हम अपनी रोज़मर्रा की बातचीत में 'ऊर्जा' शब्द का बहुत इस्तेमाल करते हैं। ऊर्जा के कई अलग-अलग रूप हैं जिनका इस्तेमाल हम हर दिन चलने, बात करने, खाना पकाने, कूदने या लाइट, गर्मी, संगीत और टीवी चालू करने के लिए करते हैं। इस पाठ में, हम रोज़मर्रा की ज़िंदगी में आपके द्वारा अनुभव की जाने वाली स्थितियों के साथ ऊर्जा और उसके विभिन्न रूपों के बारे में जानेंगे।
आएँ शुरू करें।
ऊर्जा से ही चीजें होती हैं। जब भी कोई चीज हिलती है, तो वह ऊर्जा की वजह से होती है। जब भी कोई चीज गर्म होती है, तो वह ऊर्जा की वजह से होती है। जब भी कोई चीज आवाज करती है, तो वह ऊर्जा की वजह से होती है। हम सोचने, खेलने और बात करने के लिए ऊर्जा का इस्तेमाल करते हैं। दरअसल, जब भी हम कुछ करते हैं, तो हम ऊर्जा का इस्तेमाल करते हैं!
हम अपने घरों, स्कूलों और दफ़्तरों को गर्म और ठंडा करने के लिए ऊर्जा का इस्तेमाल करते हैं। हम रोशनी और उपकरणों के लिए ऊर्जा का इस्तेमाल करते हैं। ऊर्जा से ही हमारे वाहन चलते हैं, विमान उड़ते हैं, नावें चलती हैं और मशीनें चलती हैं।
सभी जीवित चीजों को भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पौधे बढ़ने के लिए सूर्य से प्रकाश का उपयोग करते हैं। जानवर और लोग पौधों को खाते हैं और संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। भोजन हमारे शरीर की ऊर्जा आवश्यकताओं के लिए ईंधन है।
क्या आपने कभी गौर किया है कि फुटबॉल (या कोई भी खेल) के एक जोरदार खेल के बाद आपका शरीर कैसे गर्म महसूस करता है? ऐसा इसलिए होता है क्योंकि आपका शरीर ऊष्मा ऊर्जा पैदा करता है।
सरल शब्दों में कहें तो ऊर्जा कार्य करने की क्षमता है। ऊर्जा कई अलग-अलग रूपों में आती है और हम इसका कई तरह से उपयोग करते हैं। आइए अपने दैनिक जीवन से कुछ उदाहरण देखें:
किसमें ज़्यादा ऊर्जा है - आसमान में उड़ता हुआ विमान या मेज़ से गिरती हुई किताब? आसमान में उड़ते हुए विमान में ज़्यादा ऊर्जा होती है क्योंकि वह किताब से ज़्यादा तेज़ गति से चल रहा होता है, और इसलिए भी क्योंकि विमान किताब से ज़्यादा भारी होता है।
जब हॉट चॉकलेट ठंडी हो जाती है, तो क्या यह ऊष्मीय ऊर्जा प्राप्त करती है या खोती है? यह ऊष्मीय ऊर्जा खोती है क्योंकि दूध अपनी ऊष्मीय ऊर्जा (या गर्मी) को आसपास के वातावरण में छोड़ देता है और स्टोव के बढ़ते तापमान से ऊष्मीय ऊर्जा को अवशोषित नहीं करता है।
आपको क्या लगता है कि कॉफ़ी मशीन या टीवी सॉकेट में प्लग होने पर कैसे काम करना शुरू करते हैं? ऐसा इसलिए होता है क्योंकि विद्युत ऊर्जा बिजली लाइनों के माध्यम से यात्रा करती है और फिर बहुत सारी अलग-अलग मशीनों को काम करने के लिए ऊर्जा देती है।
किस ध्वनि में ज़्यादा ऊर्जा होती है - ट्रक के हॉर्न में या पानी के फव्वारे की? हॉर्न में ज़्यादा ऊर्जा होती है क्योंकि कोई चीज़ जितनी तेज़ होती है, उसमें उतनी ही ज़्यादा ध्वनि ऊर्जा होती है।
किसी वस्तु में मौजूद ऊर्जा को उसके कार्य करने की क्षमता के आधार पर मापा जाता है। इसलिए, ऊर्जा की इकाई कार्य की इकाई के समान ही है, और वह जूल (J) है। 1 जूल (J) 1 जूल कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। जूल ऊर्जा की वह मात्रा है जो 1N बल के विरुद्ध 1 मीटर की दूरी तक किसी पिंड को ले जाने के लिए कार्य करने पर प्राप्त होती है। ऊर्जा की एक बड़ी इकाई किलोजूल (kJ) का उपयोग किया जाता है। 1 kJ = 1000 J.
गतिज ऊर्जा - कोई भी गतिशील वस्तु गतिज ऊर्जा का उपयोग करती है। उदाहरण के लिए, आकाश में हवाई जहाज़ उड़ाना, गेंद फेंकना, दौड़ना, साइकिल चलाना आदि गतिज ऊर्जा के उदाहरण हैं। सड़क पर चलती कार में गतिज ऊर्जा होती है जबकि खड़ी कार में गतिज ऊर्जा नहीं होती। इसका मतलब है कि गतिज ऊर्जा केवल तब मौजूद होती है जब कोई पिंड या वस्तु गतिमान होती है। जब कोई वस्तु स्थिर होती है, तो उसकी गतिज ऊर्जा शून्य हो जाती है। इसका मतलब है, जब गति = 0, गतिज ऊर्जा = 0। यह शून्य से लेकर सकारात्मक मान तक होती है। उदाहरण: झूला झूलता हुआ बच्चा। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि झूला आगे बढ़ रहा है या पीछे, गतिज ऊर्जा का मान कभी नकारात्मक नहीं होता।
संभावित ऊर्जा - यह किसी वस्तु की स्थिति की ऊर्जा है। उदाहरण: जब झूले पर झूलता हुआ बच्चा चाप के शीर्ष पर पहुँचता है, तो उसकी संभावित ऊर्जा अधिकतम होती है। जब वह ज़मीन के करीब होती है, तो उसकी संभावित ऊर्जा न्यूनतम (0) होती है। एक और उदाहरण गेंद को हवा में फेंकना है। उच्चतम बिंदु पर, संभावित ऊर्जा सबसे अधिक होती है। जैसे ही गेंद ऊपर उठती या गिरती है, उसमें संभावित और गतिज ऊर्जा का संयोजन होता है।
यांत्रिक ऊर्जा - यह वह ऊर्जा है जो किसी वस्तु की गति या स्थान से उत्पन्न होती है। यांत्रिक ऊर्जा गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग है। उदाहरण: यांत्रिक ऊर्जा वाली वस्तु में गतिज और स्थितिज ऊर्जा दोनों होती हैं, हालाँकि इनमें से किसी एक रूप की ऊर्जा शून्य के बराबर हो सकती है। चलती कार में गतिज ऊर्जा होती है। यदि आप कार को पहाड़ पर ले जाते हैं, तो इसमें गतिज और स्थितिज ऊर्जा होती है। मेज़ पर रखी किताब में स्थितिज ऊर्जा होती है।
रासायनिक ऊर्जा - रासायनिक ऊर्जा वह ऊर्जा है जो परमाणुओं और अणुओं के बंधनों में संग्रहीत होती है। जब यह रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो यह ऊर्जा निकलती है। हम अपनी कार चलाने के लिए ईंधन (पेट्रोल/डीज़ल) के रूप में रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं। बैटरी, बायोमास, तेल, प्राकृतिक गैस और कोयला संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा के उदाहरण हैं। भोजन भी संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा का एक अच्छा उदाहरण है। यह ऊर्जा पाचन के दौरान निकलती है।
विद्युत ऊर्जा - इलेक्ट्रॉन नामक छोटे आवेशित कणों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा। बिजली का बोल्ट विद्युत ऊर्जा का एक रूप है। लैपटॉप, कॉफी मशीन, मोबाइल फोन, वैक्यूम क्लीनर और टेलीविजन जैसे हमारे लगभग सभी उपकरण बिजली से चलते हैं।
ऊष्मा ऊर्जा - इसे ऊष्मीय ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है। आग से मिलने वाली ऊर्जा ऊष्मीय ऊर्जा है। यह दो प्रणालियों के बीच तापमान के अंतर को दर्शाती है। जैसा कि हम जानते हैं कि पदार्थ अणुओं से बना है। जब हम पदार्थ का तापमान बढ़ाते हैं तो कण तेजी से कंपन करते हैं। ऊष्मा ऊर्जा वह ऊर्जा है जो पदार्थ के तापमान से आती है। एक कप गर्म कॉफी, बिजली या गैस स्टोव, रूम हीटर आदि ऊष्मीय ऊर्जा के उदाहरण हैं।
प्रकाश ऊर्जा - इसे विकिरण ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है। पृथ्वी को अपनी अधिकांश ऊर्जा सूर्य के प्रकाश से मिलती है। पौधे सूर्य से प्रकाश ऊर्जा लेते हैं और इसे रासायनिक ऊर्जा (भोजन) में परिवर्तित करते हैं जो उन्हें बढ़ने में मदद करती है, इसे प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है।
ध्वनि ऊर्जा - हम जितनी ज़ोर से चिल्लाते हैं, उतनी ही ज़्यादा ध्वनि ऊर्जा का इस्तेमाल करते हैं। आप जो कुछ भी सुनते हैं वह ध्वनि ऊर्जा है। हमारी आवाज़ों के अलावा, ध्वनि ऊर्जा के कई अन्य उदाहरण हैं: ताली बजाना, गिटार बजाना, कुत्तों का भौंकना, आदि।
परमाणु ऊर्जा - परमाणु ऊर्जा परमाणुओं के नाभिक में संग्रहित होती है। यह ऊर्जा तब निकलती है जब नाभिक संयुक्त होते हैं (संलयन) या अलग हो जाते हैं (विखंडन)। उदाहरण: परमाणु विखंडन, परमाणु संलयन और परमाणु क्षय परमाणु ऊर्जा के उदाहरण हैं। परमाणु विस्फोट और परमाणु संयंत्र से बिजली इस प्रकार की ऊर्जा के विशिष्ट उदाहरण हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्र बिजली पैदा करने के लिए यूरेनियम परमाणुओं के नाभिक को विभाजित करते हैं।
विद्युतचुंबकीय ऊर्जा - विद्युतचुंबकीय ऊर्जा या विकिरण ऊर्जा प्रकाश या विद्युतचुंबकीय तरंगों से प्राप्त ऊर्जा है। उदाहरण: प्रकाश के किसी भी रूप में विद्युतचुंबकीय ऊर्जा होती है, जिसमें स्पेक्ट्रम के वे हिस्से भी शामिल हैं जिन्हें हम नहीं देख सकते। रेडियो, गामा, एक्स-रे, माइक्रोवेव और पराबैंगनी प्रकाश विद्युतचुंबकीय ऊर्जा के कुछ उदाहरण हैं।
गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा - गुरुत्वाकर्षण से जुड़ी ऊर्जा में दो वस्तुओं के बीच उनके द्रव्यमान के आधार पर आकर्षण शामिल होता है। यह यांत्रिक ऊर्जा के लिए आधार के रूप में काम कर सकता है, जैसे कि शेल्फ पर रखी गई वस्तु की संभावित ऊर्जा या पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में चंद्रमा की गतिज ऊर्जा। उदाहरण: गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा वायुमंडल को पृथ्वी से जोड़े रखती है।
आयनीकरण ऊर्जा - यह ऊर्जा का वह रूप है जो इलेक्ट्रॉनों को उसके परमाणु, आयन या अणु के नाभिक से बांधता है। उदाहरण: किसी परमाणु की पहली आयनीकरण ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन को पूरी तरह से हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। दूसरी आयनीकरण ऊर्जा दूसरे इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है और यह पहले इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक है।
ऊर्जा संरक्षण का नियम कहता है कि ऊर्जा को कभी बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता, बल्कि इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में बदला जा सकता है। इसका एक उदाहरण भोजन में मौजूद रासायनिक ऊर्जा है जो हमारे चलने पर गतिज ऊर्जा में बदल जाती है।
द्रव्यमान का ऊर्जा से गहरा संबंध है। द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच समानता के परिणामस्वरूप, द्रव्यमान वाली किसी भी स्थिर वस्तु में एक समान ऊर्जा राशि होती है जिसे शेष ऊर्जा कहा जाता है। शेष द्रव्यमान एक स्थिर पिंड के द्रव्यमान को संदर्भित करता है। शेष ऊर्जा से ऊपर शरीर में ऊर्जा की वृद्धि वस्तु के कुल द्रव्यमान को बढ़ाएगी। उदाहरण: किसी वस्तु को गर्म करने से ऊर्जा में वृद्धि होती है जिसे एक छोटी द्रव्यमान वृद्धि के रूप में मापा जा सकता है।
नवीकरणीय ऊर्जा
नवीकरणीय ऊर्जा वह ऊर्जा है जो ऐसे स्रोतों से उत्पादित होती है जो समाप्त नहीं होते या जिन्हें मनुष्य के जीवनकाल में पुनः प्राप्त किया जा सकता है। सबसे आम उदाहरणों में पवन, सौर, भूतापीय, बायोमास और जल विद्युत शामिल हैं।
सौर ऊर्जा सूर्य से प्राप्त होने वाली ऊर्जा के प्रकार को संदर्भित करती है। इसे विद्युत, ऊष्मा और रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सौर ऊर्जा को टैप करने और फिर इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए सौर पैनलों का उपयोग किया जाता है। इस ऊर्जा का उपयोग प्रकाश या हीटिंग के लिए किया जा सकता है। सौर ऊर्जा का उपयोग मोबाइल फोन जैसे विद्युत उपकरणों में भी किया जाता है। यह ऊर्जा प्रकार दुनिया के उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में बहुत प्रचुर मात्रा में है जहाँ इसका उपयोग पारंपरिक रूप से कॉफी, मक्का और चावल जैसी फसलों को सुखाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार की ऊर्जा के कुछ लाभ यह हैं कि यह सस्ती, अक्षय है, इसके कई स्रोत हैं और यह एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत है।
पवन ऊर्जा का मतलब हवा से मिलने वाली ऊर्जा से है। पवन चक्कियों का उपयोग पवन ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने के लिए किया जाता है जिसका उपयोग विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। इनमें बिजली पैदा करना, अनाज पीसना और पानी पंप करना शामिल है। सदियों से, पवन ऊर्जा का उपयोग समुद्री जहाजों जैसे कि ढो और जहाजों को चलाने के लिए किया जाता रहा है। खुले परिदृश्य वाले क्षेत्र पवन ऊर्जा के लिए प्रमुख संभावित क्षेत्र हैं।
पानी से प्राप्त ऊर्जा को हाइड्रो-पावर कहते हैं। यह तब पैदा होती है जब पानी गति में होता है। तेज़ गति से बहने वाले पानी में बहुत ज़्यादा गतिज ऊर्जा होती है जो काम कर सकती है। उदाहरण के लिए, पानी के बल का इस्तेमाल अनाज पीसने वाली मिलों को चलाने के लिए किया जा सकता है। इस ऊर्जा का इस्तेमाल टर्बाइनों को चलाने के लिए भी किया जाता है जो हाइड्रो-इलेक्ट्रिसिटी पैदा करती हैं।
गैर-नवीकरणीय ऊर्जा
इसके विपरीत, गैर-नवीकरणीय ऊर्जा वह ऊर्जा है जो ऐसे स्रोतों से आती है जो हमारे जीवनकाल में समाप्त हो जाएंगे या जिनकी भरपाई नहीं की जा सकेगी। गैर-नवीकरणीय ऊर्जा के अधिकांश स्रोत जीवाश्म ईंधन हैं, जैसे कोयला, गैस और तेल।
पेट्रोलियम का तात्पर्य पशु और वनस्पति पदार्थों से प्राप्त तरल और गैसीय हाइड्रोकार्बन से है, जिन्हें तलछटी चट्टानों के भीतर जमा, संपीड़ित और इन रूपों में बदल दिया गया था। पेट्रोलियम को परिष्कृत करने के बाद, विभिन्न उत्पाद प्राप्त होते हैं। इन उत्पादों में पेट्रोल (गैसोलीन), विमानन ईंधन, स्नेहक, केरोसिन और बिटुमेन शामिल हैं। इन उत्पादों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। औद्योगिक डीजल का उपयोग उद्योगों में भट्टियों और बॉयलरों में वाहनों, जहाजों, लोकोमोटिव इंजनों और मशीनरी के लिए ईंधन बनाने के लिए किया जाता है।
कोयला एक भूरा या काला पत्थर है, जो मुख्य रूप से लाखों साल पहले पौधों के पदार्थ के संपीड़न से बने कार्बन से बना है। भूतापीय ऊर्जा, जलविद्युत और पेट्रोलियम की खोज के साथ हाल के वर्षों में बिजली के स्रोत के रूप में कोयले का उपयोग कम हो गया है।
प्राकृतिक गैस एक प्रकार की गैस है जो भूमिगत रूप से बनती है और कच्चे तेल की ऊपरी परतों पर बनती है, लेकिन यह अपने आप भी हो सकती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से उद्योगों में हीटिंग और घरेलू उद्देश्यों के लिए हीटिंग, प्रकाश व्यवस्था और खाना पकाने के लिए किया जाता है।
