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4 सेमी त्रिज्या वाले एक ठोस धात्विक गोले को पिघलाकर 64 समान छोटे गोलों में ढाला जाता है। मूल गोले के पृष्ठीय क्षेत्रफल और इस प्रकार बने 5 छोटे गोलों के कुल पृष्ठीय क्षेत्रफल का अनुपात क्या है?
32 : 3
14 : 5
16 : 15
16 : 5
16 : 5
जब एक ठोस धातु के गोले को पिघलाकर दोबारा ढाला जाता है, तो कुल आयतन स्थिर रहता है, जबकि सामग्री को छोटी इकाइयों में विभाजित करने पर सतह का क्षेत्रफल बढ़ जाता है। R त्रिज्या वाले एक गोले को r त्रिज्या वाले n छोटे गोलों में बदलने के लिए, आयतन का संरक्षण यह निर्धारित करता है कि R3=n×r3।
जब एक ठोस धातु के गोले को पिघलाकर दोबारा ढाला जाता है, तो कुल आयतन स्थिर रहता है, जबकि सामग्री को छोटी इकाइयों में विभाजित करने पर सतह का क्षेत्रफल बढ़ जाता है। R त्रिज्या वाले एक गोले को r त्रिज्या वाले n छोटे गोलों में बदलने के लिए, आयतन का संरक्षण यह निर्धारित करता है कि R3=n×r3।
इसे प्ले-डोह (मिट्टी) की तरह समझें: आपके पास एक बड़ा गोला है, और यदि आप इसे कई छोटे गोलों में विभाजित करते हैं, तो मिट्टी की कुल मात्रा समान रहती है, लेकिन कुल उजागर सतह क्षेत्र काफी बढ़ जाता है।
V=34πr3 — गोले का आयतन
A=4πr2 — गोले का सतह क्षेत्रफल
पदार्थ के संरक्षण का सिद्धांत (इस मामले में आयतन) यह सुनिश्चित करता है कि प्रारंभिक आयतन V=34πR3, n परिणामी गोलों के आयतन के योग के बराबर हो। नई त्रिज्या r=R×(n)−1/3 ज्ञात करके, हम सतह का क्षेत्रफल S=4πr2 की गणना करते हैं। k छोटे गोलों का कुल सतह क्षेत्रफल k×4πr2 होता है।
पिघलाने और फिर से ढालने की प्रक्रिया के दौरान आयतन अपरिवर्तित रहता है।
परिणामी गोलों का कुल सतह क्षेत्रफल गोलों की संख्या के घनमूल के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
छोटे टुकड़ों में हमेशा बड़े मूल वस्तु की तुलना में उच्च सतह-क्षेत्र-से-आयतन अनुपात होता है।
उच्च सतह क्षेत्रफल रासायनिक प्रक्रियाओं में प्रतिक्रिया दर को बढ़ाता है
धातु ढलाई में बेहतर शीतलन दक्षता
बढ़ा हुआ सतह क्षेत्रफल धातु के कणों के तेजी से ऑक्सीकरण या जंग का कारण बन सकता है
जटिल घटक बनाने के लिए पाउडर धातु विज्ञान
रासायनिक रिएक्टरों में उत्प्रेरक सतहें
बड़े गोले की त्रिज्या R=4 सेमी। छोटे गोलों की संख्या n=64। छोटे गोले की त्रिज्या r=4/(64)1/3=4/4=1 सेमी।
मूल गोले का सतह क्षेत्रफल A1=4π(4)2=64π। 5 छोटे गोलों का कुल सतह क्षेत्रफल A2=5×4π(1)2=20π। अनुपात 64π/20π=16:5 है।
विकल्प A गलत है क्योंकि यह एक अलग ज्यामितीय स्केलिंग मानता है।
अनुपात की पहचान करने में गणना त्रुटि के कारण विकल्प B गलत है।
D सही है — मूल सतह क्षेत्रफल (64π) का पांच छोटे गोलों के संयुक्त सतह क्षेत्रफल (20π) से अनुपात 16:5 है।
सतह क्षेत्र के अनुपात की गणना करने से पहले हमेशा नई त्रिज्या (r) ज्ञात करने के लिए कुल आयतन को समान करें; याद रखें कि आयतन r3 के अनुसार बढ़ता है जबकि सतह क्षेत्र r2 के अनुसार बढ़ता है।