहते हुए पानी की गतिज ऊर्जा को बाँध बनाकर स्थितिज ऊर्जा के रूप में संचित कर लिया जाता है जिससे विद्युत संयंत्र द्वारा विद्युत उत्पादित की जाती है।

बाँध के उच्च स्तर से जल को पाइपों द्वारा उसके तली के पास लगाये गये जल विद्युत संयंत्र (विद्युत जनित्र) तक गिराया जाता है। इससे जल की स्थितिज ऊर्जा गिरते हुए पानी की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। पाइप से गिरता हुआ पानी टरबाइनों को घुमाता है जो विद्युत जनित्रों में आर्मेचर को घुमाती है, आर्मेचर के घूमने से विद्युत उत्पादित होती है। इस पूरे प्रक्रम में ऊर्जा का रूपान्तरण निम्न प्रकार होता है-बाँध में भंडारित जल की स्थितिज ऊर्जा गिरते हुए पानी की गतिज ऊर्जा में रूपांतरित होती है। ये ऊर्जा टरबाइन में घूर्णन गति उत्पन्न करता है। जनरेटर इस गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में रूपान्तरित कर देता है।

प्रश्न 6.
सौर जल ऊष्मक का वर्णन निम्नांकित शीर्षकों में कीजिए – (i) सिद्धान्त, (ii) उपकरण का रेखाचित्र, (iii) कार्यविधि।
उत्तर:
सौर जल ऊष्मक-सौर जल ऊष्मक एक ऐसी युक्ति है जिसमें सौर ऊर्जा का उपयोग करके ठण्डे जल से गर्म जल प्राप्त किया जाता है।
(i) सिद्धान्त-सौर जल ऊष्मक में सौर ऊर्जा का रूपान्तरण ऊष्मा ऊर्जा के रूप में होता है जब सूर्य का प्रकाश संग्राहक पर पड़ता है तो इसके काले रंग में रंगे ताँबे की सर्पिलाकार नली अवरक्त किरणें अवशोषित कर ऊष्मा उत्पन्न करती है। यह ऊष्मा पानी को गर्म कर देती है।

(ii) उपकरण का रेखाचित्र-

(iii) कार्यविधि – चित्र में सौर जल ऊष्मक प्रदर्शित है। सौर जल ऊष्मक को छत पर खुले स्थान में इस प्रकार स्थायी रूप से व्यवस्थित कर दिया जाता है कि सूर्य से आने वाली अधिक-से-अधिक किरणें सीधे इस पर पड़ें।

सूर्य से आने वाली किरणें जब ताँबे की नलियों की काली सतह पर पड़ती हैं तो ये सतह ऊष्मा को अवशोषित कर लेती हैं। चूँकि ताँबा, ऊष्मा का सुचालक है, अतः शीघ्र ही यह अवशोषित ऊष्मा नलियों में बहने वाले जल को मिल जाती है जिससे जल में संवहन धारायें बन जाती हैं तथा गर्म जल ऊपर उठकर गर्म जल संग्राहक में चला जाता है और ठण्डा जल नीचे नलियों में आ जाता है, यह प्रक्रम चलता रहता है और गरम जल टोंटी से प्राप्त होता रहता है।

प्रश्न 7.
प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण किन-किन रूपों में तथा किस प्रकार होता है? समझाइए। अथवा सौर ऊर्जा का सजीवों में अधिग्रहण एवं स्थानान्तरण प्रक्रम को सचित्र समझाइये।
उत्तर:
सूर्य से ऊर्जा का प्रवाह शुरू होता है। हरे पौधे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया द्वारा इस सौर ऊर्जा को अंतर्ग्रहण करते हैं। सौर ऊर्जा अजैव वातावरण के माध्यम से जीवों में प्रवेश करती है। केवल वही पौधे सौर ऊर्जा को अंतर्ग्रहण करते हैं, जिनमें क्लोरोफिल नामक हरित वर्णक होता है। इस ऊर्जा को अंतर्ग्रहण करने के पश्चात् पौधे इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित कर देते हैं जो कार्बोहाइड्रेट के रूप में संगृहित हो जाती है। इस ऊर्जा का कुछ अंश पौधे अपनी वृद्धि तथा ऊतकों के निर्माण में उपयोग करते हैं तथा जो ऊर्जा उपयोग नहीं होती, वह ऊष्मा के रूप में मुक्त हो जाती है।

शाकाहारी जन्तु इन पौधों को भोजन के रूप में खाते हैं। शाकाहारी जन्तुओं को मांसाहारी तथा मांसाहारी जन्तुओं को सर्वोच्च मांसाहारी खाते हैं। पौध एवं प्राणियों के मृत शरीर को अपघटक जीवाणु अपना भोजन बनाते हैं तथा उन्हें अपघटित कर खाद के समान उपयोगी बनाते हैं। इस प्रकार हरे पौधों द्वारा सर्वप्रथम सौर ऊर्जा का अधिग्रहण किया जाता है तत्पश्चात् अन्य सजीवों में ऊर्जा का स्थानान्तरण खाद्य श्रृंखला के द्वारा होता है।

प्रश्न 8.
सौर ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में रूपान्तरण करने का वर्णन कीजिए तथा सौर सेल पैनल की उपयोगिता लिखिए।
उत्तर:
सौर सेल एक ऐसी युक्ति है, जो सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती है। लगभग 100 वर्ष पहले यह खोज की जा चुकी थी कि सेलेनियम की किसी पतली पर्त को सौर प्रकाश में रखने पर विद्युत उत्पन्न होती है। यह भी ज्ञात था कि सेलेनियम के किसी टुकड़े पर आपतित सौर ऊर्जा का केवल 0.6 प्रतिशत ही विद्युत में परावर्तित हो पाता है। चूँकि इस प्रकार के सौर सेल की दक्षता बहुत कम थी, इसलिए विद्युत उत्पन्न करने के लिए इस परिघटना का उपयोग करने के कोई विशेष प्रयत्न नहीं किए गए।

सबसे पहला व्यावहारिक सौर सेल सन् 1954 में बनाया गया था। यह सेल लगभग 1.0 प्रतिशत सौर ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता था। आजकल अर्द्धचालकों से निर्मित सौर सेल द्वारा कहीं अधिक दक्षता प्राप्त की जा चुकी है। अंतरिक्ष कार्यक्रमों द्वारा उत्पन्न बढ़ती हुई माँग के कारण भी अधिक-से-अधिक दक्ष सौर सेलों को विकसित करने की दर में वृद्धि हुई है। आधुनिक सेलेनियम सौर सेल की दक्षता 25% तक है, जबकि अर्द्ध- चालकों से निर्मित सौर सेलों की दक्षता 10-18% है।

आजकल प्रायः सौर सेल, सिलिकॉन तथा गैलेनियम जैसे अर्द्धचालकों से बनाए जाते हैं अर्द्धचालक ऐसे पदार्थ हैं, जिनमें सामान्यतः विद्युत प्रवाहित नहीं की जा सकती है अर्थात् वे सुचालक नहीं होते किन्तु विद्युतरोधियों की तुलना में इनमें कुछ सीमा तक विद्युत का चालन सम्भव है परन्तु यदि अर्द्धचालकों में कुछ विशेष अपद्रव्य मिला दिया जाए तो उनकी चालकता अर्थात् विद्युत चालन की सामर्थ्य अभूतपूर्व रूप से बढ़ जाती है।

प्रकाश पड़ने पर भी अर्द्धचालकों की चालकता बढ़ जाती है। सौर सेल में अपद्रव्य मिश्रित अर्द्धचालकों की परतें इस प्रकार व्यवस्थित की जाती हैं कि प्रकाश पड़ने पर अर्द्धचालक के दो भागों में विभवान्तर उत्पन्न हो जाए। 4 वर्ग सेमी साइज के किसी सौर सेल द्वारा 60 मिली ऐम्पीयर धारा लगभग 0.4-0.5V पर उत्पन्न होती है। किस सौर सेल पैनल में अनेक सौर सेल विशेष क्रम में व्यवस्थित होते हैं, उसमें विभिन्न कार्यों के लिए कति परिमाण में विद्युत प्राप्त की जा सकती है।

सौर सेल पैनल की उपयोगिता – सौर सेलों का उपयोग दुर्गम तथा दूरस्थ स्थानों में अत्यन्त प्रभावशाली सिद्ध हुआ है। समस्त कृत्रिम उपग्रहों तथा अन्तरिक्ष अन्वेषक चिनि मुख्यतः सौर पैनलों द्वारा उत्पादित विद्युत पर निर्भर करते हैं। भारत में सौर सेलों का उपयोग प्रकाश व्यवस्था में तथा जल पम्पों, रेडियो तथा दूरदर्शन के अभिग्राहियों को प्रचलित करने के लिए किया गया है। इसके अतिरिक्त इनका उपयोग द्वीप स्तम्भों (Light houses) में तथा तट से दूर निर्मित खनिज तेल के कुएँ खोदने के रिंग को विद्युत ऊर्जा प्रदान करने में भी होता है।

प्रश्न 9.
जैव मात्रा किसे कहते हैं?
उत्तर:
वनस्पतियों एवं जंतुओं के शरीर में स्थित पदार्थों को जीव द्रव्यमान (मात्रा) कहते हैं किसी जीव की के बाद जीव द्रव्यमान का उपयोग घरेलू ईंधन के रूप में किया जा सकता है। वास्तव में लकड़ी कृषि अपशिष्ट तथा गोबर के कण्डे सब मिलाकर गाँवों की ऊर्जा की आवश्यकता का 80% अंश प्रदान करते हैं।

चूँकि गोबर के कण्डों का दहन अपूर्ण होता है तथा वे अत्यधिक धुआँ उत्पन्न करते हैं, इसलिए ईंधन के रूप में इनके प्रयोग न केवल लाभप्रद तत्त्व नष्ट होते हैं, अपितु इनसे वातावरण भी प्रदूषित होता है इसलिए गोबर के कण्डों को सीधा जलाना अविवेकपूर्ण है। इसके स्थान पर गोबर को गोबर गैस में परिवर्तित करना चाहिए, जो एक साफ-सुथरा ईंधन है गोबर गैस बनाने के बाद बचे अवशेष में अत्यधिक पोषक तत्त्व होते हैं, जिसे खाद के रूप में उपयोग किया जाता है।

प्रश्न 10.
अन्तः दहन इंजन किसे कहते हैं? इसकी रचना एवं कार्यविधि समझाइए।
उत्तर:
अन्तः दहन इंजन- इस इंजन में ईंधन की अल्प मात्रा सिलिण्डर में डालकर प्रज्वलित की जाती है। दहन के दौरान निकली गैसों के द्वारा उत्पन्न दाब पिस्टन को बाहर धकेलता है। किसी निश्चित समय में सिलिण्डर के अन्दर केवल थोड़ी-सी मात्रा में ईंधन जलते हैं, इसलिए इसे अन्त: दहन इंजन कहते हैं। अन्त: दहन इंजन का आविष्कार रूडोल्फ डीजल तथा निकोलस आटो ने किया था।

अन्तः दहन इंजन का सिद्धान्त (Principle of In ternal Combustion Engine ) – इस इंजन द्वारा बहुत अल्प मात्रा में ईंधन को सिलिण्डर में प्रज्वलित किया जाता है इस दहन द्वारा निकली गैसों से उत्पन्न दाब द्वारा पिस्टन को बाहर की तरफ धकेलकर उसे गतिशील बनाया जाता है।

अन्तः दहन इंजन की रचना तथा विधि – अन्त: दहन इंजन में एक समय पर बहुत ही अल्प मात्रा में ईंधन को सिलिण्डर में जलाया जाता है। इसी इंजन को सुविधानुसार छोटे आकार में बनाया जाता है। इस इंजन में ईंधन को जलाकर गैसों में परिवर्तित करना तभी गैसों के दबाव से पिस्टन को गतिशील बनाना निम्न चरणों में पूर्ण होता है-

• अन्तर्ग्रहण – सर्वप्रथम ईंधन की अल्प मात्रा तथा वायु का मिश्रण सिलिण्डर में प्रविष्ट कराया जाता
• सम्पीडन – ईंधन तथा वायु के मिश्रण को सम्पीडित किया जाता है।
• दहन – मिश्रण को प्रज्वलित किया जाता है।
• विस्तारण प्रज्वलन के कारण अत्यधिक मात्रा में ऊष्मा उत्पन्न होती है जो दहन के समय निकली गैसों को प्रसारित करती है गैसों के प्रसारण से बल उत्पन्न होता है, जो पिस्टन को बाहर धकेलता है।
• निर्गम – अन्त में निर्गम वाल्व के खुलने से दहन के उपोत्पाद बाहर निकाल दिये जाते हैं।

प्रश्न 11.
स्थायी गुम्बज प्रकार के बायोगैस संयन्त्र का नामांकित चित्र सहित वर्णन कीजिए।
उत्तर:
दो प्रकार के बायोगैस संयन्त्र प्रचलन में हैं-

• स्थिर गुम्बदनुमा टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र।
• प्लावित (तैरती हुई) टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र।

स्थिर गुम्बदनुमा टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र मुख्य भाग निम्न प्रकार हैं- (a) संपाचक ( टैंक), (b) मिलाने का टैंक, (c) निर्गम टैंक, (d) गुम्बदनुमा टैंक।

(a) संपाचक – यह एक स्टील का या कंक्रीट का बेलनाकार टैंक होता है, जिसका व्यास आवश्यकतानुसार रखा जाता है, यह जमीन के अन्दर या ऊपर बनाया जाता है।

(b) मिलाने का टैंक व

(c) निर्गम टैंक-संपाचक से दो अन्य छोटे-छोटे टैंक सम्बन्धित रहते हैं, जिनमें एक है मिलाने का टैंक, जिसमें गोबर या अन्य अपशिष्ट पदार्थों का घोल डाला जाता है व दूसरा निर्गम टैंक, जिसमें स्लरी
(बचा हुआ घोल) एकत्र होता रहता है।

(d) गुम्बदनुमा टंकी – यह संपाचक के ऊपर स्थिर रहती है तथा इनमें बायोगैस एकत्र होती रहती है जैसा कि चित्र में प्रदर्शित है।

प्रश्न 12.
समुद्रीय तरंगें कैसे बनती हैं?
उत्तर:
समुद्री तरंगों की उत्पत्ति का कारण है- जल की सतह के नीचे गहराइयों में तापान्तर, जो ध्रुव प्रदेशों व भूमध्य रेखा पर स्थित बिन्दुओं के बीच उत्पन्न होता है तथा एक ही स्थान पर तल की ऊपरी तह व नीचे की तहाँ के बीच स्थापित होता है। इस तापान्तर के कारण भूमध्य रेखीय समुद्र की सतह का गर्म जल ध्रुवों की ओर बहने लगता है। क्योंकि वह हल्का, पतला व प्रवाहशील होता है। ध्रुवीय प्रदेशों का जल परिणामस्वरूप भूमध्य रेखा की ओर प्रवाहित होने लगता है। वायु प्रवाह तथा पृथ्वी की घूर्णन गति के कारण इसका मार्ग निर्दिष्ट होता है।

प्रश्न 13.
हवा क्यों चलती है?
उत्तर:
सूर्य द्वारा विकिरित ऊष्मा आकाश व वायुमण्डल में से होकर पृथ्वी तक पहुँचती है, किन्तु वायुमण्डल की वायु को यह गर्म नहीं करती। पृथ्वी पर ठोस धरातल तथा महासागरों के जल की सतह द्वारा इस ऊष्मा का अवशोषण होता है, जिससे दोनों सतहों के ताप में वृद्धि होती है। ताप में यह वृद्धि सभी स्थानों पर एक समान नहीं होती। भूमध्य रेखीय कटिबन्ध (क्षेत्र) में ताप वृद्धि ध्रुवीय क्षेत्रों की तुलना में (जल तथा थल) दोनों में अधिक रहती है। यह तापान्तर ही वह प्रमुख कारण है, जिसके होने से वायु प्रवाह होता है और आँधियाँ आती हैं।

प्रश्न 14.
मानसून किसे कहते हैं?
उत्तर:
मानसून के कारण पृथ्वी पर वर्ष के अर्द्ध- भाग में थल की सतह जल सतह की अपेक्षा अधिक उष्ण हो जाती है, तब समुद्र की सतह के ऊपर की वाष्प सन्तृप्त वायु की ओर प्रवाहित होती है। इसके कारण पृथ्वी पर लम्बी अवधि तक वर्षा होती रहती है। वर्ष के अर्द्धभाग में यह क्रिया विपरीत दिशा में होती है, तब वायु पृथ्वी की ओर से समुद्र की ओर बहती है। इसी कारण मानसून उठता है तथा यही दोनों मानसून कहलाते हैं।

पृथ्वी पर एवं सागर तल पर सूर्य ताप के कारण वाष्पन की क्रिया सतत होती रहती है। यही वाष्प बादल बन जाती है तथा बादल ठण्डक पाकर वर्षा करते हैं। इस प्रकार जल वाष्प चक्र निरन्तर चलता रहता है।

प्रश्न 15.
वायु ऊर्जा, पवन चक्की तथा सौर ऊर्जा के तीन उपयोग बताइए जल ऊर्जा का एक उपयोग लिखो।
उत्तर:
वायु ऊर्जा के उपयोग-

• पवन चक्कियों को चलाने में।
• भूमिगत पानी को बाहर निकालने में।
• विद्युत के उत्पादन में।

पवन चक्की के उपयोग-

• मक्का तथा गेहूँ आदि पीसने में
• इसके द्वारा टरबाइन चलाकर विद्युत ऊर्जा उत्पादित की जा सकती है।
• इस चक्की के उपयोग से खदानों में भरा पानी निकाला जा सकता है।

सौर ऊर्जा के उपयोग-

• सौर ऊर्जा द्वारा विद्युत ऊर्जा प्राप्त की जाती
• सौर ऊर्जा का उपयोग (सोलर कुकर द्वारा) ख्भना पकाने में किया जाता है।
• सौर ऊर्जा को ऊष्मीय ऊर्जा में परिवर्तित क्रकरे प्राप्त ऊर्जा से पानी गर्म करना, हीटर चलाना आदि क्रियाएँ कर सकते हैं।

जल ऊर्जा के उपयोग-विद्युत उत्पादन में।

प्रश्न 16.
बाह्ल दहन इंजन और अन्तःदहन इंजन में अन्तर स्पष्ट कीजिये।
उत्तर:
बाह्य दहन इंजन और अन्तःदहन इंजन में निम्नलिखित अन्तर हैं-

बाट़ा दहन इंजन	अन्तः ढहन इंजन
1. इसमें सिलेण्डर के बाहर ईंधन का दहन होता है।	1. इसमें सिलेण्डर के अन्दर ईंधन का दहन होता है।
2. पिस्टन जल-वाष्प के दाब से गतिशील होता है।	2. पिस्टन गैसीय दाब के कारण गतिशील होता है।
3. इसमें वाष्प बनाने के लिए बॉयलर का उपयोग होता है।	3. इसमें बॉयलर का कोई उपयोग नहीं होता है।
4. इसमें प्रदूषण नहीं होता।	4. इसमें प्रदूषण होता है।

प्रश्न 17.
जल विद्युत का उत्पादन कैसे करते हैं?
उत्तर:
पानी को ऊँचे स्थानों पर (बाँध द्वारा) एकत्रित किया जाता है। इस प्रकार पानी में स्थितिज ऊर्जा संग्रहीत होती है। जब इस पानी को नीचे गिराया जाता है, तो स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में रूपान्तरित होती है, इस गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलकर टरबाइन चलाए जाते हैं। इस प्रकार टरबाइन से प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत उत्पादक यंत्रों (विद्युत जनित्र ) द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इसका एक उदाहरण भाखड़ा बाँध है। बहुत पहले गतिशील पानी की गतिज ऊर्जा का प्रयोग पवन चक्कियों को चलाने में करते थे, जिससे गेहूँ आदि पीसा जाता था।

प्रश्न 18.
नवीकरण और अनवीकरण स्त्रोतों से आप क्या समझते हो? उदाहरण सहित लिखो।
उत्तर:

• नवीकरण स्त्रोत – वे स्रोत, जिनमें एक निश्चित समय के बाद पुनः प्रकट होने की क्षमता होती है, नवीकरण स्रोत कहे जाते हैं।
• उदाहरण – मिट्टी, जल और जैविक समुदाय।
• अनवीकरण स्त्रोत – वे खोत, जिनमें पुनर्चक्रण या पुनर्स्थापना की क्षमता नहीं होती, अनवीकरण खोत कहे जाते हैं।
• उदाहरण – जीवाश्म ईंधन-जैसे कोयला, पेट्रोलियम एवं खनिज आदि।

प्रश्न 19.
तैरती हुई गैस टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र का सचित्र वर्णन कीजिए।
उत्तर:
तैरती हुई टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र – इस प्रकार के गैस संयंत्र में सभी भाग गुम्बदनुमा टंकी वाले बायोगैस संयन्त्र के समान ही होते हैं। इसकी गैस संग्राहक टंकी संपाचक के ऊपर तैरती रहती है।

चित्र-तैरती हुई गैस टंकी वाला बायोगैस संयन्त्र
इसके प्रमुख भाग निम्नलिखित हैं-

• जल तथा गोबर मिश्रण के लिए प्रवेश मार्ग
• मुख्य टैंक
• गैसों के लिए निर्गम
• घोल के लिए निर्गम
• सीमेन्ट पाइप

बायोगैस संयंत्र में जीव द्रव्यमान प्रयोग किया जाता है। जीव द्रव्यमान के अतिरिक्त मानव मल का भी उपयोग किया जाता है। गोबर तथा जल के मिश्रण को संपाचक या मुख्य टैंक में एकत्रित किया जाता है। उत्पन्न गैस निर्गम द्वार से उपयोग के लिए उपलब्ध होती रहती है तथा गैस बन जाने के बाद यन्त्र में स्तरी बची रहती है, जिसमें अत्यधिक मात्रा में नाइट्रोजन तथा फॉस्फोरस यौगिक होते हैं। इसलिए इसका उपयोग एक अच्छी खाद के रूप में होता है।

प्रश्न 20.
वायु प्रवाह के लिये आवश्यक तीन कारक बतायें। समझाइए कि पवन ऊर्जा क्या है?
उत्तर:
पवन को गतिशील करने के लिए उत्तरदायी कारक – पवन के गतिशील होने के लिए निम्नलिखित तीन कारक उत्तरदायी हैं-

• सूर्य की स्थिति
• तापमान का अन्तर
• दाब का अन्तर

पवन ऊर्जा पृथ्वी का वायुमण्डल एक विशाल ऊष्मा इंजन की भाँति कार्य करता है। भूमध्य रेखीय क्षेत्रों मैं ध्रुवीय क्षेत्रों की अपेक्षा सौर प्रकाश की तीव्रता अधिक होती है। इसके परिणामस्वरूप भूमध्य रेखीय क्षेत्रों में पृथ्वी की सतह के निकट की वायु शीघ्र गर्म होकर ऊपर की ओर उठती है। इस खाली स्थान को भरने के लिये ध्रुवीय क्षेत्रों की अपेक्षाकृत ठण्डी वायु भूमध्य रेखीय क्षेत्रों की ओर बहने लगती है। इस बहती हुई वायु को पवन कहते हैं। वायु के विशाल द्रव्यमान की गतिशीलता से सम्बद्ध गतिज ऊर्जा ही पवन ऊर्जा है।

प्रश्न 21.
जैव गैस (बायोगैस) किसे कहते हैं? इसका संगठन लिखिए।
उत्तर:
जैव अपशिष्ट के विघटन से प्राप्त विभिन्न गैसों का मिश्रण जैव गैस या बायोगैस कहलाता है। इसका संगठन निम्न है – मिथेन (CH) गैस यह 65% होती है, इसके अतिरिक्त बायोगैस में कार्बन डाइ ऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड आदि गैसें उत्पन्न होती हैं।

प्रश्न 22.
गोबर के सूखे कण्डों को जलाने से क्या हानियाँ होती हैं?
अथवा
गोवर के सूखे कण्डे बनाकर ईंधन के रूप में उपयोग करना अच्छी बात नहीं? इसके स्थान पर हमें क्या करना चाहिए और क्यों?
उत्तर:
गोबर के सूखे कण्डों को जलाने से हानियाँ – पशुओं के गोबर से बनाए गए सूखे कण्डों का दहन अपूर्ण होता है, जिसके फलस्वरूप वे अत्यधिक धुआँ उत्पन्न करते हैं। इससे वातावरण प्रदूषित होता है। पशुओं के गोबर में अनेक ऐसे महत्त्वपूर्ण पोषक तत्त्व हैं, जिन्हें मृदा में वापस पहुँचाने से मृदा की उपजाऊ शक्ति बनी रहती है। यदि गोबर के कण्डों को जलाया जाए, तो वे पोषक तत्त्व नष्ट हो जाते हैं। अतः गोबर कण्डों को सीधा जलाना विवेकपूर्ण नहीं है। गोबर को गोबर गैस में परिवर्तित करना चाहिए, जो कि एक साफ-सुथरा ईंधन है।

बहुविकल्पीय प्रश्न

1. सौर कुकर का वह भाग जो ग्रीन हाउस प्रभाव के लिए उत्तरदायी है-
(a) बॉक्स की काली परत
(b) दर्पण
(c) काँच की शीट
(d) कुकर का बाह्य आवरण
उत्तर:
(c) काँच की शीट

2. बायो गैस का मुख्य संघटक है-
(a) मेथेन
(b) CO₂
(c) Ha
(d) SO₂
उत्तर:
(a) मेथेन

3. ऊर्जा का अंतिम स्रोत कौन-सा है?
(a) जल
(b) सूर्य
(c) यूरेनियम
(d) जीवाश्मी ईंधन
उत्तर:
(b) सूर्य

4. नाभिकीय ऊर्जा के उपयोग में मुख्य समस्या क्या है?
(a) नाभिक का विखण्डन
(b) अभिक्रिया लगातार कैसे कराई जाए।
(c) उपयोग के बाद ईंधन का सुरक्षित निपटारा कैसे करें।
(d) नाभिकीय ऊर्जा का रूपान्तरण विद्युत ऊर्जा में कैसे करें।
उत्तर:
(c) उपयोग के बाद ईंधन का सुरक्षित निपटारा कैसे करें।

5. नाभिकीय बम को अधिविस्फोटित करने पर ताप (कुछ ही माइक्रोसेकण्ड में) हो जाता है-
(a) 10⁷K
(b) 10⁹K
(c) 10⁹K
(d) 10⁶K
उत्तर:
(a) 10⁷K

6. पवनों का देश किसे कहा जाता है?
(a) स्वीडन
(b) डेनमार्क
(c) भारतवर्ष
(d) अमेरिका।
उत्तर:
(b) डेनमार्क

7. ऊर्जा के निम्नलिखित रूपों में से किसकी साज-सज्जा और उपयोग की प्रक्रिया में सबसे कम पर्यावरणीय प्रदूषण होता है?
(a) नाभिकीय ऊर्जा
(b) तापीय ऊर्जा
(c) सौर ऊर्जा
(d) भूतापीय ऊर्जा
उत्तर:
(c) सौर ऊर्जा

8. महासागरीय तापीय ऊर्जा का कारण है-
(a) महासागर तरंगों द्वारा संचित ऊर्जा
(b) महासागर में विभिन्न स्तरों पर ताप में अंतर
(c) महासागर में विभिन्न स्तरों पर दाब में अंतर
(d) महासागर में उत्पन्न ज्वार
उत्तर:
(b) महासागर में विभिन्न स्तरों पर ताप में अंतर

9. पवन चक्की में उत्पन्न ऊर्जा-
(a) वर्षा ऋतु में अधिक होती है क्योंकि नम वायु होने पर पंखुड़ियों से वायु का अधिक द्रव्यमान टकराता है।
(b) मीनार (टावर) की ऊँचाई : निर्भर करती है।
(c) पवन के वेग पर निर्भर करती है।
(d) मीनार के निकट ऊँचे वृक्ष लगाकर बढ़ाई जा सकती है।
उत्तर:
(c) पवन के वेग पर निर्भर करती है।

10. 1MW के जनित्र के लिए पवन फार्म को कितनी भूमि चाहिए?
(a) 3 हेक्टेयर
(b) 2 हेक्टेयर
(c) 4 हेक्टेयर
(d) 5 हेक्टेयर
उत्तर:
(b) 2 हेक्टेयर

11. प्रारूपी सौर सेल से कितनी विद्युत उत्पन्न होती है?
(a) 0.8 W
(b) 0.7 W
(c) 10W
(d) 11W
उत्तर:
(b) 0.7 W

12. जल विद्युत संयंत्र में-
(a) संचित जल की स्थितिज ऊर्जा विद्युत में रूपांतरित हो जाती है।
(b) संचित जल की गतिज ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा में रूपांतरित हो जाती है।
(c) जल से विद्युत निष्कर्ष की जाती है।
(d) विद्युत प्राप्त करने के लिए जल को भाप में रूपांतरित किया जाता है।
उत्तर:
(a) संचित जल की स्थितिज ऊर्जा विद्युत में रूपांतरित हो जाती है।

13. महासागरों से हम कौन-सा ऊर्जा का स्रोत प्राप्त कर सकते हैं?
(a) ज्वारीय ऊर्जा
(b) तरंग ऊर्जा
(c) महासागर तापीय ऊर्जा
(d) ये सभी।
उत्तर:
(d) ये सभी।

14. प्राकृतिक रूप में ठोस ईंधन कौन-सा है?
(a) कोक
(b) कोयला
(c) CNG
(d) LPG
उत्तर:
(b) कोयला

15. सौर कुकर के पृष्ठ भाग को कौन से रंग से पोता जाता है ताकि वह अधिक से अधिक ऊष्मा को अवशोषित कर सकें?
(a) सफेद
(b) पीला
(c) लाल
(d) काला।
उत्तर:
(d) काला।

16. आधुनिक सौर सेल की कार्य करने की योग्यता आपके विचार से कितनी है?
(a) 75%
(b) 50%
(c) 25%
(d) 100%
उत्तर:
(c) 25%

17. भारत में भूतापीय ऊर्जा से विद्युत कहाँ उत्पन्न की जाती है?
(a) मध्यप्रदेश
(b) गुजरात
(c) हरियाणा
(d) महाराष्ट्र।
उत्तर:
(a) मध्यप्रदेश

18. सौर ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में रूपान्तरण को क्या कहते हैं?
(a) प्रकाश संश्लेषण
(b) श्वसन
(c) पाचन
(d) ये सभी
उत्तर:
(a) प्रकाश संश्लेषण

19. हाइड्रोजन बम में कौन-सी अभिक्रिया प्रयुक्त होती है?
(a) नाभिकीय अभिक्रियाएँ
(b) रासायनिक अभिक्रियाएँ
(c) थर्मो नाभिकीय अभिक्रियाएँ
(d) इनमें से कोई नहीं।
उत्तर:
(c) थर्मो नाभिकीय अभिक्रियाएँ

रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए

1. प्राचीन काल में ऊष्मीय ऊर्जा का सामान्य स्रोत ………………… था।
2. ………………… ईंधन ऊर्जा के अनवीकरणीय स्रोत हैं।
3. भारत का पवन ऊर्जा द्वारा विद्युत उत्पादन करने वाले देशों में ………………… स्थान है।
4. धूप में रखने पर किसी सौर सेल में ………………… तक वोल्टता विकसित होती है।
5. हाइड्रोजन बम ………………… पर आधारित होता है।

उत्तर:

1. लकड़ी
2. जीवाश्मी
3. पाँचवाँ
4. 0.5-1.0V
5. नाभिकीय संलयन।