$R$ ત્રિજ્યા અને $M$ દળ ધરાવતા કાળા કલરના ગોળા ની અંદર બખોલ છે જેની અંદર શૂન્યાવકાશ છે.બખોલની દીવાલનું તાપમાન $T_0$ જાળવી રાખવામા આવેલ છે. ગોળાનું શરૂઆતનું તાપમાન $3T_0$ છે.જો $T$ તાપમાને રહેલ ગોળાના દ્રવ્ય માટે એકમ દળ દીઠ વિશિષ્ટ ઉષ્મા $\alpha T^3$ મુજબ ફરે છે જ્યાં $\alpha $ અચળાંક છે.તો ગોળાનું તાપમાન $2T_0$ થતાં કેટલો સમય લાગશે?
  • A$\frac{{M\alpha }}{{4\pi {R^2}\sigma }}\,\ln \left( {\frac{3}{2}} \right)$
  • B$\frac{{M\alpha }}{{4\pi {R^2}\sigma }}\,\ln \left( {\frac{16}{3}} \right)$
  • C$\frac{{M\alpha }}{{16\pi {R^2}\sigma }}\,\ln \left( {\frac{16}{3}} \right)$
  • D$\frac{{M\alpha }}{{16\pi {R^2}\sigma }}\,\ln \left( {\frac{3}{2}} \right)$
JEE MAIN 2014, Diffcult
Download our app for free and get startedPlay store
c
In the given problem, fall in temperature of sphere,

\(dT = \left( {3{T_0} - 2{T_0}} \right) = {T_0}\)

Tmperature of surrounding, \({T_{surr}} = {T_0}\)

Initial temperature of sphere, \({T_{initial}} = 3{T_0}\)

Specific heat of the material of the sphere varies as,

\(c = \alpha {T^3}\,per\,unit\,mass\,\left( {\alpha  = a\,constant} \right)\)

Applying formula,

\(\frac{{dT}}{{dt}} = \frac{{\sigma A}}{{McJ}}\left( {{T^4} - T_{surr}^4} \right)\)

\( \Rightarrow \frac{{{T_0}}}{{dt}} = \frac{{\sigma 4\pi {R^2}}}{{M\alpha {{\left( {3{T_0}} \right)}^3}\,J}}\left[ {{{\left( {3{T_0}} \right)}^4} - {{\left( {{T_0}} \right)}^4}} \right]\)

\( \Rightarrow dt = \frac{{M\alpha 27T_0^4J}}{{\alpha 4\pi {R^2} \times 80T_0^4}}\)

Solving we get,

Time taken for the sphere to cool down temperature \(2{T_{{0^,}}}\)

\(t = \frac{{M\alpha }}{{16\pi {R^2}\sigma }}In\left( {\frac{{16}}{3}} \right)\)

art

Download our app
and get started for free

Experience the future of education. Simply download our apps or reach out to us for more information. Let's shape the future of learning together!No signup needed.*

Similar Questions

  • 1
    ગરમ પાણીનું તાપમાન $ {100^o}C $ થી $ {70^o}C $ થતા $4 min$ લાગે છે,તો તાપમાન $ {70^o}C $ થી $ {40^o}C $ થતા લાગતો સમય ....... $\min.$ થાશે.. વાતાવરણનું તાપમાન $ {15^o}C $ છે
    View Solution
  • 2
    બરફનાં બોક્ષનો ઉપયોગ $1 metre^{2}$ ક્ષેત્રફળ અને $5.0\,\, cm$ જાડાઈને ખાધ પદાર્થને ઠંડુ રાખવા ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. બરફના બોક્ષની ઉષ્માવાહકતા $K= 0.01 \,\,joule/metre - °C$ તેને ખાધ પદાર્થ સાથે $0°C$ તાપમાને $30°C$ દિવસનું તાપમાન હોય ત્યારે ભરવામાં આવે છે. બરફની ગલનગુપ્ત ઉષ્મા $334 × 10^{3}\,\, joule / kg$ છે. એક દિવસમાં પીગળતો બરફ નો જથ્થો ..... $kg$ શોધો.
    View Solution
  • 3
    સ્લેબની બહારનો ચોરસ ભાગ સરખી જાડાઈનો બનેલો છે અને તે આયર્ન અને બ્રાસનું બનેલ છે. જ્યારે મટીરીયલ $100^{\circ} C$ અને $0^{\circ} C$ તાપમાને અનુક્રમે છે. તેમની વચ્ચેનું તાપમાન .......... $^{\circ} C$ હશે. ($K$આયર્ન $=0.2$ અને $K$ બ્રાસ $=0.3$ પ્રમાણે છે.)
    View Solution
  • 4
    ન્યૂટનના કુલીંગના નિયમ પ્રમાણએ પદાર્થના કુલીંગનો દર ........ ના સમપ્રમાણમાં છે.
    View Solution
  • 5
    પદાર્થનું તાપમાન $ {7^o}C $ થી વધીને $ {287^o}C $ થાય છે,તો ઉત્સર્જન ઊર્જા કેટલા ગણી વધે?
    View Solution
  • 6
    $10^{3}K$ તાપમાને પાત્રના એકમ ક્ષેત્રફળ દ્વારા એકમ સમયમાં ઉત્સર્જાતા વિકિરણનો દર ..... $J$ શોધો.
    View Solution
  • 7
    $2000\; K$ તાપમાને રહેલા કાળા પદાર્થમાંથી નીકળતા તરંગની મહત્તમ તરંગલંબાઇ $ {\lambda _m} $ છે. જો પદાર્થનું તાપમાન $3000 \;K$ કરતાં મહત્તમ તરંગલંબાઇ કેટલી મળે?
    View Solution
  • 8
    અવકાશમાં પ્રવાહી ગરમ કરતાં ઉષ્માનું વહન કઇ રીતે થશે?
    View Solution
  • 9
    વિધાન : માણસના શરીરમાથી નિકળતો પરસેવો શરીરને ઠંડુ પાડવામાં મદદ કરે છે 

    કારણ : ચામડી પર પાણીનું પાતળું પડ ઉત્સર્જિતા વધારે છે

    View Solution
  • 10
    વિધાન : પદાર્થ બધા તાપમાને ઉષ્મા વિકેરિત કરે.

    કારણ : ઉષ્માનું વિકેરણ તાપમાનના ચતુર્થ ઘાતના સમપ્રમાણમાં હોય 

    View Solution