ऊर्जेचे अंतरंग-१०: ऊर्जेच्या एककांची कथा

सर आयझॅक न्यूटन (०४-०१-१६४३ ते ३१-०३-१७२७) सफरचंदाच्या झाडाखाली बसले होते. झाडावरून सफरचंद पडले. झाडापासून सुटलेले फळ पृथ्वीकडेच का खेचल्या जाते? हा विचार करता करता त्यांना गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला. गुरुत्वाकर्षण हे बल असते. हे बल गुरुत्व म्हणजे मोठेपणाने प्राप्त होते. जेवढे वस्तुमान मोठे तेवढेच त्याचे गुरुत्वही. आणि म्हणूनच गुरुत्वाकर्षणही. चंद्र पृथ्वीच्या मानानी सहापट लहान वस्तुमानाचा. म्हणून त्याचे गुरुत्वाकर्षणही सहापट कमी. याशिवाय, जर पडणारे फळ मोठे असेल तर त्यावरील ओढीचे (त्वरणाचे) बलही जास्त असणार. म्हणजे जर डोक्यावर बोर पडले तर काहीतरी पडले असे जाणवेल, सफरचंद पडले तर फटका जाणवेल, मात्र नारळ पडला तर कपाळमोक्षच व्हायचा. ही जाण सर न्यूटन ह्यांनी गतिशास्त्राचे तीन नियम शोधून काढून विकसित केली. म्हणून त्यांच्या सन्मानार्थ, मीटर-किलोग्रॅम-सेकंद प्रणालीत बलाच्या एककाला 'न्यूटन' हेच नाव देण्यात आले. एक किलोग्रॅम वस्तुमानाची गती दर सेकंदाला, एक मीटर प्रती सेकंद वेगाने वाढवायची झाल्यास, लागणाऱ्या बलास (जोरास) एक 'न्यूटन' बल असे म्हणतात.

एक न्यूटन बल लावून जर एक वस्तू ओढावी लागत असेल तर ती वस्तू एक मीटर दूरपर्यंत खेचत नेण्यास लागणाऱी ऊर्जा ही मीटर-किलोग्रॅम-सेकंद प्रणालीत एक एकक ऊर्जा म्हणतात. ह्या एककास जेम्स प्रेस्कॉट ज्यूल (२४-१२-१८१८ ते ११-१०-१८८९) ह्यांचे नाव देण्यात आले. विद्युतप्रवाहाचे औष्णिक प्रभाव शोधून काढतांना ज्यूल ह्यांनी त्या साऱ्याच प्रक्रियेचे जे सम्यक आकलन घडविले, त्यास स्मरून ऊर्जेच्या एककास त्यांचे नाव देण्यात आलेले आहे.

दर सेकंदास जेवढी ऊर्जा खर्च करण्यात येते त्या ऊर्जेस अथवा ऊर्जा विनिमयाच्या दरास 'शक्ती' म्हणतात. १७९० साली सर जेम्स वॉट (१९-०१-१७३६ ते २५-०८-१८१९) ह्यांनी वाफेच्या शक्तीयंत्राचा (इंजिनाचा) शोध लावला. ह्या शक्तीचा उपयोग दळणवळणाच्या क्षेत्रात पुढे किती झाला हे सांगण्याची मुळीच गरज नाही. मात्र त्यांच्या ह्या महत्त्वपूर्ण आविष्काराच्या स्मरणार्थ 'शक्ती'च्या एककास मीटर-किलोग्रॅम-सेकंद प्रणालीत 'वॉट' म्हणू लागले. दैनंदिन जीवनात लागणाऱ्या शक्तींच्या मानाने 'वॉट' खूपच लहान आहे. म्हणून मग दैनंदिन गरजेच्या शक्तींना 'किलोवॉट' मध्ये मोजण्याची प्रथा पडली. एक किलोवॉट म्हणजे हजार वॉट शक्ती.

समजा एक हजार वॉट शक्तीचा दिवा तासभर जाळला तर जेवढी ऊर्जा लागते तिलाच ऊर्जेचे एक सर्वाधिक वापरात असलेले एकक समजल्या जाऊ लागले. तिला कुणाचेही नाव देण्यात आलेले नाही. मात्र त्या ऊर्जेच्या मात्रेस तुम्ही आम्ही सर्वच जण अगदी जवळून ओळखतो. 'युनिट' म्हणून. आणि वीजमंडळाने जर आपल्याला एक युनिट वीज दिली तर आपण राजीखुषीने तिचे बिल म्हणून दोन रुपये देण्यास कधीही का कू करत नाही.

Energy(ऊर्जा) हा शब्द ग्रीकमधून आला आहे (En = आंत, ergon = काम) व ऍरिस्टॉटलने वापरलेला आहे. ऊर्जेची नि:संदिग्ध व्याख्या मात्र, गेल्या शतकांत औष्णिक गतिशास्त्राच्या विकासाबरोबर झाली. ऊर्जा म्हणजे असा घटक ज्यात कार्यक्षमता आणि/अथवा उष्णता असते, काम करण्याची शक्ती अनुस्यूत असते. ऊर्जा वेगवेगळ्या एककांमध्ये मोजल्या जाते, मुख्यत: `ज्यूल` मध्ये (चिन्ह: J). दुसरे एकक म्हणजे `कॅलरी`, जे गतकाळापासून उष्णतेच्या मापनासाठी वापरत. त्याची व्याख्या अशी आहे की, १ ग्रॅम पाण्याचे तापमान १ अंश सेल्सियस (१४ अंश ते १५ अंश सेल्सियस) ने वाढविण्यासाठी लागणारी उष्णता. १ कॅलरी = ४.१८४ ज्यूल. शक्ती म्हणजे वेळाच्या एका एककात (वापर किंवा उत्पादन) संक्रमित झालेली ऊर्जा, म्हणजे अर्थातच ऊर्जा-दर. शक्तीचे मुख्य एकक वॅट (चिन्ह: W) आहे. वॅट म्हणजे १ ज्यूल/सेकंद एवढी शक्ती. ऊर्जा संकल्पनेला भौतिकशास्त्रात तसेच व्यवहारातही आज मूलभूत व नि:संदिग्ध अर्थ प्राप्त झालेला आहे.

उपसर्ग:   ह-हजार, द-दशलक्ष, अ-अब्ज, नि-निखर्व, टन-१,००० किलोग्रम किंवा एक दशलक्ष ग्रॅम
Prefixes: K-Kilo, thousand, M-Mega, million, G-Giga, billion, T-Tera, thousand billion
*        BTU-British Thermal Unit
**      tep-Ton Of Petrol Equivalent, toe-Ton of oil Equivalent
***    toc-Ton of Coal eqivalent
$        Tetra Nitro-Toluene

ब्रिटीश आणि अमेरिकन एकके
वस्तुमान:  
१ लाँग टन = १०१६ हजारग्रॅम, १ शॉर्ट टन = ९०७.२ हजारग्रॅम, १ पौंड = ०.४५४ हजारग्रॅम
आकारमान: 
१ अमेरिकन गॅलन = ३.७८५ लिटर, १ इंपिरिअल गॅलन = ४.५४६ लिटर, १ बॅरल = ४२ अमेरिकन गॅलन
शक्ती:  
१ अश्वशक्ती (HP) = ०.७३५३ हजारवॅट, १ मेट्रिक अश्वशक्ती = ०.७४५७ हजारवॅट

सूचनाः तपशीलाला महत्त्व आहे. शक्य ती सर्व काळजी घेतलेली आहे. तरीही चूक होणे अशक्य नाही. जाणकारांनी दुरुस्ती अवश्य सुचवावी. लेखक आभारी राहील.