Thermodynamics, Energy & Mechanics Practice Questions (Q21-25) - Agricultural Engineering and Technology

ICAR PG Agricultural Engineering And Technology 29 Jun 2024Shift 1

Statement Based +4 −1

Given below are two statements

Statement (I) : A rectangular channel will be most economical when width is same as depth of flow.

Statement (II) : In case of compressible flow, density of the fluid remains constant during flow.

In light of the above statements, choose the most appropriate answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं

कथन (I) : एक आयताकार चैनल सबसे अधिक किफायती (most economical) तब होगा जब चौड़ाई प्रवाह की गहराई के समान हो।

कथन (II) : संपीड्य प्रवाह (compressible flow) के मामले में, प्रवाह के दौरान तरल का घनत्व स्थिर रहता है।

उपरोक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनें:

Both Statement (I) and Statement (II) are correct दोनों कथन (I) और (II) सही हैं Both Statement (I) and Statement (II) are incorrect दोनों कथन (I) और (II) गलत हैं Statement (I) is correct but Statement (II) is incorrect कथन (I) सही है लेकिन कथन (II) गलत है Statement (I) is incorrect but Statement (II) is correct कथन (I) गलत है लेकिन कथन (II) सही है

ICAR PG Agricultural Engineering And Technology 29 Jun 2024Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Compute the head loss due to friction in a pipe 7.5 cm in diameter and 120 m long when the water is flowing at a velocity of 1.8 m/s. The value of f may be assumed to be 0.005:

7.5 cm व्यास और 120 m लंबी पाइप में घर्षण के कारण शीर्ष हानि (head loss due to friction) की गणना कीजिए, जब पानी 1.8 m/s के वेग से बह रहा हो। f का मान 0.005 माना जा सकता है:

4 m 4 m 32 m 32 m 5.28 m 5.28 m 6 m 6 m

ICAR PG Agricultural Engineering And Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Consider the following statements :

(A) Absolute pressure is always positive.

(B) Vacuum can not exceed local atmospheric pressure.

(C) Gage pressure is the difference between absolute pressure and atmospheric pressure.

(D) Negative gauge pressure is same as vacuum.

Choose the correct answer from the options given below :

निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए

(A) परम दाब (Absolute pressure) सदैव धनात्मक होता है।

(B) निर्वात (Vacuum) स्थानीय वायुमंडलीय दाब से अधिक नहीं हो सकता।

(C) गेज दाब (Gauge pressure) परम दाब और वायुमंडलीय दाब के बीच का अंतर होता है।

(D) ऋणात्मक गेज दाब ही निर्वात कहलाता है।

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए :

(A), (B) and (C) only. केवल (A), (B) और (C) (B), (C) and (D) only. केवल (B), (C) और (D) (A), (C) and (D) only. केवल (A), (C) और (D) (A), (B), (C) and (D). (A), (B), (C) और (D) सभी।

Detailed Analysis of Pressure Concepts in Fluid Mechanics:

Absolute Pressure ($P_{\text{abs}}$) is Always Positive: Absolute zero pressure is the theoretical complete absence of molecular momentum; physical pressure in fluids cannot be less than absolute zero ($P_{\text{abs}} \ge 0$). (True).
Vacuum Cannot Exceed Local Atmospheric Pressure: Vacuum pressure is defined as $P_{\text{vac}} = P_{\text{atm}} - P_{\text{abs}}$. Since minimum absolute pressure is zero, maximum possible vacuum equals $P_{\text{atm}}$. (True).
Gauge Pressure Definition: Defined relative to local atmospheric pressure: $P_{\text{gauge}} = P_{\text{abs}} - P_{\text{atm}}$. (True).
Negative Gauge Pressure is Vacuum: When pressure falls below atmospheric, $P_{\text{gauge}} \lt 0$, which is conventionally reported as positive vacuum pressure. (True).
All four statements (A), (B), (C), and (D) are correct. Hence, Option 4 is correct.

तरल यांत्रिकी में दाब की अवधारणाओं का विस्तृत विश्लेषण:

परम दाब सदैव धनात्मक होता है: परम शून्य दाब पूर्ण निर्वात की स्थिति है जहाँ कोई आणविक बल नहीं होता। अतः परम दाब का मान कभी भी ऋणात्मक नहीं हो सकता ($P_{\text{abs}} \ge 0$)। (सत्य)
निर्वात स्थानीय वायुमंडलीय दाब से अधिक नहीं हो सकता: निर्वात दाब $P_{\text{vac}} = P_{\text{atm}} - P_{\text{abs}}$ होता है। चूँकि न्यूनतम परम दाब 0 हो सकता है, अतः अधिकतम संभव निर्वात स्थानीय वायुमंडलीय दाब के बराबर ही हो सकता है। (सत्य)
गेज दाब: यह परम दाब और स्थानीय वायुमंडलीय दाब का अंतर होता है ($P_{\text{gauge}} = P_{\text{abs}} - P_{\text{atm}}$)। (सत्य)
ऋणात्मक गेज दाब निर्वात है: वायुमंडलीय दाब से कम दाब होने पर गेज दाब ऋणात्मक आता है, जिसे निर्वात दाब कहा जाता है। (सत्य)

अतः सभी चारों कथन (A), (B), (C) और (D) सत्य हैं (विकल्प 4)।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report

ICAR PG Agricultural Engineering And Technology 09 Jul 2023Shift 1

Match the Following +4 −1

Match List-I with List-II :

Choose the correct answer from the options given below :

सूची I को सूची II के साथ सुमेलित कीजिए :

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए :

List - I सूची - I Property गुणधर्म		List - II सूची - II Fluid type तरल प्रकार
A	Apparent viscosity decreases with increasing deformation विरूपण बढ़ने पर आभासी श्यानता घटती है	I	Dilatant fluids डाइलेटेंट तरल (Dilatant fluids)
B	Shear stress is directly proportional to rate of deformation कर्तन प्रतिबल विरूपण की दर के सीधे समानुपाती होता है	II	Newtonian fluids न्यूटोनियन तरल (Newtonian fluids)
C	Behaves as a solid until a minimum yield stress is exceeded and subsequently exhibits a linear relation between stress and rate of deformation एक न्यूनतम पराभव प्रतिबल पार होने तक ठोस जैसा व्यवहार करता है और उसके बाद प्रतिबल व विरूपण दर में रैखिक संबंध प्रदर्शित करता है	III	Pseudoplastic fluids स्यूडोपelastic / छद्म-सुघट्य तरल (Pseudoplastic fluids)
D	Viscosity increases with increasing deformation rate विरूपण दर बढ़ने पर श्यानता बढ़ती है	IV	Bingham-plastic fluids बिंघम-प्लास्टिक तरल (Bingham-plastic fluids)
E	Shear stress is not directly proportional to deformation rate कर्तन प्रतिबल विरूपण की दर के सीधे समानुपाती नहीं होता है	V	Non-Newtonian fluids गैर-न्यूटोनियन तरल (Non-Newtonian fluids)

(A)-(III), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(I), (E)-(V) (A)-(III), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(I), (E)-(V) (A)-(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III), (E)-(V) (A)-(II), (B)-(I), (C)-(IV), (D)-(III), (E)-(V) (A)-(IV), (B)-(I), (C)-(II), (D)-(V), (E)-(III) (A)-(IV), (B)-(I), (C)-(II), (D)-(V), (E)-(III) (A)-(V), (B)-(III), (C)-(IV), (D)-(II), (E)-(I) (A)-(V), (B)-(III), (C)-(IV), (D)-(II), (E)-(I)

Detailed Analysis of Fluid Rheology:

Apparent Viscosity Decreases with Shear Rate -> (III) Pseudoplastic Fluids (Shear-thinning fluids, e.g., fruit purees, polymer melts).
Shear Stress Directly Proportional to Rate of Deformation -> (II) Newtonian Fluids (Constant viscosity obeying Newton's law $\tau = \mu \frac{du}{dy}$, e.g., water, milk, mineral oils).
Yield Stress Followed by Linear Flow -> (IV) Bingham-Plastic Fluids (e.g., toothpaste, tomato paste, drilling muds).
Viscosity Increases with Shear Rate -> (I) Dilatant Fluids (Shear-thickening fluids, e.g., concentrated cornstarch suspension, quicksand).
Shear Stress Not Directly Proportional to Deformation Rate -> (V) Non-Newtonian Fluids (General umbrella class of fluids with non-linear or yield stress behavior).

Thus, the correct match is (A)-(III), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(I), (E)-(V), which is Option 1.

तरल रियोलॉजी (श्यानता) का विस्तृत मिलान:

कर्तन दर बढ़ने पर श्यानता घटना -> (III) छद्म-सुघट्य तरल (Pseudoplastic fluids / Shear-thinning, जैसे प्यूरी, केचप)।
कर्तन प्रतिबल विरूपण दर के समानुपाती -> (II) न्यूटोनियन तरल (Newtonian fluids, जैसे जल, दूध)।
न्यूनतम पराभव प्रतिबल (yield stress) के बाद रैखिक प्रवाह -> (IV) बिंघम-प्लास्टिक तरल (Bingham-plastic fluids, जैसे टूथपेस्ट)।
विरूपण दर बढ़ने पर श्यानता बढ़ना -> (I) डाइलेटेंट तरल (Dilatant fluids / Shear-thickening, जैसे सांद्र कॉर्नस्टार्च घोल)।
कर्तन प्रतिबल विरूपण दर के सीधे समानुपाती न होना -> (V) गैर-न्यूटोनियन तरल (Non-Newtonian fluids)।

अतः सही मिलान (A)-(III), (B)-(II), (C)-(IV), (D)-(I), (E)-(V) है (विकल्प 1)।

Explanation not matching this question? क्या व्याख्या इस प्रश्न से मेल नहीं खा रही? Report

ICAR PG Agricultural Engineering And Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Bernoulli's equation is conservation of

बरनौली का समीकरण (Bernoulli's equation) किसके संरक्षण का नियम है?

Mass द्रव्यमान Energy ऊर्जा Momentum संवेग Angular Momentum कोणीय संवेग

Detailed Analysis of Bernoulli's Equation:

Principle of Conservation of Energy (Option 2): Bernoulli's equation is the mathematical statement of the law of conservation of mechanical energy for steady, incompressible, frictionless (inviscid) fluid flow along a streamline:
$$\frac{P}{\rho g} + \frac{v^2}{2g} + z = \text{Constant}$$
Representing pressure head, velocity head (kinetic energy), and datum head (potential energy) per unit weight of fluid. Hence, Option 2 is correct.
Conservation of Mass (Option 1): Represented by the Continuity Equation ($\nabla \cdot \vec{v} = 0$).
Conservation of Momentum (Option 3): Represented by the Navier-Stokes / Euler equation of motion.

बरनौली समीकरण का विस्तृत विश्लेषण:

ऊर्जा संरक्षण का नियम (विकल्प 2): बरनौली का समीकरण एक स्थिर, असंपीड्य तथा श्यानता-रहित (frictionless) तरल प्रवाह हेतु यांत्रिक ऊर्जा संरक्षण (Conservation of Energy) का गणितीय रूप है:
$$\frac{P}{\rho g} + \frac{v^2}{2g} + z = \text{स्थिरांक}$$
जहाँ ये क्रमशः दाब शीर्ष, गतिज ऊर्जा शीर्ष तथा स्थितिज शीर्ष को दर्शाते हैं। अतः विकल्प 2 सही उत्तर है।
द्रव्यमान संरक्षण (विकल्प 1): सांतत्य समीकरण (Continuity equation) द्वारा व्यक्त होता है।
संवेग संरक्षण (विकल्प 3): यूलर या नेवियर-स्टोक्स गति समीकरण द्वारा व्यक्त होता है।