ऊर्जा क्या है?
ऊर्जा खुद को अलग-अलग तरीकों से प्रकट करती है और काम करने की क्षमता से संबंधित है
Unsplash में फेडरिको बेकरी की छवि
ऊर्जा की कोई सटीक परिभाषा नहीं है, लेकिन भौतिकी में यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण अवधारणा है जो कार्य करने या किसी क्रिया को करने की क्षमता का प्रतिनिधित्व करती है। इस शब्द का प्रयोग जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान जैसे अन्य वैज्ञानिक क्षेत्रों में भी किया जाता है।
जीवन के सभी क्षेत्रों में ऊर्जा एक आवश्यक भूमिका निभाती है, जो भौतिकी का सबसे महत्वपूर्ण परिमाण है। जीवित प्राणी जीवित रहने के लिए ऊर्जा पर निर्भर करते हैं और इसे भोजन के माध्यम से प्राप्त करते हैं, रासायनिक ऊर्जा के रूप में। इसके अलावा, जीव भी सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करते हैं।
ऊर्जा संरक्षण का सामान्य सिद्धांत
भौतिकी में, संरक्षण शब्द किसी ऐसी चीज़ को संदर्भित करता है जो परिवर्तित नहीं होती है। इसका मतलब यह है कि एक समीकरण में चर जो एक रूढ़िवादी मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है वह समय के साथ स्थिर रहता है। इसके अलावा, यह प्रणाली कहती है कि ऊर्जा खोती नहीं है, बनती या नष्ट नहीं होती है: यह सिर्फ रूपांतरित होती है।
ऊर्जा इकाइयाँ
इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स द्वारा परिभाषित ऊर्जा की इकाई जूल (जे) है, जिसे न्यूटन के बल द्वारा 1 मीटर के विस्थापन पर किए गए कार्य के रूप में परिभाषित किया जाता है। हालाँकि, ऊर्जा को अन्य इकाइयों में भी वर्णित किया जा सकता है:
- कैलोरी (चूना): एक ग्राम पानी के तापमान को 14.5 से 15.5 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। एक जूल 0.24 कैलोरी के बराबर होता है;
- किलोवाट-घंटा (kWh): आमतौर पर बिजली की खपत को मापने के लिए उपयोग किया जाता है (1 kWh = 3.6। 106 J);
- बीटीयू (ब्रिटिश थर्मल यूनिट): ब्रिटिश थर्मल यूनिट 1 बीटीयू = 252.2 कैलोरी;
- इलेक्ट्रॉन-वोल्ट (ईवी): यह एक एकल इलेक्ट्रॉन (इलेक्ट्रॉन) द्वारा प्राप्त गतिज ऊर्जा की मात्रा है, जब इसे निर्वात में एक वोल्ट के विद्युत संभावित अंतर से त्वरित किया जाता है (1 eV = 1.6। 10–19 J)।
ऊर्जा के प्रकार
ऊर्जा एक अद्वितीय मात्रा है, लेकिन यह कैसे प्रकट होती है, इसके आधार पर इसे अलग-अलग नाम मिलते हैं। भौतिकी में मुख्य प्रकार की ऊर्जा के बारे में जानें:
गतिज ऊर्जा
गतिज ऊर्जा का संबंध किसी पिंड की गति की स्थिति से होता है। इस प्रकार की ऊर्जा इसके द्रव्यमान और वेग मॉड्यूल पर निर्भर करती है। शरीर के वेग का मापांक जितना अधिक होगा, गतिज ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। जब शरीर विराम अवस्था में होता है, अर्थात वेग मॉड्यूल शून्य होता है, गतिज ऊर्जा शून्य होती है।
संभावित ऊर्जा
संभावित ऊर्जा उस स्थिति से जुड़ी होती है जो एक शरीर पर कब्जा कर लेता है या एक लोचदार प्रणाली के विरूपण के साथ होता है। पहले मामले में, संभावित ऊर्जा को गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा कहा जाता है, जबकि दूसरे में, लोचदार संभावित ऊर्जा।
गुरुत्वाकर्षण संभावित ऊर्जा उस बिंदु के द्रव्यमान, गुरुत्वाकर्षण और ऊंचाई पर निर्भर करती है जहां शरीर का विश्लेषण किया जा रहा है। दूसरी ओर, लोचदार संभावित ऊर्जा, लोचदार स्थिरांक और प्रश्न में वसंत के विरूपण से प्राप्त होती है।
मेकेनिकल ऊर्जा
यांत्रिक ऊर्जा वह ऊर्जा है जिसे बल द्वारा स्थानांतरित किया जा सकता है। मूल रूप से, इसे किसी पिंड की गतिज और स्थितिज ऊर्जा के योग के रूप में समझा जा सकता है।
क्षयकारी बलों की अनुपस्थिति में यांत्रिक ऊर्जा स्थिर रहती है, केवल इसके गतिज और संभावित रूपों के बीच रूपांतरण होता है।
तापीय ऊर्जा
तापीय ऊर्जा या आंतरिक ऊर्जा को पदार्थ बनाने वाले सूक्ष्म तत्वों से जुड़ी गतिज और संभावित ऊर्जा के योग के रूप में परिभाषित किया गया है। शरीर बनाने वाले परमाणुओं और अणुओं में अनुवाद, घूर्णन और कंपन की यादृच्छिक गति होती है। इस आंदोलन को थर्मल आंदोलन कहा जाता है। किसी निकाय की तापीय ऊर्जा में परिवर्तन कार्य या ऊष्मा द्वारा होता है।
सैद्धांतिक रूप से, तापीय ऊर्जा उप-परमाणु कणों की गति की डिग्री से जुड़ी होती है। शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, उसकी आंतरिक ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। जब एक उच्च तापमान वाला पिंड कम तापमान वाले पिंड के संपर्क में आता है, तो हीट ट्रांसफर होगा।
बिजली
विद्युत ऊर्जा उप-परमाणु कणों के विद्युत आवेशों से उत्पन्न ऊर्जा है। चार्ज, जैसे ही वे चलते हैं, विद्युत प्रवाह उत्पन्न करते हैं, जिसे हम बिजली कहते हैं।
प्रकाश या सौर ऊर्जा
प्रकाश ऊर्जा तरंगों की एक श्रृंखला से बनती है जिसे आंखों द्वारा उठाया जा सकता है। इसके अलावा, यह पौधों द्वारा माना जाता है, जो इसे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया में उपयोग करते हैं। प्रकाश किरणें, जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप हैं, हमारी आँखों तक पहुँचती हैं, रेटिना से टकराती हैं, और एक विद्युत संकेत उत्पन्न करती हैं जो तंत्रिकाओं के साथ मस्तिष्क तक जाती हैं।
इसे थर्मल या विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है और विभिन्न उपयोगों के लिए लागू किया जा सकता है। सौर ऊर्जा का उपयोग करने के दो मुख्य तरीके बिजली उत्पादन और सौर जल तापन हैं। विद्युत ऊर्जा के उत्पादन के लिए, दो प्रणालियों का उपयोग किया जाता है: हेलियोथर्मल, जिसमें विकिरण को पहले तापीय ऊर्जा में और बाद में विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है; और फोटोवोल्टिक, जिसमें सौर विकिरण सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
ध्वनि ऊर्जा
ध्वनि ऊर्जा हवा के माध्यम से दो या दो से अधिक वस्तुओं के बीच आणविक गति से संचारित होती है, जिससे ध्वनि तरंग उत्पन्न होती है। ध्वनि तरंग में अणुओं के संपीड़न के क्षेत्र (अणु एक साथ निकट, उच्च दबाव) और अणुओं के विरलन के क्षेत्र (अणु दूर, कम दबाव) होते हैं। ध्वनि तब उत्पन्न की जा सकती है जब दो वस्तुएं विपरीत दिशाओं में हों या यदि वे एक ही दिशा में हों, तो उनकी गति भिन्न हो।
वाक् तरंगें और अन्य सामान्य ध्वनियाँ जटिल तरंगें हैं, जो कंपन की कई अलग-अलग आवृत्तियों पर उत्पन्न होती हैं। कान तक पहुँचने पर, ध्वनि ऊर्जा विद्युत संकेतों में बदल जाती है, जो तंत्रिकाओं के साथ मस्तिष्क तक जाती है और इस प्रकार हम ध्वनि का अनुभव करते हैं।
परमाणु ऊर्जा
परमाणु ऊर्जा थर्मोन्यूक्लियर संयंत्रों में उत्पादित ऊर्जा है। थर्मोन्यूक्लियर प्लांट का कार्य सिद्धांत बिजली उत्पन्न करने के लिए ऊष्मा का उपयोग है। यूरेनियम परमाणुओं के नाभिक को दो भागों में विभाजित करने से गर्मी आती है, एक प्रक्रिया जिसे परमाणु विखंडन कहा जाता है।
विकिरण का व्यापक रूप से दवा, एक्स-रे, विकिरण चिकित्सा में उपयोग किया जाता है, लेकिन यह परमाणु बम और परमाणु अपशिष्ट जैसे नकारात्मक प्रभावों से भी जुड़ा है।
