लेड-एसिड सेल की तुलना में, निकल-आयरन सेल की दक्षता कम होती है क्योंकि इसकी

Question

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D: उच्च आंतरिक प्रतिरोध

Explanation & Concepts:
निकल-आयरन (एडिसन) सेल की दक्षता (लगभग 60% से 70%) लेड-एसिड सेल (लगभग 80% से 90%) की तुलना में कम होती है, जिसका मुख्य कारण इसका काफी अधिक आंतरिक प्रतिरोध है। उच्च आंतरिक प्रतिरोध चार्जिंग और डिस्चार्जिंग दोनों चक्रों के दौरान उच्च $I^2R$ शक्ति हानि का कारण बनता है।

Working Principle: निकल-आयरन सेल में आंतरिक प्रतिरोध अधिक होता है क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट (पोटेशियम हाइड्रोक्साइड) की चालकता लेड-एसिड सेल में उपयोग किए जाने वाले सल्फ्यूरिक एसिड की तुलना में कम होती है, और सक्रिय सामग्री की संरचना ओमिक ड्रॉप्स में योगदान करती है। चूँकि दक्षता को आउटपुट ऊर्जा और इनपुट ऊर्जा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है, इसलिए ऊष्मा के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा (जो प्रतिरोध $R$ के समानुपाती होती है) कुल ऊर्जा पुनर्प्राप्ति को कम कर देती है, जिसके परिणामस्वरूप समग्र चक्र दक्षता कम हो जाती है।

Key Formulas: $\eta = \frac{E_{out}}{E_{in}} 	imes 100\%$ — बैटरी के लिए सामान्य दक्षता सूत्र; $P_{loss} = I^2 R_{int}$ — आंतरिक प्रतिरोध के कारण शक्ति का क्षय

Key Points: निकल-आयरन सेल मजबूत होते हैं और इनका चक्र जीवन लंबा होता है लेकिन ऊर्जा दक्षता कम होती है।; निकल-आयरन सेल में इलेक्ट्रोलाइट एक क्षारीय घोल ($KOH$ लिथियम हाइड्रोक्साइड के साथ) होता है।; उच्च आंतरिक प्रतिरोध चार्जिंग/डिस्चार्जिंग दक्षता को सीमित करने वाला प्रमुख कारक है।; लेड-एसिड सेल एक तरल एसिड इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करते हैं जो बेहतर आयनिक गतिशीलता प्रदान करता है।

Advantages: अत्यंत लंबा सेवा जीवन; यांत्रिक रूप से मजबूत और ओवरचार्जिंग/शॉर्ट-सर्किटिंग के प्रति प्रतिरोधी

Disadvantages: कम ऊर्जा दक्षता; उच्च स्व-निर्वहन (self-discharge) दर

Applications: रेलवे सिग्नलिंग; हेवी-ड्यूटी औद्योगिक स्टैंडबाय पावर

Additional Info: उच्च आंतरिक प्रतिरोध निकल-आयरन सेल में भारी भार की स्थिति में अधिक महत्वपूर्ण वोल्टेज गिरावट का कारण भी बनता है।. विकल्प B गलत है क्योंकि हालांकि निकल-आयरन सेल में लेड-एसिड (~2.0V) की तुलना में कम नाममात्र वोल्टेज (~1.2V) होता है, लेकिन वोल्टेज का परिमाण इस संदर्भ में सीधे थर्मोडायनामिक दक्षता को निर्धारित नहीं करता है।

Answer: D सही है — निकल-आयरन सेल का उच्च आंतरिक प्रतिरोध ऊष्मा के रूप में अधिक ऊर्जा क्षय का कारण बनता है, जिससे इसकी समग्र दक्षता कम हो जाती है।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि आंतरिक प्रतिरोध दक्षता के लिए एक प्रमुख पैरामीटर है; उच्च आंतरिक प्रतिरोध हमेशा बढ़े हुए $I^2R$ तापीय नुकसान के कारण कम दक्षता का परिणाम देता है।

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Option A: सघनता (compactness)

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Option B: निम्न e.m.f

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Option C: उपयोग किए गए इलेक्ट्रोलाइट की कम मात्रा

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Feature	निकल-आयरन	लेड-एसिड
दक्षता	60% - 70%	80% - 90%
आंतरिक प्रतिरोध	उच्च	निम्न

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