Which of the following statement(s) is/are true for tensiometer...

All Subjects General Agriculture, Crop Production, Physiology & Rural Development Analytical, Physical & Organic Chemistry and Pesticides Pedology, Soil Physics, Soil Colloids, Problem Soils & Water Quality Soil Fertility, Classification, Remote Sensing, Soil Biology, Fertilizers & Pollution

Q.41

ICAR AIEEA PG 2024 - Physical Science

MCQ (Single Correct)

Which of the following statement(s) is/are true for tensiometer?
(A). It measures soil water potential
(B). It is simple in operation and very useful for scheduling irrigation
(C). It can also be used for measuring soil water flux
(D). Although limited to 0.85 bar matric potential, this range can be increased by increasing the permeability of its porous cup
Choose the correct answer from the options given below:

तनावमापी (tensiometer) के लिए

निम्नलिखित में से कौन सा/से कथन सत्य है/हैं?
(A). यह मृदा जल विभव (soil water potential/matric potential) को मापता है
(B). यह संचालन में सरल है और सिंचाई निर्धारण के लिए बहुत उपयोगी है
(C). इसका उपयोग मृदा जल प्रवाह (soil water flux) मापने के लिए भी किया जा सकता है
(D). हालांकि यह 0.85 बार मातृक विभव तक सीमित है, इस सीमा को इसके छिद्रयुक्त कप की पारगम्यता बढ़ाकर बढ़ाया जा सकता है
नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

(A), (B) and (C) only केवल (A), (B) और (C) (A), (B) and (D) only केवल (A), (B) और (D) (A) and (D) only केवल (A) और (D) (D) only केवल (D)

Regarding the tensiometer (irrometer):

True: It directly measures soil matric potential ($\psi_m$) in terms of soil water suction.
True: It is inexpensive, requires no electrical power, simple to read, and widely adopted for automated irrigation scheduling in sandy soils and orchard crops.
True: By installing two tensiometers at different depths, the hydraulic gradient ($\Delta H/\Delta z$) can be calculated. Multiplying by hydraulic conductivity ($K$) gives the soil water flux ($q = -K \frac{\Delta H}{\Delta z}$).
False: The operational limit of tensiometers is approximately $0.80 - 0.85\text{ bar}$ ($80 - 85\text{ kPa}$) because at higher tension, dissolved air comes out of solution and water cavitates/boils at ambient temperature, breaking the continuous water column. This thermodynamic physical limitation cannot be increased by altering the permeability of the ceramic cup.

Therefore, (A), (B), and (C) only are true (Option 1).

तनावमापी (Tensiometer) के संदर्भ में:

सत्य: यह सीधे मृदा के मातृक विभव (matric potential/suction) को मापता है।
सत्य: यह संचालन में अत्यंत सरल, व्यावहारिक और बागवानी तथा रेतीली मृदाओं में सिंचाई निर्धारण (irrigation scheduling) के लिए अत्यधिक उपयोगी है।
सत्य: मृदा में अलग-अलग गहराइयों पर दो तनावमापी लगाकर हाइड्रोलिक ग्रेडिएंट ($\Delta H/\Delta z$) ज्ञात किया जा सकता है, जिससे डार्सी के नियम द्वारा मृदा जल प्रवाह (soil water flux) की गणना की जा सकती है।
असत्य: तनावमापी की कार्य सीमा $0.80 - 0.85\text{ bar}$ तक ही सीमित होती है। इससे अधिक तनाव पर जल वाष्पीकृत/कैविटेट होकर हवा के बुलबुले बना लेता है और जल स्तंभ टूट जाता है। यह जल की भौतिक सीमा (cavitation) है, जिसे कप की पारगम्यता बढ़ाकर नहीं बदला जा सकता।

अतः केवल (A), (B) और (C) सत्य हैं (विकल्प 1)।

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

Q.42

ICAR AIEEA PG 2024 - Physical Science

Assertion & Reason

Given below are two statements, one is labeled as

Assertion (A) : , the other one is labeled as Reason (R):

Assertion (A) : Equilibrium water content in soil at a certain matric potential is higher when the soil is under the drying process (desorption) compared to when the soil is under the wetting process (sorption).

Reason (R) : The contact angle between water and the soil solid phase is greater during the imbibition of water than during drainage.

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

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक

अभिकथन : (Assertion A) और दूसरा कारण (Reason R) के रूप में अंकित है:

अभिकथन (A) : एक निश्चित मातृक विभव (matric potential) पर मृदा में साम्यावस्था जल सामग्री तब अधिक होती है जब मृदा सुखाने की प्रक्रिया (desorption) के अधीन होती है, उसकी तुलना में जब मृदा गीला करने की प्रक्रिया (sorption) के अधीन होती है।

कारण (R) : जल और मृदा के ठोस चरण के बीच संपर्क कोण (contact angle) जल के अंतःशोषण (imbibition/wetting) के दौरान जल निकासी (drainage) की तुलना में अधिक होता है।

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

Both (A) and (R) are correct and (R) is the correct explanation of (A) (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है Both (A) and (R) are correct but (R) is NOT the correct explanation of (A) (A) और (R) दोनों सही हैं लेकिन (R), (A) की सही व्याख्या नहीं है (A) is correct but (R) is not correct (A) सही है लेकिन (R) सही नहीं है (A) is not correct but (R) is correct (A) सही नहीं है लेकिन (R) सही है

Assertion (A) is correct: This phenomenon is known as soil water hysteresis. At any given matric suction/potential, a drying soil retains more water than a wetting soil.
Reason (R) is correct and explains (A): Hysteresis is caused by several factors including the ink-bottle effect, entrapped air, and contact angle hysteresis. The advancing contact angle ($\alpha_a$) during wetting/imbibition is significantly greater than the receding contact angle ($\alpha_r$) during drainage/drying ($\alpha_a \gt \alpha_r$). Because $\cos\alpha_a \lt \cos\alpha_r$, the capillary suction force generated during wetting is smaller ($h = \frac{2\gamma\cos\alpha}{r\rho g}$), resulting in less water held at a given suction during sorption.

अभिकथन (A) सही है: इसे मृदा जल हिस्टेरेसिस (Soil Water Hysteresis) कहा जाता है। किसी दिए गए मातृक विभव पर, सूखने (drying/desorption) के दौरान मृदा में जल की मात्रा नम होने (wetting/sorption) की तुलना में अधिक होती है।
कारण (R) सही है और (A) की व्याख्या करता है: हिस्टेरेसिस के प्रमुख कारणों में इंक-बॉटल प्रभाव, फंसी हुई वायु और स्पर्श कोण (contact angle) हिस्टेरेसिस शामिल हैं। जल के अंतःशोषण (गीला होने) के दौरान अग्रगामी संपर्क कोण (advancing contact angle $\alpha_a$), निक्षालन/सूखने के दौरान पश्चगामी संपर्क कोण (receding contact angle $\alpha_r$) से अधिक होता है ($\alpha_a \gt \alpha_r$)। संपर्क कोण अधिक होने से $\cos\alpha$ का मान घट जाता है, जिससे केशिकीय धारण बल कम हो जाता है।

अतः (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है।

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

Q.43

ICAR AIEEA PG 2024 - Physical Science

Match the Following

Match List-I with List-II:

(ii) . Newton per meter

(iii) . Meter per hour

(iv) . Pascal - second

Choose the correct answer from the options given below:

(ii) . न्यूटन प्रति मीटर (Newton per meter / $\text{N/m}$)

(iii) . मीटर प्रति घंटा (Meter per hour / $\text{m/h}$)

(iv) . पास्कल - सेकंड (Pascal - second / $\text{Pa}\cdot\text{s}$)

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

List - I		List - II
A	Surface tension Surface tension	I	Kilogram per cubic meter Kilogram per cubic meter
B	Viscosity Viscosity	II	Newton per meter Newton per meter
C	Soil permeability Soil permeability	III	Meter per hour Meter per hour
D	Particle density Particle density	IV	Pascal - second Pascal - second

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

Physical parameters and their SI/standard physical units:

Surface tension is force per unit length: Newton per meter ($\text{N/m}$) or Joules per square meter ($\text{J/m}^2$) -> (II).
Dynamic viscosity is shear stress divided by velocity gradient: Pascal-second ($\text{Pa}\cdot\text{s}$) or $\text{kg}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{s}^{-1}$ -> (IV).
Soil permeability / saturated hydraulic conductivity is expressed as a flow velocity: Meter per hour ($\text{m/h}$) or $\text{cm/s}$ -> (III).
Particle density is mass per unit volume of soil solids: Kilogram per cubic meter ($\text{kg/m}^3$) or $\text{g/cm}^3$ -> (I).
Correct match: (A)-(II), (B)-(IV), (C)-(III), (D)-(I).

भौतिक मापदंड और उनकी मानक इकाइयाँ:

पृष्ठ तनाव (Surface tension) = बल प्रति इकाई लंबाई: न्यूटन प्रति मीटर ($\text{N/m}$) -> (II)।
श्यानता (Dynamic viscosity) = अपरूपण प्रतिबल / वेग प्रवणता: पास्कल-सेकंड ($\text{Pa}\cdot\text{s}$) -> (IV)।
मृदा पारगम्यता / हाइड्रोलिक चालकता (Soil permeability): मीटर प्रति घंटा ($\text{m/h}$) या $\text{cm/s}$ -> (III)।
कण घनत्व (Particle density) = मृदा ठोस का द्रव्यमान / आयतन: किलोग्राम प्रति घन मीटर ($\text{kg/m}^3$) -> (I)।

अतः सही सुमेलन (A)-(II), (B)-(IV), (C)-(III), (D)-(I) है।

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

Q.44

ICAR AIEEA PG 2024 - Physical Science

MCQ (Single Correct)

The soil hydraulic head is expressed by:

(A) . Potential energy per unit mass of soil water

(B) . Potential energy per unit volume of soil water

(C) . Potential energy per unit weight of soil water

(D) . Height of standing water on the soil surface

Choose the correct answer from the options given below:

मृदा हाइड्रोलिक शीर्ष (hydraulic head) को किसके द्वारा व्यक्त किया जाता है?

(A) . मृदा जल के प्रति इकाई द्रव्यमान संभावित ऊर्जा (Potential energy per unit mass of soil water)

(B) . मृदा जल के प्रति इकाई आयतन संभावित ऊर्जा (Potential energy per unit volume of soil water)

(C) . मृदा जल के प्रति इकाई भार संभावित ऊर्जा (Potential energy per unit weight of soil water)

(D) . मृदा की सतह पर खड़े पानी की ऊंचाई (Height of standing water on the soil surface)

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

(A), (B) and (D) only केवल (A), (B) और (D) (A), (C) and (D) only केवल (A), (C) और (D) (A), (B), (C) and (D) (A), (B), (C) और (D) (C) only केवल (C)

Soil water potential can be expressed in three alternative thermodynamic forms:

Energy per unit mass ($\text{J/kg}$ or $\text{ergs/g}$), symbol $\psi_m$.
Energy per unit volume ($\text{J/m}^3 = \text{N/m}^2 = \text{Pascal}$ or $\text{bars}$), symbol $\psi_v$ (pressure potential).
Energy per unit weight: Dividing energy ($E = mgh$) by weight ($W = mg$) yields:
$$H = \frac{E}{W} = \frac{mgh}{mg} = h\text{ (units of length: meters, cm)}$$
This energy per unit weight is termed the 'Hydraulic Head' ($H$).

Therefore, hydraulic head specifically represents potential energy per unit weight of soil water (Option 4: (C) only).

मृदा जल विभव को तीन वैकल्पिक रूपों में व्यक्त किया जाता है:

प्रति इकाई द्रव्यमान ऊर्जा: जूल प्रति किलोग्राम ($\text{J/kg}$)।
प्रति इकाई आयतन ऊर्जा: पास्कल ($\text{N/m}^2$) या बार (दाब विभव)।
प्रति इकाई भार ऊर्जा (Energy per unit weight): ऊर्जा ($mgh$) को भार ($mg$) से विभाजित करने पर लंबाई का आयाम प्राप्त होता है:
$$H = \frac{E}{W} = \frac{mgh}{mg} = h\text{ (मीटर या सेमी)}$$
ऊर्जा प्रति इकाई भार के इसी रूप को 'हाइड्रोलिक शीर्ष' (Hydraulic Head) कहा जाता है।

अतः मृदा हाइड्रोलिक शीर्ष को 'मृदा जल के प्रति इकाई भार संभावित ऊर्जा' द्वारा व्यक्त किया जाता है (विकल्प 4: केवल C)।

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

Q.45

ICAR AIEEA PG 2024 - Physical Science

Assertion & Reason

Given below are two statements, one is labeled as

Assertion (A) : , the other one labeled as Reason (R):

Assertion (A) : Darcy's law is valid for a steady and stationary flow process in the soil.

Reason (R) : In a steady flow condition, potential and gradient at every point in the flow path remain constant.

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

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक

अभिकथन : (Assertion A) और दूसरा कारण (Reason R) के रूप में अंकित है:

अभिकथन (A) : डार्सी का नियम मृदा में एक स्थिर और अचर प्रवाह प्रक्रिया (steady and stationary flow process) के लिए मान्य है।

कारण (R) : एक स्थिर प्रवाह की स्थिति में, प्रवाह पथ के प्रत्येक बिंदु पर विभव और प्रवणता (potential and gradient) स्थिर बने रहते हैं।

Assertion (A) is correct: Henry Darcy formulated his law ($q = -K \frac{dH}{dz}$) based on saturated steady-state flow of water through homogeneous sand columns under stationary laminar conditions ($Re \lt 1$).
Reason (R) is correct and explains (A): By definition, 'steady flow' (stationary flow) means that flow variables at any spatial coordinate do not change with time ($\frac{\partial \theta}{\partial t} = 0$, $\frac{\partial H}{\partial t} = 0$). Hence, the hydraulic head and hydraulic gradient at every fixed point along the flow path remain strictly invariant over time, which is the foundational prerequisite for the direct application of Darcy's steady-state flux equation.

अभिकथन (A) सही है: हेनरी डार्सी ने अपना प्रसिद्ध नियम ($q = -K \frac{dH}{dz}$) संतृप्त बालू स्तंभों के माध्यम से स्थिर (steady/stationary) स्तरीय प्रवाह के लिए प्रतिपादित किया था।
कारण (R) सही है और (A) की सटीक व्याख्या करता है: स्थिर प्रवाह (steady flow) की परिभाषा ही यह है कि समय के साथ प्रवाह पथ के किसी भी निश्चित बिंदु पर जल की मात्रा, हाइड्रोलिक विभव ($H$) और हाइड्रोलिक प्रवणता ($\frac{dH}{dz}$) अपरिवर्तित (constant) रहते हैं ($\frac{\partial H}{\partial t} = 0$), जो डार्सी नियम की प्राथमिक शर्त है।

अतः (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है।

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