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पिस्टन पंप: हवा के दाब का काम

पिस्टन पंप हवा के दाब की मदद से पानी ऊपर चढ़ाता है। पिस्टन ऊपर खींचने पर उसके नीचे दाब कम हो जाता है, इसलिए कुएँ के पानी पर लगा हवा का दाब पानी को अंदर वाल्व से धकेल देता है। पिस्टन नीचे दबाने पर वह वाल्व बंद हो जाता है और पानी पिस्टन के ऊपर पहुँचता है। अगली बार ऊपर खींचने पर वह टोंटी से बाहर आता है। हवा का दाब अकेले पानी को लगभग 10 m ही चढ़ा सकता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. कुएँ के ऊपर एक पंप खड़ा है। हवा कुएँ के पानी पर हर जगह दबाव डाल रही है (पीले तीर)। पंप का पाइप पानी में डूबा है।
  2. पिस्टन को ऊपर खींचिए। उसके नीचे की जगह बढ़ गई, हवा फैल गई और दाब कम हो गया। कुएँ पर लगा हवा का दाब पानी को पाइप में ऊपर धकेलता है।
  3. पिस्टन ऊपर पहुँच गया। वाल्व A (नीचे वाला) खुला है और पिस्टन के नीचे की जगह पानी से भर गई है।
  4. पिस्टन को नीचे दबाइए। वाल्व A बंद हो गया ताकि पानी वापस न जाए। पिस्टन का वाल्व B खुल गया और पानी पिस्टन के ऊपर आ गया।
  5. फिर ऊपर खींचिए। वाल्व B बंद हो गया और पिस्टन ऊपर के पानी को टोंटी से बाहर उठा देता है। उसी समय नीचे से और पानी अंदर आता है।
  6. अपने आप खेलिए। हैंडल ऊपर-नीचे कीजिए और गिनिए कि कितने कप पानी निकला। फिर से शुरू करने के लिए "खाली करें" दबाइए।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

कुएँ के पानी को कौन दबा रहा है?

ऊपर की हवा। हवा का भार होता है और वह पानी की पूरी सतह पर दबाव डालती है।

क्या पिस्टन पानी को चूसकर ऊपर लाता है?

नहीं। वह सिर्फ़ कम दाब की जगह बनाता है। बाहर की हवा पानी को अंदर धकेलती है।

खींचना बंद करने पर पानी वापस क्यों नहीं बहता?

वाल्व A एकतरफ़ा ढक्कन है। वह पानी को अंदर आने देता है, बाहर नहीं जाने देता।

पानी पिस्टन के ऊपर कैसे पहुँचता है?

नीचे के झटके में वाल्व B खुल जाता है, इसलिए पानी पिस्टन के आर-पार होकर ऊपर आ जाता है।

टोंटी से पानी कैसे निकलता है?

अगले ऊपर के झटके में वाल्व B बंद हो जाता है और पिस्टन ऊपर के पानी को तब तक उठाता है जब तक वह बाहर न गिरे।

पंप में हवा का दाब

हवा का भार होता है, इसलिए वह हर चीज़ पर दबाव डालती है। समुद्र तल पर हवा लगभग 1,00,000 Pa (100 kPa) के दाब से दबाती है। यह दाब कुएँ के पानी पर भी लगता है।

पंप के पाइप में जब पिस्टन ऊपर जाता है, तो उसके नीचे की जगह बढ़ती है और हवा फैल जाती है। दाब बाहर की हवा के दाब से कम हो जाता है। बाहर का ज़्यादा दाब पानी को पाइप में तब तक ऊपर धकेलता है जब तक दाब बराबर न हो जाएँ। इसलिए हम कहते हैं कि पानी को हवा का दाब धकेलता है, पिस्टन नहीं खींचता।

पिस्टन पंप के भाग

एकतरफ़ा वाल्व पानी को सिर्फ़ एक दिशा में जाने देता है।

एक-एक झटके में कैसे काम करता है

  1. ऊपर का झटका: पिस्टन ऊपर जाता है। उसके नीचे दाब घटता है। वाल्व B बंद। वाल्व A खुला। हवा का दाब कुएँ से पानी अंदर धकेलता है।
  2. नीचे का झटका: पिस्टन नीचे जाता है। वाल्व A बंद ताकि पानी वापस न जाए। वाल्व B खुलता है। पानी पिस्टन के ऊपर आ जाता है।
  3. फिर ऊपर का झटका: वाल्व B बंद। पिस्टन ऊपर के पानी को उठाता है और वह टोंटी से बहता है। साथ ही नीचे नया पानी आता है।

शुरू के झटके पाइप को ही भरते हैं। इसीलिए पुराने हैंडपंप में पहले थोड़ा पानी डालते हैं (प्राइमिंग): सूखा पिस्टन हवा रिसने देता है और दाब ज़रूरत भर नहीं घटा पाता।

पानी कितना ऊँचा चढ़ सकता है?

हवा का दाब h ऊँचाई का पानी का स्तंभ रोक सकता है, जहाँ P = ρ × g × h। P = 1,00,000 Pa, ρ = 1000 kg/m³, g = 10 N/kg लें तो h = 1,00,000 / (1000 × 10) = 10 m। असली पंपों में यह थोड़ा कम, लगभग 8 से 9 m होता है, क्योंकि हवा रिस जाती है। गहरे कुओं के लिए पंप को कुएँ के अंदर रखकर पानी ऊपर धकेला जाता है, या बिजली का सबमर्सिबल पंप लगाते हैं।

साधारण पंप बनाइए और जाँचिए

आपको चाहिए: एक प्लास्टिक सिरिंज (बिना सुई की), उसमें फिट होने वाली छोटी पारदर्शी नली, पानी का गिलास और रंग या स्याही।

  1. नली का एक सिरा रंगीन पानी में डुबोइए और दूसरा सिरा सिरिंज से जोड़िए।
  2. प्लंजर को धीरे से पीछे खींचिए। नली में क्या दिखता है? पानी चढ़ता है क्योंकि सिरिंज में दाब कम है।
  3. प्लंजर को दबाइए और पानी की धार निकलते देखिए।
  4. जाँच: एक कप भरने में कितने झटके लगे? नली को गिलास से बहुत ऊपर उठाएँ तो क्या होगा? नली में छोटा छेद कर दें तो? (हवा घुस जाती है और काम बंद हो जाता है।)

साइकिल का पंप और दवा की सिरिंज भी ऐसे ही काम करते हैं। नतीजे तालिका में लिखिए: झटकों की संख्या, निकला आयतन।

करके देखिए

ऊपर के 3D पंप का इस्तेमाल कीजिए। हैंडल को धीरे-धीरे ऊपर ले जाइए और देखिए कि वाल्व A हरा हो जाता है और पानी चढ़ता है। फिर नीचे ले जाइए और वाल्व B देखिए। हर बार हैंडल चलाने से पहले बोलिए: "अभी कौन-सा वाल्व खुला है?"

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. पिस्टन पंप के ऊपर वाले झटके में कौन-सा वाल्व खुला रहता है?

वाल्व A (नीचे का, अंदर आने वाला)। पिस्टन का वाल्व B बंद रहता है, इसलिए पिस्टन ऊपर के पानी को उठाता है।

2. 1,00,000 Pa का हवा का दाब पानी को अधिकतम कितनी ऊँचाई तक चढ़ा सकता है? (ρ = 1000 kg/m³, g = 10 N/kg)

h = P / (ρ g) = 1,00,000 / (1000 × 10) = 10 m।

3. एक पंप हर पूरे चक्र में 0.2 लीटर पानी देता है। 10 लीटर की बाल्टी भरने में कितने चक्र लगेंगे?

चक्र = 10 / 0.2 = 50।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. पिस्टन पंप में पानी को असल में क्या अंदर धकेलता है?
2. ऊपर के झटके में पिस्टन के नीचे दाब:
3. पिस्टन का वाल्व B कब खुला रहता है?
4. 100 kPa का हवा का दाब पानी को लगभग कितना चढ़ा सकता है?
5. एकतरफ़ा वाल्व पानी को जाने देता है:

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

पिस्टन पंप कैसे काम करता है?

ऊपर के झटके में पिस्टन के नीचे दाब घटता है और हवा का दाब वाल्व A से पानी अंदर धकेलता है। नीचे के झटके में पानी वाल्व B से पिस्टन के ऊपर पहुँचता है। अगला ऊपर का झटका उसे टोंटी से बाहर उठाता है।

पंप पानी को लगभग 10 m से ऊँचा क्यों नहीं चढ़ा सकता?

हवा का दाब केवल लगभग 100 kPa है। वह लगभग 10 m पानी का स्तंभ ही रोक पाता है, इसलिए हवा के दाब पर चलने वाला पंप उससे ऊँचा नहीं चढ़ा सकता।

हैंडपंप में प्राइमिंग क्यों करते हैं?

पिस्टन पर थोड़ा पानी उसे कसकर बंद कर देता है। तब पिस्टन दाब इतना घटा पाता है कि हवा का दाब पानी ऊपर धकेल सके।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

चीन八年级(初二)Ch.9 Pressure

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