Thermal Engineering, Refrigeration & Power Practice Questions (Q36-40) - Dairy Technology

ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The efficiency of a Carnot engine using an ideal gas as the working substance is given by which of the following equation ?

कार्यकारी पदार्थ के रूप में एक आदर्श गैस का उपयोग करने वाले कार्नो इंजन (Carnot engine) की दक्षता निम्नलिखित में से किस समीकरण द्वारा दी जाती है?

$\frac{T_1}{T_1 - T_2}$ $\frac{T_1}{T_1 - T_2}$ $\frac{T_1 - T_2}{T_1}$ $\frac{T_1 - T_2}{T_1}$ $\frac{T_2(T_1 - T_2)}{T_1(T_1 - T_2)}$ $\frac{T_2(T_1 - T_2)}{T_1(T_1 - T_2)}$ $\frac{T_1 T_2}{T_1 - T_2}$ $\frac{T_1 T_2}{T_1 - T_2}$

ICAR PG Dairy Technology 09 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

The internal energy of an ideal gas is a function of which of the following ?

एक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा (internal energy) निम्नलिखित में से किसका फलन है?

Pressure दबाव Volume आयतन Absolute Temperature परम तापमान Pressure, volume and temperature दबाव, आयतन और तापमान

State functions and thermodynamic properties of ideal gases:

Pressure alone does not dictate internal energy; at constant temperature, isothermal pressure changes cause zero change in ideal gas internal energy.
Volume alone does not dictate internal energy; free expansion into vacuum produces no change in temperature or internal energy.
According to Joule's law of ideal gases, the internal energy $U$ of an ideal gas depends solely and exclusively on its absolute temperature: $U = f(T)$, with $dU = m c_v dT$. Since intermolecular attractive forces are negligible in ideal gas models, changing volume or pressure without changing temperature does not alter molecular kinetic energy.
For real gases, $U$ depends on $T$ and $v$, but for an ideal gas it is strictly a function of absolute temperature alone.

Therefore, option 3 (Absolute Temperature) is the correct answer.

आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा और जूल का नियम:

आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा अकेले दबाव का फलन नहीं होती।
आयतन बदलने पर यदि तापमान स्थिर रहे तो आंतरिक ऊर्जा नहीं बदलती।
जूल के नियमानुसार आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा ($U$) केवल और केवल उसके परम तापमान (Absolute Temperature) का फलन होती है: $U = f(T)$ तथा $dU = m c_v dT$। आदर्श गैस में अंतर-आणविक आकर्षण बल नगण्य होने के कारण दाब या आयतन में परिवर्तन से आंतरिक ऊर्जा प्रभावित नहीं होती।
वास्तविक गैसों में आंतरिक ऊर्जा आयतन पर भी निर्भर करती है, परंतु आदर्श गैस के लिए यह केवल परम तापमान पर निर्भर करती है।

अतः विकल्प 3 सही उत्तर है।

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ICAR PG Dairy 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 से सुमेलित कीजिए :

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए :

List - I सूची - I Laws of thermodynamics ऊष्मागतिकी के नियम		List - II सूची - II Attributes/Properties/Relationship गुणधर्म/विशेषता/संबंध
A	Zeroth law of thermodynamics ऊष्मागतिकी का शून्यवाँ नियम	I	Internal Energy आंतरिक ऊर्जा (Internal Energy)
B	First law of thermodynamics ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम	II	Temperature तापमान (Temperature)
C	Second law of thermodynamics ऊष्मागतिकी का द्वितीय नियम	III	Absolute zero temperature परम शून्य तापमान (Absolute zero temperature)
D	Third law of thermodynamics ऊष्मागतिकी का तृतीय नियम	IV	Entropy एन्ट्रॉपी (Entropy)

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

Core physical properties established by the four laws of thermodynamics:

Zeroth law of thermodynamics defines the fundamental concept and empirical measurement of Temperature (thermal equilibrium, matching II).
First law of thermodynamics introduces the conservation of energy and defines the state function Internal Energy ($dQ = dU + dW$, matching I).
Second law of thermodynamics introduces the direction of natural spontaneous processes and defines the state property Entropy ($dS \ge dQ/T$, matching IV).
Third law of thermodynamics (Nernst heat theorem) defines the absolute zero of entropy at Absolute zero temperature ($0\text{ K}$, matching III).

Therefore, the correct matching sequence is (A) - (II), (B) - (I), (C) - (IV), (D) - (III), which corresponds to option 1.

ऊष्मागतिकी के नियमों द्वारा स्थापित भौतिक गुणधर्म:

शून्यवाँ नियम (Zeroth law) तापीय साम्यावस्था और तापमान (Temperature) की संकल्पना को परिभाषित करता है (सुमेलित II)।
प्रथम नियम (First law) ऊर्जा संरक्षण के सिद्धांत से आंतरिक ऊर्जा (Internal Energy) की अवधारणा देता है (सुमेलित I)।
द्वितीय नियम (Second law) प्राकृतिक प्रक्रमों की दिशा और एन्ट्रॉपी (Entropy) को परिभाषित करता है (सुमेलित IV)।
तृतीय नियम (Third law) नेर्न्स्ट प्रमेय के अनुसार परम शून्य तापमान ($0\text{ K}$) पर शुद्ध क्रिस्टल की एन्ट्रॉपी शून्य बताता है (सुमेलित III)।

अतः सही मिलान (A) - (II), (B) - (I), (C) - (IV), (D) - (III) है, जो विकल्प 1 में दिया गया है।

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ICAR PG Dairy Technology 14 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

High pressure liquid refrigerant is reduced to the low pressure of the evaporator by passing it through which of the following pressure reducing devices?

उच्च दबाव वाले तरल प्रशीतक को निम्नलिखित में से किस दबाव कम करने वाले उपकरण से गुजारकर वाष्पीकरण यंत्र के कम दबाव में लाया जाता है?

Stagger device स्टैगर डिवाइस Expansion device विस्तार उपकरण Low stage device लो स्टेज डिवाइस Compression device संपीड़न उपकरण

In a vapour compression refrigeration cycle, the expansion device (such as a thermostatic expansion valve, automatic expansion valve, or capillary tube) performs the critical role of throttling high-pressure subcooled liquid refrigerant coming from the condenser down to the low evaporator pressure, causing partial flash vaporization and cooling.

Option analysis:

Stagger device: Non-existent refrigeration term.
Expansion device: Correct, standard throttling component that lowers refrigerant pressure before the evaporator.
Low stage device: Refers to multi-stage compressors, not a throttling device.
Compression device: The compressor elevates pressure from low to high, opposite of reducing pressure.

वाष्प संपीड़न प्रशीतन चक्र में, विस्तार उपकरण (एक्सपेंशन वाल्व या केशिका नली) का मुख्य कार्य संघनित्र से आने वाले उच्च दबाव वाले तरल रेफ्रिजरेंट को थ्रॉटल करके वाष्पीकरण यंत्र के निम्न दबाव और तापमान तक कम करना होता है।

विकल्प विश्लेषण:

स्टैगर डिवाइस: असंगत शब्द है।
विस्तार उपकरण: सही उत्तर है, जो प्रशीतक के दबाव और तापमान को कम करने का कार्य करता है।
लो स्टेज डिवाइस: बहु-चरणीय संपीड़न से संबंधित है।
संपीड़न उपकरण: कंप्रेसर दबाव को बढ़ाता है, कम नहीं करता।

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ICAR PG Dairy Technology 14 Jul 2023Shift 1

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which part of the domestic refrigerator is the least cold one?

घरेलू रेफ्रिजरेटर का कौन सा भाग सबसे कम ठंडा होता है?

Top of refrigerator cabinet रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का शीर्ष भाग Middle of refrigerator cabinet रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का मध्य भाग Bottom of refrigerator cabinet रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का निचला भाग Tray meant for storing milk दूध रखने के लिए बनी ट्रे

In a conventional domestic refrigerator, the evaporator/freezer coil is located at the top. While colder air sinks, the bottom storage section (the crisper/vegetable bin) is purposefully shielded and insulated from direct cold air convection to maintain warmer temperatures ($+8^\circ\text{C}$ to $+10^\circ\text{C}$) to prevent freezing injury to sensitive vegetables and fruits, making it the least cold compartment.

Option analysis:

Top of refrigerator cabinet: Situated immediately below or adjacent to the evaporator, maintaining very cold temperatures ($+1^\circ\text{C}$ to $+3^\circ\text{C}$).
Middle of refrigerator cabinet: Moderate intermediate temperature zone ($+4^\circ\text{C}$ to $+5^\circ\text{C}$).
Bottom of refrigerator cabinet: Correct, crisper drawers at the bottom are the least cold zone ($+8^\circ\text{C}$ to $+10^\circ\text{C}$).
Tray meant for storing milk: Located directly beneath the chiller/freezer, highly cold.

घरेलू रेफ्रिजरेटर में फ्रीजर कॉइल शीर्ष पर होती है। कैबिनेट के सबसे निचले हिस्से में सब्जी और फल रखने वाली टोकरी (क्रिसपर) होती है, जिसे सब्जियों को अत्यधिक ठंड और जमने से बचाने के लिए कम ठंडा ($+8^\circ\text{C}$ से $+10^\circ\text{C}$) रखा जाता है। अतः यह रेफ्रिजरेटर का सबसे कम ठंडा भाग होता है।

विकल्प विश्लेषण:

रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का शीर्ष भाग: फ्रीजर के सबसे पास होने के कारण बहुत ठंडा होता है।
रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का मध्य भाग: सामान्य मध्यम ठंडा भाग है।
रेफ्रिजरेटर कैबिनेट का निचला भाग: सही उत्तर है, क्योंकि यह भाग सबसे कम ठंडा होता है।
दूध रखने के लिए बनी ट्रे: फ्रीजर के ठीक नीचे होने से अत्यधिक ठंडी होती है।