हम अपनी रोजमर्रा की बातचीत में 'ऊर्जा' शब्द का बहुत उपयोग करते हैं। ऊर्जा के कई अलग-अलग रूप हैं जिनका उपयोग हम हर दिन चलने, बात करने, खाना पकाने, कूदने या प्रकाश, गर्मी, संगीत और टीवी चालू करने के लिए करते हैं। इस पाठ में, हम दैनिक जीवन में आपके द्वारा अनुभव की जाने वाली स्थितियों के साथ ऊर्जा और इसके विभिन्न रूपों के बारे में जानेंगे।
आएँ शुरू करें।
ऊर्जा चीजों को घटित करती है। जब भी कोई चीज चलती है, वह ऊर्जा के कारण होती है। हर बार जब कोई चीज गर्म होती है, तो वह ऊर्जा के कारण होती है। हर बार जब कोई चीज आवाज करती है, तो वह ऊर्जा के कारण होती है। हम ऊर्जा का उपयोग सोचने, खेलने और बात करने के लिए करते हैं। वास्तव में, हर बार जब हम कुछ भी करते हैं, हम ऊर्जा का उपयोग करते हैं!
हम अपने घरों, स्कूलों और कार्यालयों को गर्म और ठंडा करने के लिए ऊर्जा का उपयोग करते हैं। हम रोशनी और उपकरणों के लिए ऊर्जा का उपयोग करते हैं। ऊर्जा से 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 उगने के लिए सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं। जानवर और लोग पौधों को खाते हैं और संग्रहित ऊर्जा का उपयोग करते हैं। भोजन हमारे शरीर की ऊर्जा जरूरतों के लिए ईंधन है।
क्या आपने फुटबॉल (या किसी भी खेल) के एक गहन खेल के बाद देखा है कि आपका शरीर कैसे गर्म महसूस करता है? ऐसा इसलिए है क्योंकि आपका शरीर ऊष्मा ऊर्जा पैदा करता है।
सरल शब्दों में 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 अधिक ऊर्जा है - आकाश में उड़ता हुआ विमान या मेज से गिरती हुई पुस्तक? आकाश में उड़ने वाले विमान में अधिक ऊर्जा होती है क्योंकि यह एक किताब की तुलना में बहुत तेज यात्रा कर रहा है, और इसलिए भी कि विमान किताब से भारी है।
जब हॉट चॉकलेट ठंडी हो जाती है, तो क्या यह तापीय ऊर्जा प्राप्त करती है या खो देती है? यह तापीय ऊर्जा खो देता है क्योंकि दूध अपनी तापीय ऊर्जा (या ऊष्मा) को परिवेश में छोड़ रहा है और अब चूल्हे के बढ़ते तापमान से तापीय ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर रहा है।
आपको क्या लगता है कि कॉफी मशीन या टीवी सॉकेट में प्लग किए जाने पर कैसे काम करना शुरू करते हैं? ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत ऊर्जा बिजली लाइनों के माध्यम से यात्रा करती है और फिर बहुत सी विभिन्न मशीनों को काम करने के लिए ऊर्जा देती है।
किस ध्वनि में अधिक ऊर्जा होती है - ट्रक का हॉर्न या पानी का फव्वारा? सींग में अधिक ऊर्जा होती है क्योंकि कोई चीज जितनी ऊंची होती है, उसमें उतनी ही अधिक ध्वनि ऊर्जा होती है।
किसी वस्तु में निहित ऊर्जा को उसकी कार्य करने की क्षमता के रूप में मापा जाता है। इसलिए, ऊर्जा की इकाई कार्य की इकाई के समान है, और वह है जूल (J)। 1 जूल (J) 1 जूल कार्य करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। जूल से तात्पर्य उस ऊर्जा की मात्रा से है जो किसी पिंड को 1N बल के विरुद्ध 1m दूरी तक ले जाने के लिए कार्य करके पारित की जाती है। किलोजूल (kJ) नामक ऊर्जा की एक बड़ी इकाई का उपयोग किया जाता है। 1 केजे = 1000 जे।
गतिज ऊर्जा - कोई भी गतिमान वस्तु गतिज ऊर्जा का उपयोग करती है। उदाहरण के लिए, आकाश में हवाई जहाज 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 है। इसका मतलब है कि गतिज ऊर्जा तभी मौजूद होती है जब कोई पिंड या वस्तु चल रही हो। जब कोई वस्तु विरामावस्था में होती है तो उसकी गतिज ऊर्जा शून्य हो जाती है। इसका अर्थ है, जब गति = 0, गतिज ऊर्जा = 0. यह शून्य से धनात्मक मान तक होती है। उदाहरण: एक बच्चा झूले पर झूल रहा है । चाहे झूला आगे बढ़ रहा हो या पीछे, गतिज ऊर्जा का मान कभी भी ऋणात्मक नहीं होता है।
स्थितिज ऊर्जा - यह किसी वस्तु की स्थिति की ऊर्जा है। उदाहरण: जब कोई बच्चा झूले पर झूलता हुआ चाप के शीर्ष पर पहुंचता है, तो उसकी स्थितिज ऊर्जा अधिकतम होती है। जब वह जमीन के करीब होती है, तो उसकी स्थितिज ऊर्जा अपने न्यूनतम (0) पर होती है। एक और उदाहरण गेंद को हवा में फेंकना है। उच्चतम बिंदु पर, संभावित ऊर्जा सबसे बड़ी है। जैसे ही गेंद ऊपर उठती या गिरती है उसमें स्थितिज 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 रखने वाली वस्तु में गतिज और स्थितिज ऊर्जा दोनों होती हैं, हालांकि किसी एक रूप की ऊर्जा शून्य के बराबर हो सकती है। चलती कार में गतिज ऊर्जा होती है। यदि आप कार को पहाड़ पर ऊपर ले जाते हैं, तो उसमें गतिज और स्थितिज ऊर्जा होती है। मेज पर बैठी किताब में स्थितिज ऊर्जा है।
रासायनिक ऊर्जा - रासायनिक ऊर्जा वह ऊर्जा है जो परमाणुओं और अणुओं के बंधों में संग्रहित होती है। जब यह रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो यह ऊर्जा निकलती है। हम अपनी कार में ड्राइव करने के लिए ईंधन (पेट्रोल/डीजल) के रूप में रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं। बैटरी, बायोमास, तेल, प्राकृतिक गैस और कोयला संग्रहित रासायनिक ऊर्जा के उदाहरण हैं। भोजन भी संग्रहित रासायनिक ऊर्जा का एक अच्छा उदाहरण है। यह ऊर्जा पाचन के दौरान निकलती है।
विद्युत ऊर्जा - छोटे आवेशित कणों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा जिसे इलेक्ट्रॉन कहा जाता है। 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 काम करते हैं।
ऊष्मा ऊर्जा - इसे तापीय ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है। आग से जो ऊर्जा आती है वह तापीय ऊर्जा है। यह दो प्रणालियों के बीच तापमान अंतर को दर्शाता 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 के स्टोव, रूम हीटर आदि तापीय ऊर्जा के उदाहरण हैं।
प्रकाश ऊर्जा - इसे दीप्तिमान ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है। पृथ्वी को अपनी बहुत सारी ऊर्जा सूर्य के प्रकाश से प्राप्त होती है। पौधे सूर्य से प्रकाश ऊर्जा लेते हैं और उसे 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 जोर से चिल्लाते हैं, उतनी ही अधिक ध्वनि ऊर्जा का हम उपयोग करते हैं। आप जो कुछ भी सुनते हैं वह ध्वनि ऊर्जा है। हमारी आवाज़ों के अलावा, ध्वनि ऊर्जा के और भी कई 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 (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 शक्ति इस प्रकार की ऊर्जा के विशिष्ट उदाहरण हैं। परमाणु ऊर्जा संयंत्र बिजली पैदा करने के लिए यूरेनियम परमाणुओं के नाभिक को विभाजित करते हैं।
विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा - विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा या विकिरण ऊर्जा प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय तरंगों से ऊर्जा है। उदाहरण: प्रकाश के किसी भी रूप में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा होती है, जिसमें स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्से भी शामिल होते हैं जिन्हें हम नहीं देख सकते हैं। रेडियो, गामा, एक्स-रे, माइक्रोवेव और पराबैंगनी प्रकाश विद्युत चुम्बकीय 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 आधार के रूप में काम कर सकता है, जैसे कि शेल्फ पर रखी किसी वस्तु की संभावित ऊर्जा या पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में चंद्रमा की गतिज ऊर्जा। उदाहरण: गुरुत्वीय ऊर्जा वातावरण को पृथ्वी के पास रखती है।
आयनीकरण ऊर्जा - यह ऊर्जा का वह रूप है जो इलेक्ट्रॉनों को अपने परमाणु, आयन या अणु के नाभिक से बांधता है। उदाहरण: एक परमाणु की पहली आयनीकरण ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन को पूरी तरह से हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। दूसरी आयनीकरण ऊर्जा दूसरे इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए ऊर्जा है और पहले इलेक्ट्रॉन को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक है।
ऊर्जा संरक्षण का नियम कहता है कि ऊर्जा को कभी भी बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में बदला जा सकता है। एक उदाहरण भोजन में 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 तुल्यता के परिणामस्वरूप, द्रव्यमान वाली किसी भी स्थिर वस्तु को एक समान ऊर्जा राशि मिलती है जिसे शेष ऊर्जा कहा जाता है। एक आराम द्रव्यमान एक स्थिर शरीर के द्रव्यमान को संदर्भित करता है। बाकी 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 छोटे द्रव्यमान में वृद्धि के रूप में मापा जा सकता है।
नवीकरणीय ऊर्जा
अक्षय ऊर्जा उन स्रोतों से उत्पन्न ऊर्जा है जो मानव के जीवनकाल में समाप्त नहीं होते या फिर से भरे जा सकते हैं। सबसे आम उदाहरणों में पवन, सौर, भूतापीय, बायोमास और जल विद्युत शामिल हैं।
सौर ऊर्जा से तात्पर्य सूर्य से प्राप्त ऊर्जा के प्रकार से है। इसे विद्युत, ऊष्मा और रासायनिक ऊर्जाओं में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सौर पैनलों का उपयोग सौर ऊर्जा को टैप करने और फिर इसे विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए किया जाता है। इस ऊर्जा का उपयोग प्रकाश या हीटिंग के लिए किया जा सकता है। मोबाइल फोन जैसे बिजली के उपकरणों में भी सौर ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। यह ऊर्जा प्रकार विश्व के उष्ण कटिबंधीय क्षेत्रों में प्रचुर मात्रा में है जहां इसका उपयोग परंपरागत रूप से कॉफी, मक्का और चावल जैसी फसलों को सुखाने के लिए किया जाता रहा है। इस प्रकार की ऊर्जा के कुछ लाभ यह हैं कि यह सस्ती, अटूट है, इसके स्रोतों की एक विस्तृत श्रृंखला है और यह एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत है।
पवन ऊर्जा हवाओं से ऊर्जा को संदर्भित करती है। पवन चक्कियों का उपयोग पवन ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने 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 समुद्र के जहाजों जैसे कि ढो और जहाजों को चलाने के लिए किया जाता रहा है। जिन क्षेत्रों में खुले परिदृश्य हैं, वे पवन ऊर्जा वाले प्रमुख संभावित क्षेत्र हैं।
जल से प्राप्त ऊर्जा को जल विद्युत कहते हैं। यह तब उत्पन्न होता है जब पानी गति में होता है। तेज गति से बहने वाले पानी में बहुत अधिक गतिज ऊर्जा होती है जो काम कर सकती है। उदाहरण के लिए, अनाज के लिए पीसने वाली मिलों को चालू करने के लिए पानी के बल का उपयोग किया जा सकता है। ऊर्जा का उपयोग टर्बाइनों को चालू करने के लिए भी किया जाता है जो जल-विद्युत उत्पन्न करते हैं।
गैर अक्षय ऊर्जा
इसके विपरीत, गैर-नवीकरणीय ऊर्जा वह ऊर्जा है जो उन स्रोतों से आती है जो समाप्त हो जाएंगे या हमारे जीवन में फिर से नहीं भरे जाएंगे। गैर-नवीकरणीय ऊर्जा के अधिकांश स्रोत जीवाश्म ईंधन हैं, जैसे कोयला, गैस और तेल।
पेट्रोलियम जानवरों और पौधों से तरल और गैसीय हाइड्रोकार्बन को संदर्भित करता है जो तलछटी चट्टानों के भीतर जमा, संकुचित और इन रूपों में बदल गए थे। पेट्रोलियम को परिष्कृत करने के बाद, विभिन्न उत्पाद प्राप्त होते हैं। इन उत्पादों में पेट्रोल (गैसोलीन), विमानन ईंधन, स्नेहक, मिट्टी का तेल और कोलतार शामिल हैं। इन उत्पादों का उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। वाहनों, जहाजों, लोकोमोटिव इंजन और मशीनरी के लिए ईंधन उत्पन्न करने के लिए, भट्टियों और बॉयलरों में उद्योगों में औद्योगिक डीजल का उपयोग किया जाता है।
कोयला एक भूरी या काली चट्टान है, जो मुख्य रूप से कार्बन से बनी है, जो लाखों साल पहले पौधों के पदार्थ के संपीड़न से बनी थी। हाल के वर्षों में भू-तापीय ऊर्जा, जलविद्युत और पेट्रोलियम की खोज के साथ 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 उद्योगों में मुख्य रूप से हीटिंग और घरेलू उद्देश्यों के लिए हीटिंग, लाइटिंग और खाना पकाने के लिए किया जाता है।
