DElEd 2nd Semester Science : Chapter-3 : कार्य एवं ऊर्जा

अगर आप DElEd 2nd Semester Science की तैयारी कर रहे हैं, तो Chapter 3 : कार्य एवं ऊर्जा आपके लिए काफी महत्वपूर्ण साबित हो सकता है। इस लेख में इस अध्याय की पूरी थ्योरी को सरल और समझने योग्य भाषा में प्रस्तुत किया गया है। साथ ही, 2015 से 2025 तक पिछले 10 वर्षों में पूछे गए महत्वपूर्ण प्रश्न (PYQ) भी शामिल किए गए हैं, जिससे आपकी तैयारी और बेहतर हो सके।

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1. कार्य (Work)

परिभाषा: जब किसी वस्तु पर बल लगाकर उसे बल की दिशा में विस्थापित किया जाता है, तो उसे ‘कार्य’ होना कहा जाता है।

  • सूत्र: कार्य (W) = बल (F) विस्थापन (d)
  • मात्रक: कार्य का मात्रक जूल (Joule) होता है। (CGS पद्धति में इसे अर्ग कहते हैं)।
  • 1 जूल: 1 न्यूटन × मीटर को 1 जूल कहते हैं।
  • महत्वपूर्ण: यदि विस्थापन शून्य है (जैसे दीवार को धक्का देना), तो किया गया कार्य भी शून्य माना जाएगा।

2. चाल (Speed)

परिभाषा: किसी वस्तु द्वारा एकांक समय में चली गई दूरी को ‘चाल’ कहते हैं।

  • सूत्र: चाल = दूरी / समय
  • मात्रक: मीटर/सेकण्ड (m/s)
  • अतिरिक्त तथ्य: चाल एक अदिश राशि (Scalar quantity) है, क्योंकि इसमें दिशा की आवश्यकता नहीं होती।

3. सामर्थ्य या शक्ति (Power)

परिभाषा: कार्य करने की दर को सामर्थ्य या शक्ति कहते हैं। (कोई मशीन कितनी जल्दी कार्य करती है)।

  • सूत्र: सामर्थ्य (P) = कार्य (W) / समय (t)
  • मात्रक: इसका मात्रक वाट (Watt) होता है।
  • अश्व शक्ति (Horse Power): 1HP = 746 वाट

4. ऊर्जा (Energy)

परिभाषा: किसी वस्तु के कार्य करने की क्षमता को ‘ऊर्जा’ कहते हैं।

  • मात्रक: ऊर्जा का मात्रक भी जूल (Joule) होता है (MKS पद्धति में)।

ऊर्जा के प्रमुख प्रकार:

  1. यांत्रिक ऊर्जा (Mechanical Energy):
    • गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy): वस्तु की गति के कारण। सूत्र: K = ½ mv2
    • स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy): स्थिति के कारण। सूत्र: U = mgh
  2. रासायनिक ऊर्जा: जैसे पेट्रोल, सेल, बैटरी और भोजन में संचित ऊर्जा।
  3. सौर ऊर्जा: सूर्य से प्राप्त ऊर्जा। सोलर सेल इसे विद्युत ऊर्जा में बदलता है।
  4. नाभिकीय ऊर्जा: नाभिक के विखंडन (Fission) या संलयन (Fusion) से प्राप्त।
  5. ऊष्मीय ऊर्जा: अणुओं की गति के कारण ऊष्मा के रूप में ऊर्जा।

5. ऊर्जा संरक्षण और रूपांतरण

  • नियम: ऊर्जा न पैदा की जा सकती है न नष्ट, केवल रूप बदलती है।
  • उदाहरण:
    • लाउडस्पीकर: विद्युत ऊर्जा ध्वनि ऊर्जा।
    • मोमबत्ती: रासायनिक ऊर्जा प्रकाश एवं ऊष्मीय ऊर्जा।
    • माइक्रोफोन: ध्वनि ऊर्जा विद्युत ऊर्जा।

6. घर्षण बल (Friction) - Extra Imp Point

जब एक वस्तु दूसरी वस्तु की सतह पर फिसलती है, तो उनकी सतहों के बीच एक बल कार्य करता है जो गति का विरोध करता है, इसे घर्षण कहते हैं।

  • घर्षण के कारण ऊर्जा का ह्रास (Loss) अक्सर ऊष्मा के रूप में होता है।
  • मशीनों में तेल या ग्रीस लगाकर घर्षण कम किया जाता है ताकि ऊर्जा की बचत हो सके।

7. ऊर्जा के स्रोत और ईंधन

  • ईंधन: दहन पर ऊर्जा देने वाले पदार्थ।
  • नवीकरणीय (Renewable): अक्षय स्रोत (सौर, पवन, जल, बायोगैस)।
  • अनवीकरणीय (Non-renewable): सीमित स्रोत (कोयला, पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस)।

8. ऊर्जा संरक्षण और अपव्यय

  • अपव्यय: अनावश्यक बिजली का उपयोग, वाहनों का अत्यधिक प्रयोग।
  • बचाव: LED का प्रयोग, सोलर कुकर का उपयोग, ‘रिसाइकिल’ करना।

महत्वपूर्ण तथ्य (याद रखें):

  • 1 जूल = 107 अर्ग
  • धारावाही परिनालिका: यह विद्युत धारा प्रवाहित होने पर चुंबक की तरह व्यवहार करती है।
  • भोजन से हमें रासायनिक ऊर्जा मिलती है जिसे हमारा शरीर यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है।
  • कार्य और ऊर्जा दोनों अदिश राशियाँ हैं।

9. महत्वपूर्ण तथ्य (याद रखें):

  • 1 जूल = 107 अर्ग
  • धारावाही परिनालिका: यह विद्युत धारा प्रवाहित होने पर चुंबक की तरह व्यवहार करती है।
  • भोजन से हमें रासायनिक ऊर्जा मिलती है जिसे हमारा शरीर यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है।
  • कार्य और ऊर्जा दोनों अदिश राशियाँ हैं।

कार्य एवं ऊर्जा : PYQ 2015-2025

वस्तुनिष्ठ प्रश्न

प्रश्न 1. घड़ी को चाभी देने में संग्रह करते हैं- 05/2016

(A) गतिज ऊर्जा

(B) गुरुत्वीय त्वरण

(C) स्थितिज ऊर्जा

(D) सामर्थ्य                     

प्रश्न 2. पेट्रोल में होती है- 05/2016(ii), 02/2023                                                    

(A) यांत्रिक ऊर्जा

(B) विद्युत ऊर्जा

(C) ध्वनि ऊर्जा

(D) रासायनिक ऊर्जा            

प्रश्न 3. सोलर सेल में मुख्य रूप से ऊर्जा का रूपान्तरण होता है-  02/2017

(A) प्रकाश ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में         

(B) प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में

(C) रासायनिक ऊर्जा का प्रकाश ऊर्जा में

(D) ऊष्मीय ऊर्जा का प्रकाश ऊर्जा में                                

प्रश्न 4. जूल मात्रक है- 01/2020

(A) कार्य का

(B) ऊर्जा का

(C) कार्य और ऊर्जा दोनों का

(D) शक्ति का                   

प्रश्न 5. एम. के. एस. पद्धति में ऊर्जा का मात्रक क्या है? 01/2022

(A) कैलोरी

(B) जूल

(C) न्यूटन

(D) मिलीग्राम

प्रश्न 6. एक जूल होता है- 05/2025

(A) 1 न्यूटन × 1 मीटर

(B) 1 न्यूटन + 1 मीटर

(C) 1 न्यूटन / 1 मीटर

(D) 1 मीटर × 1 सेकेण्ड

अति लघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 7. ईंधन को परिभाषित कीजिए। 07/2015

उत्तर: वे पदार्थ जो दहन की क्रिया द्वारा ऊष्मा और प्रकाश ऊर्जा उत्पन्न करते हैं, ईंधन कहलाते हैं। जैसे- कोयला, पेट्रोल, लकड़ी।

प्रश्न 8. चाल किसे कहते हैं? इसका मात्रक भी लिखिए। 09/2016, 11/2023

उत्तर: किसी वस्तु द्वारा एकांक समय में चली गई दूरी को चाल कहते हैं।

चाल = दूरी / समय। इसका मात्रक मीटर/सेकण्ड (m/s) है।

प्रश्न 9.नवीकरणीयएवं अनवीकरणीयसम्पदा में मुख्य अन्तर लिखिए। 08/2016(ii)

उत्तर: नवीकरणीय सम्पदा: वे ऊर्जा स्रोत जो कभी समाप्त नहीं होते और बार-बार उपयोग किए जा सकते हैं (जैसे- सौर ऊर्जा, वायु, जल)।

अनवीकरणीय सम्पदा: वे ऊर्जा स्रोत जो सीमित हैं और एक बार समाप्त होने पर पुनः प्राप्त नहीं किए जा सकते (जैसे- कोयला, पेट्रोलियम)।

प्रश्न 10. ऊर्जा के संचरण की किस विधि द्वारा जल गर्म होता है? लिखिए। 11/2017

उत्तर: संवहन (Convection) विधि द्वारा।

प्रश्न 11. यान्त्रिक ऊर्जा कितने प्रकार की होती है? 06/2018, 06/2022

उत्तर: यांत्रिक ऊर्जा दो प्रकार की होती है:

  • (1) गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy)
  • (2) स्थितिज ऊर्जा (Potential Energy)।

प्रश्न 12. घड़ी में चाबी भरने पर स्प्रिंग में ऊर्जा किस रूप में एकत्रित हो जाती है? 09/2019

उत्तर:   स्थितिज ऊर्जा के रूप में।

प्रश्न 13. कार्य किसे कहते हैं? इसकी इकाई लिखिए। 11/2019

उत्तर: किसी वस्तु पर बल लगाकर उसे बल की दिशा में विस्थापित करना कार्य कहलाता है। (कार्य = बल × विस्थापन)। इसकी इकाई जूल है।

प्रश्न 14. नाभिकीय ऊर्जा किसे कहते हैं? इसका उपयोग क्या है? 06/2020

उत्तर: किसी परमाणु के नाभिक के विखंडन (fission) या संलयन (fusion) से प्राप्त होने वाली ऊर्जा को नाभिकीय ऊर्जा कहते हैं।

उपयोग:

  1. विद्युत उत्पादन में (परमाणु रिएक्टरों में)।
  2. चिकित्सा क्षेत्र में (कैंसर उपचार)।
  3. पनडुब्बियों और अंतरिक्ष यानों में ईंधन के रूप में।

लघु उत्तरीय प्रश्न

प्रश्न 15. धारावाही परिनालिका से क्या अभिप्राय है? सचित्र वर्णन कीजिए। 18/2016

उत्तर: यदि किसी कुचालक बेलनाकार नलिका (जैसे गत्ते की नली) पर तांबे के विद्युतरोधी तारों को पास-पास लपेटकर कुंडली बनाई जाए, तो इसे परिनालिका (Solenoid) कहते हैं। जब इसमें विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, तो यह एक छड़ चुंबक की तरह व्यवहार करती है। इसके भीतर चुंबकीय क्षेत्र रेखाएं समांतर होती हैं।

DElEd 2nd Semester Science : Chapter-3 : कार्य एवं ऊर्जा

प्रश्न 16. ऊर्जा रूपान्तरण से आप क्या समझते हैं? यान्त्रिक एवं विद्युत ऊर्जा के रूपान्तरण को उदाहरण सहित समझाइए। 14/2016(ii)

उत्तर:   ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में बदलना ऊर्जा रूपान्तरण कहलाता है। यह वह प्रक्रिया है जिसमें ऊर्जा एक रूप से बदलकर दूसरे रूप में परिवर्तित हो जाती है। उदाहरण: विद्युत ऊर्जा का प्रकाश ऊर्जा में बदलना, रासायनिक ऊर्जा का ऊष्मा ऊर्जा में बदलना आदि।

यांत्रिक ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में रूपान्तरण: डायनेमो या जनरेटर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलता है।

विद्युत ऊर्जा का यांत्रिक ऊर्जा में रूपान्तरण: विद्युत मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है (जैसे- पंखा)।

प्रश्न 17. हम ऊर्जा का अपव्यय कहाँ-कहाँ करते हैं? ऊर्जा को संरक्षित करने के विभिन्न तरीके लिखिए। 16/2017

उत्तर:

ऊर्जा का अपव्यय:

  1. कमरे से निकलकर पंखा-लाइट बंद न करना।
  2. टीवी, कूलर, गीजर जैसे उपकरणों का अनावश्यक उपयोग।
  3. मोटर, ट्यूबेल या गैस स्टोव को जरूरत से ज्यादा चलाना।
  4. पानी, पेट्रोल-डीजल और गैस का बेवजह खर्च।
  5. पुराने, अधिक ऊर्जा खर्च करने वाले उपकरणों का प्रयोग।

संरक्षण के तरीके:

  1. आवश्यकता न होने पर उपकरण बंद रखें।
  2. LED बल्बों का प्रयोग करें।
  3. सार्वजनिक वाहनों का उपयोग करें।
  4. सौर ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों का प्रयोग करें।
  5. प्रेशर कुकर में खाना पकाएं।

प्रश्न 18. नाभिकीय ऊर्जा क्या है? इसका उपयोग समझाइए। 14/2018, 15/2019

उत्तर:   किसी परमाणु के नाभिक के विखंडन (fission) या संलयन (fusion) से प्राप्त होने वाली ऊर्जा को नाभिकीय ऊर्जा कहते हैं।  

उपयोग:

  1. विद्युत उत्पादन में (परमाणु रिएक्टरों में)।
  2. चिकित्सा क्षेत्र में (कैंसर उपचार)।
  3. पनडुब्बियों और अंतरिक्ष यानों में ईंधन के रूप में।

प्रश्न 19. ऊर्जा संरक्षण का नियम क्या है? 12/2022, 16/2023

उत्तर: ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, “ऊर्जा न तो उत्पन्न की जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है। इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में बदला जा सकता है।” ऊर्जा संरक्षण का नियम प्रकृति का मूल सिद्धान्त है जो बताता है कि ब्रह्माण्ड की कुल ऊर्जा हमेशा नियत रहती है। किसी भी प्रक्रिया में ऊर्जा अपना रूप बदल सकती है, लेकिन उसका कुल मात्रा कभी घटती-बढ़ती नहीं है।  

गणितीय रूप में:

ΔEtotal = 0 (कुल ऊर्जा में परिवर्तन शून्य)

उदाहरण:

  • गिरती गेंद की स्थितिज ऊर्जा गतिज ऊर्जा में बदल जाती है।
  • बल्ब में विद्युत ऊर्जा प्रकाश एवं ऊष्मा ऊर्जा में बदलती है।

प्रश्न 20. ऊर्जा किसे कहते हैं? विभिन्न प्रकार की ऊर्जाओं का संक्षिप्त विवरण दीजिए। 14/2023

उत्तर: कार्य करने की क्षमता को ऊर्जा कहते हैं। ऊर्जा के कई प्रकार हैं—

  1. यांत्रिक ऊर्जा: किसी वस्तु की गति (गतिज ऊर्जा) या उसकी स्थिति (स्थितिज ऊर्जा) के कारण। जैसे—बहता पानी, गिरता पत्थर, चलती गाड़ी।
  2. ऊष्मीय ऊर्जा: ताप के रूप में मिलने वाली ऊर्जा, जो वस्तुओं को गर्म करती है। जैसे—आग, सूरज की गर्मी।
  3. विद्युत ऊर्जा: बिजली से प्राप्त ऊर्जा जो पंखा, बल्ब, मोटर आदि चलाती है।
  4. रासायनिक ऊर्जा: ईंधन, खाद्य पदार्थ और कोशिकाओं में संचित ऊर्जा। भोजन खाने पर शरीर को रासायनिक ऊर्जा मिलती है।
  5. सौर ऊर्जा: सूर्य से मिलने वाली ऊर्जा जिसे सोलर पैनल द्वारा उपयोग किया जाता है।

2nd Semester Science Notes

किसी भी Chapter का नोट्स पढ़ने के लिए यहाँ Click करें- 

  1. पृथ्वी और आकाश
  2. मृदा तथा फसलें
  3. कार्य एवं ऊर्जा
  4. सरल मशीनें
  5. जीवों की संरचना
  6. जीवन की क्रियाएं
  7. मानव शरीर के अंग एवं कार्य
  8. भोजन, स्वास्थ्य एवं रोग
  9. तत्वों का वर्गीकरण
  10. पास-पड़ोस में होने वाले परिवर्तन
  11. अम्ल, क्षारक तथा लवण
  12. पर्यावरण प्रदूषण
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