सामान्य विज्ञान के महत्वपूर्ण प्रश्न: हीरे (Diamond) की दुनिया से प्रेरित अभ्यास
परिचय: प्रतियोगी परीक्षाओं की तैयारी में सामान्य विज्ञान का एक मजबूत आधार महत्वपूर्ण है। भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के विभिन्न विषयों को कवर करने वाले नियमित अभ्यास प्रश्न उम्मीदवारों को न केवल ज्ञान का परीक्षण करने में मदद करते हैं, बल्कि जटिल अवधारणाओं को समझने और परीक्षा के माहौल में प्रश्नों को हल करने की गति और सटीकता में सुधार करने में भी सहायक होते हैं। यह अभ्यास सत्र आपको एक अनूठे विषय, ‘हीरे’ (Diamond) से प्रेरित प्रश्नों के माध्यम से अपनी तैयारी को परखने का अवसर प्रदान करता है, जिसमें विभिन्न वैज्ञानिक सिद्धांतों को शामिल किया गया है।
सामान्य विज्ञान अभ्यास प्रश्न (General Science Practice MCQs)
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भौतिकी: हीरे की कठोरता का मुख्य कारण क्या है?
- (a) कार्बन परमाणुओं के बीच आयनिक बंध
- (b) कार्बन परमाणुओं के बीच दुर्बल वान डेर वाल्स बल
- (c) कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंध (Covalent Bonds)
- (d) कार्बन परमाणुओं के बीच धातु बंध
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पदार्थों के गुण उनके परमाणुओं के बीच बंधों की प्रकृति और व्यवस्था पर निर्भर करते हैं। सहसंयोजक बंध बहुत मजबूत होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य कार्बन परमाणुओं से सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़ा होता है, जिससे एक त्रि-आयामी (3D) क्रिस्टल जालक बनता है। ये सहसंयोजक बंध अत्यंत मजबूत होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हीरा असाधारण रूप से कठोर होता है। आयनिक बंध आयनों के बीच होते हैं, दुर्बल वान डेर वाल्स बल गैर-ध्रुवीय अणुओं के बीच होते हैं, और धातु बंध धातुओं में पाए जाते हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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रसायन विज्ञान: हीरे का रासायनिक सूत्र क्या है?
- (a) SiO₂
- (b) C
- (c) CO₂
- (d) Fe₂O₃
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): तत्वों को उनके रासायनिक प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन (Carbon) का एक अपररूप (Allotrope) है। इसलिए, इसका रासायनिक सूत्र केवल ‘C’ है, जो कार्बन तत्व को दर्शाता है। SiO₂ सिलिकॉन डाइऑक्साइड (बालू) है, CO₂ कार्बन डाइऑक्साइड है, और Fe₂O₃ आयरन (III) ऑक्साइड (जंग) है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीव विज्ञान: क्या हीरे का जीव विज्ञान से कोई प्रत्यक्ष संबंध है?
- (a) हाँ, यह जीवित जीवों की कोशिकाओं का एक प्रमुख घटक है।
- (b) नहीं, हीरे एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका जैविक प्रणालियों से कोई सीधा संबंध नहीं है।
- (c) हाँ, यह प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- (d) हाँ, यह केवल डायनासोर के जीवाश्मों में पाया जाता है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): जीव विज्ञान जीवित जीवों का अध्ययन है। रसायन विज्ञान और भौतिकी के विभिन्न सिद्धांत जैविक प्रक्रियाओं पर लागू हो सकते हैं, लेकिन सभी पदार्थ या यौगिक जीव विज्ञान से सीधे संबंधित नहीं होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरा कार्बन का एक रूप है, जो एक अकार्बनिक क्रिस्टलीय पदार्थ है। इसका निर्माण पृथ्वी की गहराइयों में अत्यधिक दबाव और तापमान पर कार्बन से होता है। यह किसी भी जैविक प्रक्रिया का प्रत्यक्ष घटक नहीं है, न ही यह प्रकाश संश्लेषण या विशिष्ट जीवाश्मों से जुड़ा है। यद्यपि कार्बन जीवन के लिए मौलिक है, हीरे के रूप में यह जैविक नहीं है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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भौतिकी: हीरे का अपवर्तनांक (Refractive Index) उच्च क्यों होता है, जिससे उसमें चमक आती है?
- (a) यह प्रकाश को बहुत अधिक अवशोषित करता है।
- (b) प्रकाश हीरे के भीतर बहुत धीरे-धीरे चलता है।
- (c) कार्बन परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों की मुक्त गति।
- (d) यह प्रकाश को इंद्रधनुषी रंगों में बिखेर देता है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): किसी पदार्थ का अपवर्तनांक यह मापता है कि प्रकाश उस माध्यम से कितनी धीमी गति से यात्रा करता है। उच्च अपवर्तनांक का अर्थ है कि प्रकाश धीमा हो जाता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे का उच्च अपवर्तनांक (लगभग 2.42) यह दर्शाता है कि प्रकाश हीरे के माध्यम से निर्वात की तुलना में बहुत धीमी गति से यात्रा करता है। यह धीमी गति प्रकाश के मुड़ने (अपवर्तन) का कारण बनती है जब वह हीरे में प्रवेश करता है और बाहर निकलता है। इसके अतिरिक्त, हीरे की आंतरिक परावर्तन (Internal Reflection) की उच्च दर और सही कटाई (Faceting) के कारण यह अत्यधिक चमकता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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रसायन विज्ञान: ग्रेफाइट (Graphite) और हीरा (Diamond) एक ही तत्व (कार्बन) के अपररूप (Allotropes) क्यों हैं, लेकिन उनके गुण इतने भिन्न क्यों हैं?
- (a) उनके परमाणुओं की संख्या भिन्न होती है।
- (b) उनके क्रिस्टल संरचना में कार्बन परमाणुओं की व्यवस्था भिन्न होती है।
- (c) ग्रेफाइट एक यौगिक है जबकि हीरा एक तत्व है।
- (d) ग्रेफाइट में ऑक्सीजन भी मौजूद होती है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपररूपता (Allotropy) एक ही तत्व के विभिन्न भौतिक रूपों को संदर्भित करती है, जिनमें भिन्न-भिन्न भौतिक गुण होते हैं, जो परमाणुओं की व्यवस्था के कारण होते हैं।
व्याख्या (Explanation): हीरा एक त्रि-आयामी (3D) टेट्राहेड्रल (tetrahedral) संरचना में कार्बन परमाणुओं से बना होता है, जहाँ प्रत्येक कार्बन चार अन्य से जुड़ा होता है। ग्रेफाइट में, कार्बन परमाणु षट्कोणीय (hexagonal) परतों में व्यवस्थित होते हैं, और इन परतों के बीच कमजोर बल होते हैं। यह भिन्न व्यवस्था ग्रेफाइट को नरम और विद्युत का सुचालक बनाती है, जबकि हीरा बहुत कठोर और विद्युत का कुचालक होता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीव विज्ञान: कौन से जीव कार्बनिक यौगिकों का उपयोग करके अपने कंकाल या खोल का निर्माण करते हैं?
- (a) पौधे
- (b) जीवाणु
- (c) कुछ अकशेरुकी जंतु (जैसे मोलस्क, कोरल)
- (d) वायरस
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कई जैविक जीव अपने संरचनात्मक घटकों के लिए विभिन्न रासायनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं, जिसमें कैल्शियम कार्बोनेट जैसे कार्बनिक यौगिक भी शामिल हैं।
व्याख्या (Explanation): हालांकि हीरा स्वयं जैविक नहीं है, कार्बनिक यौगिक जीवन के लिए मूलभूत हैं। मोलस्क (जैसे सीपियाँ, घोंघे) अपने सीपियों के निर्माण के लिए कैल्शियम कार्बोनेट (एक कार्बनिक यौगिक) का उपयोग करते हैं। कोरल भी कैल्शियम कार्बोनेट के ढांचे बनाते हैं। पौधे सेलूलोज़ (एक कार्बनिक बहुलक) का उपयोग करते हैं, लेकिन प्रश्न विशेष रूप से कंकाल या खोल के बारे में है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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भौतिकी: हीरे को काटने और चमकाने के लिए किस अन्य कठोर पदार्थ का उपयोग किया जाता है?
- (a) क्वार्ट्ज़ (Quartz)
- (b) एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Aluminum Oxide)
- (c) हीरा (Diamond)
- (d) सिलिकॉन कार्बाइड (Silicon Carbide)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ‘डायमंड कट डायमंड’ (Diamond cut diamond) कहावत के अनुसार, अत्यधिक कठोर पदार्थ का उपयोग केवल उसी तरह के या उससे भी कठोर पदार्थ पर काम करने के लिए किया जा सकता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण कठोरता के कारण, इसे केवल दूसरे हीरे से ही काटा या पॉलिश किया जा सकता है। हीरे के कणों का उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे कि ड्रिलिंग या काटने के औजारों पर।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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रसायन विज्ञान: हीरे को संश्लेषित (synthesize) करने के लिए किन परिस्थितियों की आवश्यकता होती है?
- (a) कम तापमान और उच्च दबाव
- (b) उच्च तापमान और निम्न दबाव
- (c) उच्च तापमान और उच्च दबाव
- (d) कम तापमान और निम्न दबाव
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्राकृतिक हीरे पृथ्वी की सतह से बहुत गहराई में, जहाँ अत्यधिक तापमान और दबाव होता है, बनते हैं। कृत्रिम हीरे बनाने के लिए भी ऐसी ही परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।
व्याख्या (Explanation): सिंथेटिक हीरे (lab-grown diamonds) बनाने के लिए, कार्बन स्रोत (जैसे ग्रेफाइट) को उच्च तापमान (लगभग 1500°C) और उच्च दबाव (लगभग 5-6 GPa) पर एक धातु उत्प्रेरक (metal catalyst) की उपस्थिति में रखा जाता है। ये स्थितियाँ कार्बन परमाणुओं को हीरे की क्रिस्टल संरचना में व्यवस्थित होने के लिए प्रेरित करती हैं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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जीव विज्ञान: कार्बन चक्र (Carbon Cycle) में जीवों की क्या भूमिका है?
- (a) वे केवल कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करते हैं।
- (b) वे वातावरण से कार्बन को हटाते हैं और कार्बनिक यौगिकों में बदलते हैं।
- (c) वे केवल कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित करते हैं।
- (d) वे कार्बन चक्र में कोई भूमिका नहीं निभाते हैं।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन चक्र एक महत्वपूर्ण जैव-भू-रासायनिक चक्र है जो पृथ्वी पर कार्बन के आदान-प्रदान का वर्णन करता है, जिसमें जैविक और अजैविक घटक दोनों शामिल हैं।
व्याख्या (Explanation): पौधे प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) लेते हैं और इसे कार्बनिक यौगिकों (जैसे शर्करा, स्टार्च) में परिवर्तित करते हैं। जानवर कार्बनिक यौगिकों को खाकर कार्बन प्राप्त करते हैं। श्वसन (respiration) और अपघटन (decomposition) के माध्यम से जीव कार्बन को CO₂ के रूप में वापस वातावरण में छोड़ते हैं, लेकिन CO₂ को अवशोषित करके कार्बनिक पदार्थ बनाना उनकी प्राथमिक भूमिका है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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भौतिकी: हीरे पर विद्युत धारा प्रवाहित क्यों नहीं होती?
- (a) क्योंकि यह एक धातु है।
- (b) क्योंकि इसके मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते।
- (c) क्योंकि यह बहुत महंगा है।
- (d) क्योंकि इसका घनत्व कम होता है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): विद्युत धारा के प्रवाह के लिए आवेश वाहकों (charge carriers), जैसे मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति आवश्यक है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की क्रिस्टल संरचना में, सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन (valence electrons) सहसंयोजक बंधों में कसकर बंधे होते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों को आसानी से मुक्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए हीरे में कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं होते हैं जो विद्युत धारा का संचालन कर सकें। इस कारण से, हीरा एक विद्युत का उत्कृष्ट कुचालक (insulator) है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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रसायन विज्ञान: हीरे का उत्पादन करने वाले प्राथमिक प्राकृतिक स्रोत कौन से हैं?
- (a) अवसादी चट्टानें (Sedimentary Rocks)
- (b) ज्वालामुखी चट्टानें (Volcanic Rocks), विशेष रूप से किम्बरलाइट (Kimberlite) और लैम्प्रोइट (Lamproite)
- (c) कायांतरित चट्टानें (Metamorphic Rocks)
- (d) तलछट (Sediments)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): भूविज्ञान (Geology) बताता है कि विशिष्ट खनिज किन भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं और चट्टानों में पाए जाते हैं।
व्याख्या (Explanation): अधिकांश प्राकृतिक हीरे पृथ्वी के मैंटल (mantle) में उच्च दबाव और तापमान पर बनते हैं और फिर ज्वालामुखी विस्फोटों के माध्यम से सतह पर आते हैं। ये विस्फोट किम्बरलाइट और लैम्प्रोइट नामक विशेष प्रकार की ज्वालामुखीय चट्टानों को अपने साथ लाते हैं, जिनमें हीरे फंसे होते हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीव विज्ञान: कौन सा खनिज पौधों की कोशिका भित्ति (Cell Wall) में पाया जाता है और उनकी संरचना में योगदान देता है?
- (a) कैल्शियम कार्बोनेट (Calcium Carbonate)
- (b) सिलिका (Silica)
- (c) कार्बन (Carbon)
- (d) सोडियम क्लोराइड (Sodium Chloride)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): पौधों की कोशिका भित्ति मुख्य रूप से सेलूलोज़ से बनी होती है, जो एक जटिल कार्बोहाइड्रेट (कार्बनिक यौगिक) है।
व्याख्या (Explanation): यद्यपि प्रश्न सीधे हीरे के बारे में नहीं है, यह कार्बन के जैविक महत्व को दर्शाता है। पौधों की कोशिका भित्ति का मुख्य घटक सेलूलोज़ है, जो कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बना एक लंबा बहुलक (polymer) है। कार्बन इस संरचना का आधार है। कैल्शियम कार्बोनेट समुद्री जीवों में, सिलिका कुछ पौधों (जैसे घास) और डायटम में पाया जाता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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भौतिकी: हीरे का कौन सा गुण इसे गर्मी का अच्छा संवाहक (Conductor) बनाता है, भले ही यह बिजली का कुचालक हो?
- (a) इसकी क्रिस्टल संरचना में कंपन (Vibrations)
- (b) इसमें मौजूद इलेक्ट्रॉनों की गति
- (c) इसमें पानी की उपस्थिति
- (d) इसकी उच्च ऊष्मीय चालकता (High Thermal Conductivity)
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): ऊष्मा को संवहन (conduction) द्वारा स्थानांतरित किया जा सकता है, जो परमाणुओं के कंपन या मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति के माध्यम से होता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की असाधारण ऊष्मीय चालकता (लगभग 2000 W/mK) इसके मजबूत सहसंयोजक बंधों और कसी हुई क्रिस्टल संरचना के कारण होती है। जब एक सिरे को गर्म किया जाता है, तो परमाणु कंपन करने लगते हैं, और ये कंपन (जिन्हें फोनॉन – Phonons भी कहा जाता है) क्रिस्टल जालक के माध्यम से बहुत कुशलता से प्रसारित होते हैं, जिससे गर्मी तेजी से स्थानांतरित होती है। इलेक्ट्रॉनों का इसमें कोई योगदान नहीं होता क्योंकि वे बंधे हुए होते हैं।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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रसायन विज्ञान: ‘कार्बन नैनोट्यूब’ (Carbon Nanotubes) और ‘ग्राफीन’ (Graphene) के बारे में क्या सच है, जो हीरे की तरह कार्बन के अन्य रूप हैं?
- (a) वे हीरे की तुलना में बहुत नरम होते हैं।
- (b) उनकी संरचना हीरे से काफी भिन्न होती है।
- (c) वे नैनो-तकनीक (Nano-technology) में संभावित अनुप्रयोगों के लिए अध्ययन किए जा रहे हैं।
- (d) उपरोक्त सभी
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कार्बन के विभिन्न अपररूपों (allotropes) के अनूठे गुण और अनुप्रयोग हो सकते हैं।
व्याख्या (Explanation): कार्बन नैनोट्यूब बेलनाकार अणु होते हैं, और ग्राफीन कार्बन परमाणुओं की एक एकल-परत वाली शीट होती है। ये दोनों हीरे से बहुत भिन्न होते हैं। ग्राफीन अत्यंत मजबूत और लचीला होता है, जबकि कार्बन नैनोट्यूब भी अद्वितीय यांत्रिक और विद्युत गुण प्रदर्शित करते हैं। ये दोनों ही नैनो-तकनीक में अत्यधिक रुचि के विषय हैं और उनके संभावित अनुप्रयोगों का अध्ययन किया जा रहा है, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक्स, सामग्री विज्ञान और ऊर्जा भंडारण में।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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जीव विज्ञान: अमीनो एसिड (Amino Acids) का सामान्य सूत्र क्या है, जो प्रोटीन के निर्माण खंड हैं?
- (a) R-CH(NH₂)COOH
- (b) CH₃COOH
- (c) C₆H₁₂O₆
- (d) CH₃NH₂
उत्तर: (a)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): जीव विज्ञान में, कार्बनिक अणु जीवन की संरचना और कार्य के लिए आवश्यक हैं। अमीनो एसिड प्रोटीन संश्लेषण की मूल इकाइयाँ हैं।
व्याख्या (Explanation): अमीनो एसिड का एक सामान्य सूत्र R-CH(NH₂)COOH होता है, जहाँ ‘R’ एक चर साइड चेन (variable side chain) है जो प्रत्येक अमीनो एसिड को विशिष्ट बनाती है। इसमें एक अमीनो समूह (-NH₂), एक कार्बोक्सिल समूह (-COOH), और एक हाइड्रोजन परमाणु एक केंद्रीय कार्बन (अल्फा-कार्बन) से जुड़े होते हैं। CH₃COOH एसिटिक एसिड है, C₆H₁₂O₆ एक मोनोसैकराइड (जैसे ग्लूकोज) है, और CH₃NH₂ मिथाइलमाइन है।
अतः, सही उत्तर (a) है।
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भौतिकी: हीरे के कटिंग (cutting) और पॉलिशिंग (polishing) प्रक्रिया में प्रकाशिकी (optics) का क्या महत्व है?
- (a) केवल हीरे की कठोरता को बढ़ाने के लिए।
- (b) हीरे के कोनों (facets) को सटीक रूप से काटना ताकि प्रकाश उसमें से अधिकतम परावर्तित और अपवर्तित हो, जिससे चमक बढ़े।
- (c) हीरे के रंग को बदलने के लिए।
- (d) हीरे की विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाशिकी प्रकाश के व्यवहार का अध्ययन है, जिसमें उसका परावर्तन, अपवर्तन और बिखराव शामिल है।
व्याख्या (Explanation): एक हीरे की सुंदरता उसकी चमक (brilliance) और आग (fire) में निहित होती है, जो प्रकाश के साथ उसकी अंतःक्रिया से उत्पन्न होती है। कुशल कटाई हीरे के कोनों (facets) को इस तरह से उन्मुख करती है कि प्रकाश हीरे में प्रवेश करे, आंतरिक रूप से परावर्तित हो, और फिर इस तरह से बाहर निकले कि अधिकतम चमक और इंद्रधनुषी प्रभाव (rainbow effect – dispersion) उत्पन्न हो। यह प्रकाशिकी के सिद्धांतों पर आधारित है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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रसायन विज्ञान: कार्बन के किस अपररूप (allotrope) का उपयोग पेंसिल की लीड (pencil lead) बनाने में किया जाता है?
- (a) हीरा (Diamond)
- (b) फुलरीन (Fullerenes)
- (c) ग्रेफाइट (Graphite)
- (d) चारकोल (Charcoal)
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): अपररूपता (Allotropy) एक ही तत्व के विभिन्न रूपों के गुणों को निर्धारित करती है।
व्याख्या (Explanation): ग्रेफाइट, कार्बन का एक नरम अपररूप है, जिसकी परतें एक-दूसरे पर आसानी से सरक सकती हैं। इसी गुण के कारण इसका उपयोग पेंसिल की लीड (जो ग्रेफाइट और मिट्टी का मिश्रण होती है) बनाने में किया जाता है। हीरा बहुत कठोर होता है और लिखने के काम नहीं आता। चारकोल भी कार्बन का एक रूप है लेकिन ग्रेफाइट जैसा नहीं।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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जीव विज्ञान: कौन सी प्रक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल से हटाती है और ऑक्सीजन जारी करती है?
- (a) श्वसन (Respiration)
- (b) प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis)
- (c) किण्वन (Fermentation)
- (d) वाष्पीकरण (Evaporation)
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): प्रकाश संश्लेषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा हरे पौधे और कुछ अन्य जीव सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से अपना भोजन (ग्लूकोज) बनाते हैं, और उप-उत्पाद के रूप में ऑक्सीजन छोड़ते हैं।
व्याख्या (Explanation): प्रकाश संश्लेषण (CO₂ + H₂O + Light Energy → C₆H₁₂O₆ + O₂) कार्बन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, वायुमंडल से CO₂ को हटाता है और जीवन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन का उत्पादन करता है। श्वसन CO₂ जारी करता है, किण्वन CO₂ या अन्य उत्पाद जारी कर सकता है, और वाष्पीकरण पानी को गैसीय रूप में परिवर्तित करता है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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भौतिकी: हीरे के ‘आग’ (Fire) का क्या अर्थ है, जो उसकी सुंदरता का एक पहलू है?
- (a) हीरे का जलना।
- (b) हीरे का अत्यधिक गर्म होना।
- (c) हीरे से निकलने वाले रंगों का इंद्रधनुषी प्रभाव, जो सफेद प्रकाश के फैलाव (Dispersion) के कारण होता है।
- (d) हीरे का रेडियोधर्मी होना।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): फैलाव (Dispersion) वह घटना है जहाँ किसी माध्यम का अपवर्तनांक आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य (wavelength) पर निर्भर करता है, जिससे सफेद प्रकाश उसके घटक रंगों में बिखर जाता है।
व्याख्या (Explanation): हीरे की ‘आग’ या ‘फैलाव’ का तात्पर्य उस क्षमता से है जिससे वह सफेद प्रकाश को उसके घटक रंगों (जैसे लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, बैंगनी) में बिखेरता है। यह घटना हीरे के उच्च फैलाव (high dispersion) के कारण होती है, जो इसके उच्च अपवर्तनांक जितना ही महत्वपूर्ण है। जब प्रकाश हीरे के कोनों से गुजरता है, तो विभिन्न तरंग दैर्ध्य (रंग) थोड़ी अलग मात्रा में अपवर्तित होते हैं, जिससे इंद्रधनुषी प्रभाव उत्पन्न होता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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रसायन विज्ञान: डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग क्या है और इसका उपयोग कहाँ किया जाता है?
- (a) यह एक प्रकार का पेंट है जो हीरे जैसा दिखता है।
- (b) यह कार्बन की एक पतली फिल्म है जिसमें हीरे के समान गुण होते हैं, और इसका उपयोग कटिंग टूल्स, ऑटोमोटिव पार्ट्स और मेडिकल इम्प्लांट्स पर घर्षण (friction) को कम करने के लिए किया जाता है।
- (c) यह हीरे को मजबूत बनाने की एक विधि है।
- (d) यह हीरे को रंगीन बनाने की प्रक्रिया है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): सामग्री विज्ञान (Materials Science) विभिन्न गुणों वाली नई सामग्री विकसित करने और उनके अनुप्रयोगों का अध्ययन करता है।
व्याख्या (Explanation): डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग कार्बन की एक पतली फिल्म होती है जिसमें हीरे के कुछ भौतिक गुण (जैसे कठोरता, कम घर्षण गुणांक) होते हैं, लेकिन यह हीरे से अलग संरचना में होता है। इसकी उत्कृष्ट घर्षण-रोधी (anti-friction) और घिसाव-रोधी (wear-resistant) विशेषताओं के कारण, इसका उपयोग विभिन्न उच्च-प्रदर्शन वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि इंजन के पुर्जे, चिकित्सा उपकरण और औद्योगिक औजार।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीव विज्ञान: प्रोटीन संश्लेषण (Protein Synthesis) में DNA और RNA की क्या भूमिका है?
- (a) DNA प्रोटीन बनाता है, जबकि RNA उन्हें तोड़ता है।
- (b) DNA आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करता है, और RNA इस जानकारी को प्रोटीन में बदलने में मदद करता है।
- (c) DNA और RNA दोनों आनुवंशिक जानकारी का भंडारण करते हैं।
- (d) प्रोटीन संश्लेषण में DNA और RNA की कोई भूमिका नहीं होती है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): केंद्रीय डोग्मा (Central Dogma) जीवन का सिद्धांत है जो बताता है कि आनुवंशिक जानकारी DNA से RNA में और फिर प्रोटीन में प्रवाहित होती है।
व्याख्या (Explanation): DNA (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) कोशिका के नाभिक (nucleus) में आनुवंशिक कोड रखता है। RNA (राइबोन्यूक्लिक एसिड) DNA से इस कोड की एक प्रतिलिपि बनाता है (संदेशवाहक RNA – mRNA) और फिर राइबोसोम (ribosome) में प्रोटीन के निर्माण का मार्गदर्शन करता है (स्थानांतरण RNA – tRNA और राइबोसोमल RNA – rRNA)। यह प्रक्रिया प्रोटीन संश्लेषण का आधार है, जो जीवन के लिए आवश्यक अणु हैं।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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भौतिकी: यदि एक हीरे को पूरी तरह से वैक्यूम (vacuum) में जलाया जाए, तो क्या होगा?
- (a) यह बहुत अधिक प्रकाश और गर्मी उत्सर्जित करेगा।
- (b) यह बिना जले ही विघटित हो जाएगा।
- (c) यह नहीं जलेगा क्योंकि जलने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है।
- (d) यह नीला हो जाएगा।
उत्तर: (c)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): दहन (Combustion) एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें कोई पदार्थ ऑक्सीजन की उपस्थिति में तेजी से प्रतिक्रिया करके गर्मी और प्रकाश उत्पन्न करता है।
व्याख्या (Explanation): जलने के लिए ऑक्सीजन एक अनिवार्य अभिकर्मक (reactant) है। वैक्यूम में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति के कारण, हीरा नहीं जलेगा। यद्यपि हीरा उच्च तापमान पर स्थिर होता है, वह जलने के लिए ऑक्सीजन की आपूर्ति पर निर्भर करता है।
अतः, सही उत्तर (c) है।
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रसायन विज्ञान: हीरे में मौजूद कार्बन-कार्बन बंध (C-C bond) की लंबाई और शक्ति के बारे में क्या कहा जा सकता है?
- (a) बंध की लंबाई अधिक होती है और यह कमजोर होता है।
- (b) बंध की लंबाई कम होती है और यह मजबूत होता है।
- (c) बंध की लंबाई औसत होती है और यह मध्यम रूप से मजबूत होता है।
- (d) यह एक आयनिक बंध है।
उत्तर: (b)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): बंध की लंबाई और बंध की शक्ति (bond strength) परस्पर संबंधित होती है। छोटी बंध लंबाई अक्सर मजबूत बंधों को इंगित करती है।
व्याख्या (Explanation): हीरे में कार्बन-कार्बन सहसंयोजक बंध बहुत छोटे (लगभग 154 पिकोमीटर) और अत्यंत मजबूत होते हैं। यह मजबूती और छोटी लंबाई ही हीरे की असाधारण कठोरता और उच्च गलनांक (melting point) के लिए जिम्मेदार है।
अतः, सही उत्तर (b) है।
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जीव विज्ञान: कोशिका के किस अंगक (organelle) को ‘कोशिका का पावरहाउस’ (Powerhouse of the cell) कहा जाता है, क्योंकि यह ऊर्जा (ATP) का उत्पादन करता है?
- (a) नाभिक (Nucleus)
- (b) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (Endoplasmic Reticulum)
- (c) गॉल्जी उपकरण (Golgi Apparatus)
- (d) माइटोकॉन्ड्रिया (Mitochondria)
उत्तर: (d)
हल (Solution):
सिद्धांत (Principle): कोशिकाएं जीवन की मूल इकाइयाँ हैं, और प्रत्येक अंगक एक विशिष्ट कार्य करता है।
व्याख्या (Explanation): माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकीय श्वसन (cellular respiration) की प्रक्रिया के माध्यम से एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) के रूप में ऊर्जा का उत्पादन करते हैं, जो कोशिका के अधिकांश कार्यों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। इसलिए, उन्हें ‘कोशिका का पावरहाउस’ कहा जाता है।
अतः, सही उत्तर (d) है।
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