ऊर्जेचे अंतरंग-०३: गतिज ऊर्जा

मी १९८४ मध्ये राष्ट्रीय हिमालयी पदभ्रमण कार्यक्रमांतर्गत वाटचाल करत असताना सुमारे १२,००० फुटांवर एक अनोखी 'पाणचक्की (हायड्रो-टर्बाईन)' पाहिली. तिथे कुणीच नव्हते. हिमालयात जाता-येता दिसतात तसलाच एक जोराचा पाण्याचा प्रवाह, मोठ्या देवदार वृक्षाच्या लांबलचक खोडाची पन्हळ आडवी करून त्यातून निमुळता करून एका जागी एका जमिनीसमांतर आडव्या, मोठ्या लाकडी चक्राच्या पात्यांवर सोडलेला होता. लाकडी चक्राच्या मध्यावर एका दगडी जात्याची वरची पात घट्ट बसविलेली होती. चक्र फिरताना ती वरची पात खालच्या दगडी पातीवर वेगाने गोल फिरत होती. जात्यांत जिथे धान्य टाकत असतात त्या तोंडावर वरती एक हिमालयातील महिला पाठीवर बाळगतात तसली घातवक्री (लॉगॅरिदमिक) बांबूची टोपली शेजारच्या खुंट्यांस बांधून ठेवलेली होती. त्यात वरपर्यंत मका भरलेला होता. खालच्या निमुळत्या बारीक टोकातून मक्याची छोटीशी धार जात्यात पडत होती. दळल्या जात होती. जात्याच्या खालच्या पाळीच्या खाली सर्वदूर एक जाड कापड पसरून ठेवलेले होते, पीठ गोळा करायला. आणि हिमालयातील नद्याही कशा तर कायम वाहत्या.

पर्वती जलाशय घडतो, खालती नदी होऊन तो येतो | नदीची केवढी गती ती, आणते किती ऊर्जा नसे गणती ||
तिच्या खळ ना प्रवाहासी, न पाण्यासही, न ऊर्जेसही | उगवत्या दिनी जणू प्रत्यही, नवा जन्मच नदी घेई ||

ह्या नद्यांच्या उगमावरील जलाशये एकतर द्रवरूप सरोवरे असतात किंवा वर्षाला एखादा सेंटिमीटर वाहणाऱ्या हिमनद्या असतात. त्यांमध्ये जलाचा, हिमाचा, ऊर्जेचा सदोदित भरणा करीत असते ऋतुचक्र. ह्या जलप्रवाहांच्या गतीत सामावलेल्या ऊर्जेला 'गतिज' ऊर्जा हेच नाव आहे.

समुद्राच्या किनाऱ्यावर कायमच भरती-ओहटीचा खेळ चाललेला असतो. लाटांचा वेगही एवढा तीव्र असतो की त्यांवर जहाजे मार्गक्रमण करतात. ही ऊर्जा त्या लाटांमध्ये कुठून येते? तर समुद्राच्या पाण्याला चंद्रांच्या ओढीने उधाण येते आणि चांद्रीय वस्तुमानातील गुरुत्वाकर्षणातील ऊर्जा लाटांवर स्वार होते. पाण्याला लाटांद्वारे गती देणारी म्हणून गतीत जन्मलेली ही ऊर्जा 'गतिज' ऊर्जा म्हटल्या जाते. ह्या प्रकारातील ऊर्जेचे दोहन करण्यासाठी अलीकडेच  अभिनव 'लहरचक्क्या (टायडल मिल)' विकसित झालेल्या आहेत ज्या समुद्री लाटांपासून वीज निर्मिती करतात.

भरती-ओहोटीतील ऊर्जा केवळ त्यांच्यापुरतीच मर्यादित राहत नाही तर ती ऊर्जा किनारी भूभागावरील वाऱ्यांमध्येही प्रच्छन्नपणे अभिव्यक्त होत असते. वेगवान वाऱ्यांतील ऊर्जेस विद्युत निर्मितीसाठी वापरता येते. असल्या प्रकल्पांना 'पवनचक्की (विंड मिल)' म्हणतात.

वाफेची शक्तीयंत्रे (शक्तीयंत्र = इंजिन, चालनायंत्र = मोटर) आपण बहुधा पाहिलेली असतातच. त्यात चाके फिरविण्यासाठी वाफेचा वापर केलेला असतो. असाच, जनित्राचे चाक फिरविण्यासाठी जेव्हा वाफेचा उपयोग करतात तेव्हा त्या शक्तीयंत्रास 'वाफचक्की' म्हणतात.

पाणचक्क्या, पवनचक्क्या, वाफचक्क्या, लहरचक्क्या ह्या साऱ्याच चक्क्यांचा हल्लीच्या विद्युतनिर्मितीमध्ये वापर होत असतो. आणि त्या 'गतिज' अथवा 'यांत्रिक' ऊर्जेचे परिवर्तन विद्युत ऊर्जेमध्ये करीत असतात.

'गती' ती फिरवी जनित्रे । जी घडती वीज तारांते ॥
वीज दाबिती ती रोहित्रे । प्रेषिती तिज दूर गावाते ॥ 

रोहित्र = ट्रान्सफॉर्मर

गतीपासून वीज निर्माण करता येत असली तरीही अनेकदा अशाप्रकारे निर्मिलेल्या विजेचा उपयोगही गती प्राप्त करण्यासाठीच केला जातो. उदाहरणार्थ पंखे, पिठाची गिरणी (आमच्या नागपूर विदर्भाकडे गिरणीला 'चक्की' म्हणतात. हिंदीचा प्रभाव, दुसरे काय? पण मला स्वतःला इंग्रजीच्या प्रभावापेक्षा हिंदीचा प्रभाव जास्त स्वीकारार्ह वाटतो.), लोहरथ (आगिनगाडी हो!) इत्यादी. शिवाय प्रत्येक परिवर्तन हे कमी अधिक प्रमाणात अकार्यक्षम असल्याने प्रत्येक परिवर्तनाचे वेळी ऊर्जेचा ऱ्हासच होत जातो. म्हणूनच थेट डिझेल-पेट्रोलवर चालणाऱ्या लोहरथांना विजेवर चालणाऱ्या लोहरथांपेक्षा जास्त प्राधान्य द्यायला हवे. कारण डिझेल-पेट्रोल पासून गती, मग गतीपासून वीज आणि नंतर विजेपासून पुन्हा गती मिळविण्यात ऱ्हासाचे प्रमाण उगाचच वाढत जाते.