"ऊर्जा" का संशोधनहरू बिचको अन्तर

कार्यको कुनै पनि मात्राको हामी कार्यको एकक मान सकते छन्। उदाहरणत: एक किलोग्राम भारको पृथ्वीको आकर्षणको विरुद्ध एक मीटर ऊँचा उठानेमा जति कार्य गर्न पर्छ उसलाई एकक मानन सकिन्छ। तर पृथ्वीको आकर्षण सबै ठाँउ एक समान हैन होता। यसको जुन मान मद्रासमा छ त्यो दिल्लीमा छैन। यसैले यो एकक असुविधापूर्ण छ। फेरि पनि धेरै देखि देशहरूमा ईन्जिनियर यस्तै गरि एककको उपयोग गर्छन। जसलाई फुट-पाउण्ड भन्छन्। यो उन कार्यको मात्रा छ जुन लन्डनको अक्षांशमा समुद्रतटमा एक पाउण्डको एक दोस्रो नै एककको प्रयोग गरिन्छ जुन सेन्टिमीटर-ग्राम-सेंकडको माथि निर्भर छ। यसमा बलको एककको "डाइन" (Dyne) भन्छन्। डाइन बलको त्यो एकक छ जुन एक ग्रामको पिंडमा एक सेकेन्डमा एक सेन्टिमीटर प्रति लेकण्डको वेग उत्पन्न गर्न सक्छ। यस बलको क्रियाबिंदुको यसको विरुद्ध एक सें. मी. हटाउनमा जति कार्य गर्न पर्छ उसलाई वर्ग भन्छन्। तर व्यावहारिक दृष्टिले कार्यको यो एकक धेरै सानो छ। अतएव दैनिक व्यवहारमा एक दोस्रो एकक उपयोगमा ल्याइन्छ। यसमा लंबाईको एकक सेन्टिमीटरको स्थानमा मीटर छ तथा द्रव्यमानको एकक ग्रामको स्थानमा किलोग्राम छ। यसमा बलको एकक "न्यूटन" छ। न्यूटन बलको त्यो एकक छ जुन एक किलोग्रामको पिंडमा एक सेकेन्डमा एक मीटर प्रति लेकण्डको वेग उत्पन्न गर्न सक्छ। यस तरिका न्यूटन 100000१००००० डाइनको बराबर हुन्छ। यस बलको क्रियाबिंदुको उनको विरुद्ध एक मीटर सम्म हटाउनमा जति कार्य गर्न पर्छ उसलाई '''जूल''' भन्छन्। एक जूल 10E7१०E७ .'''अर्गो'''को बराबर हुन्छ।

ऊर्जाको पनि यही एककहरूमा नापाउउछ। तर कहिले काँही विशेष स्थलहरूमा केही अन्य एककहरूको उपयोग हुन्छ। यिनीहरूमा एक '''इलेक्ट्रान वोल्ट''' छ। त्यो ऊर्जाको त्यो एकक छ जसलाई इलेक्ट्रानको वोल्टको विभवांतर (पोटेंशियल डिफरेंस) देखि गुजरनेमा प्राप्त गर्दछ। यो धेरै सानो एकक छ र केवल 1१.60E६०E-19१९ जूलको बराबर हुन्छ। यसको अतिरिक्त घरहरूमा उपयोगमा आनेवाला वैद्युत ऊर्जाको नापनेको लागि एक दोस्रो एककको उपयोग हुन्छ, जसलाई '''किलोवाट-घण्टा''' (KWh) भन्छन् र जुन 3३.6E6६E६ जूलहरूको बराबर हुन्छ।

एक किलोग्राम भारको एक पिंडको पृथ्वीको आकर्षणको विरुद्ध एक मीटर ऊँचा उठानेमा जुन कार्य गर्न पर्छ उसलाई हामी किलोग्राम-मीटर कह सकते हो र यो लगभग 981९८१ जूलहरूको बराबर हुन्छ। यदि हामी एक डोर लिएर उसलाई एक घिरनीको माथि हालएर उनको दुवै टाउकोहरू देखि लगभग एक किलोग्रामको पिंड बाँधे र उनलाई यस्तो अवस्थामा छोड्नुहोस कि उनि दुवै एक नै ऊँचाईमा न हो बढी अग्लो पिंडको धेरै धीरे-से तल आने दिनुहोस त हामी हेर्नुहोसगे कि एक किलोग्रामको पिंडको एक मीटर ऊँचा उठयो देगा। घिरनीमा घर्षण जति नै कम हुनेछ दोस्रो पिंड भारमा त्यति नै पहिले पिंडको भारको बराबर राखयो जा सकेगा। इसक अर्थ यो भयो कि यदि हामी कुनै पिंडको पृथ्वीले ऊँचा बढ जान्छ। एक किलोग्राम भारको पिंडको यदि 5५ मीटर ऊँचा उठाया जाए त उनमा 5५ किलोग्राम-मीटर कार्य गर्ने क्षमता आ जान्छ, एवं उनको ऊर्जा पहि लि गर्‍यो अपेक्षा त्यसै परिमाणमा बढ जान्छ। यो ऊर्जा पृथ्वी तथा पिंडको आपेक्षिक स्थितिको कारण हुन्छ र वस्तुत: पृथ्वी एवं पिंडद्वारा बने तंत्र (सिस्टम)को ऊर्जा हुन्छ। यसैको लागि यसलाई स्थितिज ऊर्जा भन्छन्। जब कहिल्यै पनि पिण्डको कुनै समुदायको पारस्परिक दूरी अथवा एक नै पिंडको विभिन्न भागहरूको स्वाभाविक स्थितिमा अन्तर उत्पन्न हुन्छ त स्थितिज ऊर्जामा पनि अन्तर आ जान्छ। कमानीको दबाने देखि अथवा धनुषको झुकानहरू देखि उनमा स्थितिज ऊर्जा आ जान्छ। नदिहरूमा बाँध बाँधकर पानीको अधिक ऊँचाईमा जम्मा गरे जाए त यस पानीमा स्थितिज ऊर्जा आ जान्छ।

गति विज्ञानमा [[उर्जा संरक्षणको नियम|ऊर्जा-अविनाशिता-सिद्धान्त]]को प्रमाणित हो जाने पछि पनि यसको दोस्रो स्वरूपहरूको ज्ञान न भएको कारण यो बुझयो जान्थ्यो कि धेरै स्थितिहरूमा ऊर्जा नष्ट पनि हुन सक्छ; जस्तै, जब कुनै पिंडसमुदायको विभिन्न भागहरूमा अपेक्षिक गति हो त घर्षणको कारण स्थितिज र गतिज ऊर्जा कम हुन्छ। वस्तुत: यस्तो स्थितिहरूमा ऊर्जा नष्ट हुदैन वरन् उष्मा ऊर्जामा परिवर्तन हुन्छ। तर 18औं१८औं शताब्दी सम्म उष्माको ऊर्जाको नै एक स्वतंत्र स्वरूप हैन बुझयो जान्थ्यो। उन समय सम्म यो धारणा थियो कि उष्मा एक द्रव्य छ। 19औं१९औं शताब्दीमा प्रयोगहरू द्वारा यो निर्विवाद रूपले सिद्ध गरियो कि उष्मा पनि ऊर्जाको नै एक दोस्रो रूप हो।

यों त प्रागैतिहासिक कालमा पनि मनुष्य लकडियहरूलाई रगडकर अग्नि उत्पन्न करता थियो, तर ऊर्जा एवं उष्माको घनिष्ठ सम्बन्ध तिर सबै भन्दा पहिले बेंजामिन टामसन (काउंट रुमफर्ड)को ध्यान गया। यो संयुक्त राज्य (अमरीका)को मैसाचूसेट्स प्रदेशको रहनवाला थियो। तर उन समय यो बवेरियाको राजाको युद्धमंत्री थियो। ढली भए पीतलको तोपको नलियहरूलाई छेदते समय यसले देख्यो कि नली धेरै गर्म हुन्छ तथा उसबाट निस्किएका बुरादहरू र पनि तातो हुन्छन्। एक प्रयोगमा तोपको नालको चारै तिर काठको नाँदमा पानी भरकर उनले देख्यो कि खरादने देखि जुन उष्मा उत्पन्न हुन्छ उससे ढाई घन्टामा सारा पानी उबलनेको ताप सम्म पुग्यो। यस प्रयोगमा उनको वास्तविक ध्येय यो सिद्ध गर्न थियो कि उष्मा कुनै द्रव छैन जुन पिंडहरूमा हुन्छ र दाबको कारण वैसे नै बाहिर निकल आउँछ जस्तै निचोडने देखि कपडा मध्ये पानी; किन भनें यदि यस्तो होता त कुनै पिंडमा यो द्रव एक सीमित मात्रामा नै होता, तर छेंड्नवाला प्रयोगले ज्ञात हुन्छ कि जति नै अधिक कार्य गरे जाए उतनी नै अधिक उष्मा उत्पन्न हुनेछ। रुमफर्डले यो प्रयोग सन् 1798१७९८ ई.मा गर्यो। यसको 20२० वर्ष पहिले नै लाव्वाजिए तथा लाग्राँजले यो देख्यो थियो कि जनावरहरूमा भोजन देखि उतनी नै उष्मा उत्पन्न हुन्छ जितनी रासायनिक क्रिया द्वारा उन भोजन देखि प्राप्त हुन सक्छ।

सन् 1819मा१८१९मा फ्रान्सीसी वैज्ञानिक ड्यूलोंले देख्यो कि कुनै ग्याँसको संपीडन देखि उनमा उष्मा त्यसै अनुपातमा उत्पन्न हुन्छ जति संपीडनमा कार्य गरिन्छ। सन् 1842१८४२ ई.मा त्यहि भावनाको उपयोग जूलियस राबर्ट मायर ने, जुन उन समय केवल 28२८ वर्षको थियो र जर्मनीको हाइलब्रन नगरमा डाक्टर थियो, यस कुराको गणनाको लागि गरे कि एक कलरी उष्मा उत्पन्न गर्नको लागि कति कार्य आवश्यक छ। हामी जान्दछन् कि प्रत्येक ग्याँसको दुई विशिष्ट उष्माएँ हुन्छ : एक नियत आयतनमा तथा दोस्रो नियत दाब पर। पहिलो अवस्थामा ग्याँस कुनै कार्य हैन करती। दोस्रो अवस्थामा ग्याँसको बाह्य दबावको विरुद्ध कार्य गर्न पर्छ बढी दुइनों विशिष्ट उष्माहरूमा जुन अन्तर हुन्छ त्यो त्यहि कार्यको समतुल्य हुन्छ। यस तरिका मायरको उष्माको यांत्रिक तुल्यांकको जुन मान प्राप्त भयो त्यो लगभग त्यति नै थियो जति काउंट रुमफोर्डको प्राप्त भएको थियो।

त्यहि समयमा इङ्गल्याण्डमा जेम्स प्रेसकाट जूल पनि उष्माको यांत्रिक तुल्यांक निकालनमा लागेको थियो। यसको प्रयोग सन् 1842१८४२ ई. देखि सन् 1852१८५२ ई. सम्म चलि रहे। आफ्नो प्रयोगमा यसले एक ताँबेको उष्मामापीमा पानी लिया र उसलाई एक मथनी देखि मथा। मथनीको दुई घिर्निहरूमा देखि झुन्डिएका दुई भारिहरूमा चलाइन्थ्यो। जुन डोरिले यो भारि झुन्डिएका थिए त्यो यस मथनीको टाउकोहरूमा लपेटीएको थियो र जब यो भारि तल तिर झर्थे त मथनी घूम्थ्यो। जब यो भारि तल तिर झर्थे त यिनको स्थितिज ऊर्जा कम हुन्थ्यो। यस कमीको केही भाग भारहरूको गतिज ऊर्जामा परिणत हुन्थ्यो बढी केही भाग मथनीको घुमानेमा व्यय हुन्थ्यो। यस तरिका यो ज्ञात गरे जा सकता थियो कि मथनीको घुमनेमा कति कार्य गरे जा रहयो थियो। उष्मामापीको पानीको तापमा जितनी वृद्धि भए उससे यो ज्ञात हो सकता थियो कि कितनी उष्मा उत्पन्न भए; र तब उष्माको यांत्रिक तुल्यांक ज्ञात गरे जा सकता थियो। जूलले यो प्रयोग पानी तथा पारा दुवै सँग गरे।

सन् 1847१८४७ ई.मा हरमान फान हेल्महोल्ट्सले एक पुस्तक लिखी जसमा उष्मा, चुम्बक, बिजुली, भौतिक रसायन आदि विभिन्न क्षेत्रहरूको उदाहरणहरू द्वारा उष्मा-अविनाशिता-सिद्धांतको प्रतिपादन भएको थियो। जूलले प्रयोगद्वारा वैद्युत ऊर्जा तथा उष्मा-ऊर्जाको समानता सिद्ध गर्यो।

सन् 1905१९०५ ई.मा आइन्स्टाइनले आफ्नो आपेक्षिक सिद्धान्त प्रतिपादित गरे जसको अनुसार कणहरूको द्रव्यमान उनको गतिज ऊर्जामा निर्भर रहन्छ।

नील्स बोरले सन् 1913१९१३ ई.मा यो दिखलाया कि यो क्वांटम सिद्धान्त अत्यंत व्यापक छ र परमाणुहरूमा इलेक्ट्रान जस कक्षाहरूमा घूमछन। उनि कक्षाएँ पनि क्वांटम सिद्धान्तको अनुसार नै निश्चित हुन्छ। जब इलेक्ट्रान अधिक ऊर्जावाली कक्षा भन्दा कम ऊर्जावाली कक्षामा जान्छ त यिनी दुई ऊर्जाहरूको अन्तर प्रकाशको रूपमा बाहिर आउछ। हाइजेनबर्ग, श्रोडिंगर तथा डिराकले यस क्वांटम सिद्धान्तको र पनि विस्तृत गरेको छ।