$(a)$ તે જાણીતું છે કે હવા ની ઘનતા $\rho$ ઊંચાઈ $y$ સાથે $\rho = \rho_{0} e^{-y / y_{0}}$ મુજબ ઘટે છે,જ્યાં $\rho_{0} = 1.25 \; kg \, m^{-3}$ એ સમુદ્ર સપાટી પરની ઘનતા છે અને $y_{0}$ એ અચળાંક છે. આ ઘનતાના ફેરફારને વાતાવરણનો નિયમ કહેવામાં આવે છે. વાતાવરણનું તાપમાન અચળ રહે છે (સમતાપી સ્થિતિ) તેમ ધારીને આ નિયમ મેળવો. એમ પણ ધારો કે $g$ નું મૂલ્ય અચળ રહે છે.
$(b)$ $1425 \; m^{3}$ કદનો એક મોટો $He$ ફુગ્ગો $400 \; kg$ નો ભાર ઊંચકવા માટે વપરાય છે. ધારો કે ફુગ્ગો ઉપર જાય ત્યારે તેની ત્રિજ્યા અચળ રહે છે. તે કેટલી ઊંચાઈ સુધી ઉપર જશે?
[$y_{0} = 8000 \; m$ અને $\rho_{He} = 0.18 \; kg \, m^{-3}$ લો]

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) ધારો કે $y$ ઊંચાઈએ દબાણ $P$ છે. ઊંચાઈમાં નાના ફેરફાર $dy$ માટે દબાણમાં ફેરફાર $dP = -\rho g dy$ છે.
વાતાવરણ સમતાપી હોવાથી,$PV = nRT$,જે સૂચવે છે કે $P = \frac{\rho RT}{M}$,જ્યાં $M$ એ હવાનું મોલર દળ છે.
આમ,$\rho = \frac{PM}{RT}$. આને દબાણના સમીકરણમાં મૂકતા: $dP = -\frac{PM}{RT} g dy$,અથવા $\frac{dP}{P} = -\frac{Mg}{RT} dy$.
$y=0$ (જ્યાં $P=P_{0}$) થી $y$ (જ્યાં $P=P$) સુધી સંકલન કરતા: $\ln(\frac{P}{P_{0}}) = -\frac{Mg}{RT} y$.
તેથી,$P = P_{0} e^{-y/y_{0}}$,જ્યાં $y_{0} = \frac{RT}{Mg}$. અચળ તાપમાને $\rho \propto P$ હોવાથી,$\rho = \rho_{0} e^{-y/y_{0}}$.
$(b)$ ફુગ્ગો ત્યાં સુધી ઉપર જાય છે જ્યાં સુધી તેની ઘનતા $\rho$ આસપાસની હવાની ઘનતા જેટલી ન થાય.
ફુગ્ગાની સિસ્ટમનું કુલ દળ $M_{total} = m_{payload} + m_{He} = 400 + (1425 \times 0.18) = 400 + 256.5 = 656.5 \; kg$.
ફુગ્ગાની ઘનતા $\rho = \frac{M_{total}}{V} = \frac{656.5}{1425} \approx 0.4607 \; kg \, m^{-3}$.
વાતાવરણના નિયમનો ઉપયોગ કરતા: $\rho = \rho_{0} e^{-y/y_{0}} \implies 0.4607 = 1.25 e^{-y/8000}$.
$\ln(\frac{0.4607}{1.25}) = -\frac{y}{8000} \implies \ln(0.36856) = -\frac{y}{8000}$.
$-0.998 \approx -\frac{y}{8000} \implies y \approx 8000 \; m = 8 \; km$.

Explore More

Similar Questions

બરફના બે ટુકડાઓને એકબીજા સાથે દબાવવાથી તે જોડાઈને એક ટુકડો બની જાય છે કારણ કે

આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ એક પ્રવાહી ભરેલું પાત્ર લીસા ઢળતા સમતલ પર સ્થિર સ્થિતિમાંથી મુક્ત કરવામાં આવે છે. ઢળતા સમતલની લંબાઈ પૂરતી છે. ધારો કે પ્રવાહી અંતે સંતુલન સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરે છે. પ્રવાહીની સપાટી સમક્ષિતિજ સાથે ...... $^o$ નો ખૂણો બનાવે છે.

ટેબલ ટેનિસ બોલની ત્રિજ્યા $(3 / 2) \times 10^{-2} \text{ m}$ અને દળ $(22 / 7) \times 10^{-3} \text{ kg}$ છે. તેને સ્વિમિંગ પૂલમાં પાણીની સપાટીથી $d = 0.7 \text{ m}$ ઊંડાઈ સુધી ધીમેથી નીચે ધકેલવામાં આવે છે અને પછી સ્થિર સ્થિતિમાંથી મુક્ત કરવામાં આવે છે. તે પાણીની સપાટી પર $v$ ઝડપે બહાર આવે છે,ભીના થયા વિના,અને $H$ ઊંચાઈ સુધી ઉપર જાય છે. નીચેનામાંથી કયો/કયા વિકલ્પ સાચો/સાચા છે?
[આપેલ છે: $\pi = 22 / 7, g = 10 \text{ ms}^{-2}$,પાણીની ઘનતા $= 1 \times 10^3 \text{ kg m}^{-3}$,પાણીની સ્નિગ્ધતા $= 1 \times 10^{-3} \text{ Pa-s}$.]
$(A)$ બોલને $d$ ઊંડાઈ સુધી ધકેલવા માટે કરવામાં આવેલ કાર્ય $0.077 \text{ J}$ છે.
$(B)$ જો આપણે પાણીમાં સ્નિગ્ધ બળની અવગણના કરીએ,તો ઝડપ $v = 7 \text{ m/s}$ છે.
$(C)$ જો આપણે પાણીમાં સ્નિગ્ધ બળની અવગણના કરીએ,તો ઊંચાઈ $H = 1.4 \text{ m}$ છે.
$(D)$ પાણીમાં સ્નિગ્ધ બળ સિવાયના ચોખ્ખા બળના મૂલ્ય અને મહત્તમ સ્નિગ્ધ બળના મૂલ્યનો ગુણોત્તર $500 / 9$ છે.

એક માછલી દ્વારા તળાવમાં $h$ ઊંડાઈએ $V_0$ કદનો હવાનો પરપોટો મુક્ત કરવામાં આવે છે। પરપોટો સપાટી પર આવે છે। તાપમાન અચળ છે અને તળાવની ઉપર પ્રમાણભૂત વાતાવરણીય દબાણ $P$ છે તેમ ધારો। સપાટીને સ્પર્શતા પહેલા પરપોટાનું કદ કેટલું હશે? (પાણીની ઘનતા $\rho$ છે):

$27$ સમાન નાના પાણીના ટીપાં જોડાઈને એક મોટું ટીપું બનાવે છે. જો પાણીનું પૃષ્ઠતાણ $T$ હોય અને નાના ટીપાની ત્રિજ્યા $r$ હોય,તો:
$(A)$ મોટા ટીપાની અંદરનું વધારાનું દબાણ નાના ટીપાની અંદરના વધારાના દબાણ કરતા ત્રણ ગણું છે.
$(B)$ આ પ્રક્રિયામાં પૃષ્ઠ ઊર્જા ઘટે છે.
$(C)$ આ પ્રક્રિયામાં $72 \pi r^2 T$ ઊર્જા મુક્ત થાય છે.
$(D)$ મોટા ટીપાની ત્રિજ્યા $3r$ છે.
સાચા વિધાનો છે:

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo