स्थितीज ऊर्जा

ऊर्जेचे अंतरंग-०२: स्थितीज ऊर्जा

वारं आलं. कागद उडाले. कागदांवर ठेवलेला काचेचा वजनी गोळाही (पेपरवेटही) ढकलल्या गेला. पायावर पडला. लागलं. पण तोच गोळा जर नुसता पावलांवर अलगद ठेवला असता तर मुळीच लागलं नसतं. तो गोळा ज्या उंचीवरून पडला त्या उंचीमुळेच गोळ्यात काहीतरी वेगळी 'ऊर्जा' निर्माण होत असावी. तिलाच 'स्थितीज ऊर्जा' म्हणतात. स्थितीमुळे प्राप्त झालेली ऊर्जा. अर्थातच जेवढी उंची जास्त तेवढीच ऊर्जाही जास्त. आणि हेही खरेच की स्थितीज ऊर्जा जशी त्या वस्तूच्या उंचीवर अवलंबून असते तशीच ती त्या वस्तूच्या वजनावरही अवलंबून असते. वजन जास्त असेल तर ती वस्तू तेवढ्याच उंचीवर जास्त ऊर्जा सामावू शकेल. म्हणजे त्याच मेजावरून जर काचेच्या गोळ्याऐवजी गजराचे घड्याळ पडते तर जास्त लागते.

निसर्गतःच मोठ्या वजनाची वस्तू खूप उंचीवर पोहोचते तेव्हा ती आपल्यात ऊर्जेचा साठाच सामावत असते. त्यामुळे ऊर्जेचा शोध तिच्यातच घ्यायला हवा. मोठमोठ्या धबधब्यांच्या तळाशी कठोर दगडांनाही विशालकाय भगदाडे पडतातच की. ही त्या पाण्यातल्या स्थितीज ऊर्जेचीच किमया असते. अशा ऊर्जेचा मानवाला आपल्या उन्नतीसाठी उपयोग करून घेता येईल का? ह्या कुतूहलाच्या उत्तरातच जलविद्युत ऊर्जा प्रकल्पांचा जन्म झाला.

कायम पुनर्नविनीकरणाचे अक्षय वरदान मिळालेला पर्वतशिखरांवरील चिरंजीव जलाशय हाच मानवास सर्वाधिक दोहनक्षम असणारा ऊर्जेचा अक्षय साठा आहे. हीच आपल्याला उपलब्ध असलेली स्थितीज ऊर्जा आहे. तिला गती कशी द्यायची. दैनंदिन जीवनातील मानवी आयुष्यांची बाग कशी फुलवायची हाच तर आपल्या शोधाचा विषय आहे.

आषाढातली संध्याकाळ असावी. आभाळ भरून यावे. विजांचा कडकडाट ऐकू यावा. अन् वीज पडावी. दृष्टीसमोरचे हिरवेगार झाड जळून कोळशागत व्हावे. ह्यात झाडावर झेपावण्यापूर्वी वीजमय ऊर्जा विजेने भारलेल्या ढगांच्या 'विद्युतस्थितीत' सामावलेली असते. ही सुद्धा स्थितीज ऊर्जाच असते. प्रचंड ऊर्जा अशाप्रकारे विध्वंसक घटना घडवते. पण ह्या ऊर्जेला गवसणी घालणे सोपे नसते. सैद्धांतिकदृष्ट्या विद्युतघटांमधील (बॅटरीज) असलीच स्थितीज ऊर्जा विवर्तक (इन्व्हर्टर) अथवा अखंडऊर्जास्त्रोतां (यू.पी.एस.-अन-इंटरप्टेड पॉवर सप्लाय) द्वारे वापरून आपण लोक भारनियमनाची सोय करत असतो.

लहानपणी शाळेत असतांना आपण सगळ्यांनीच पृथ्वीच्या चुंबकत्वाची माहिती करून घेतलेली आहे. खुली टांगून ठेवलेली चुंबकसुई दक्षिणोत्तर स्थिरावते. तिला अश्याप्रकारे विविक्षित दिशा देण्यास कारणीभूत ठरते पृथ्वीची चुंबकीय शक्ती. त्या शक्तीपाठची ऊर्जाही 'स्थितीज' ऊर्जाच असते. पृथ्वीच्या चुंबकीय अवस्थेतील स्थितीज ऊर्जा. ह्या ऊर्जेचा मानवी व्यवहारांकरीता सामान्यपणे उपयोग होण्यासारखे मार्ग सापडलेले नाहीत.

आजकाल दगडी कोळसेच काय पण लाकडी कोळसेही मोठ्या शहरांतून पाहायलासुद्धा मिळत नाहीत. पण दगडी कोळसे खोल भूगर्भातल्या खाणींमधून प्राप्त होऊ शकतात हे सामान्य ज्ञान मात्र आपल्याला असते. ते जाळून त्यांतील रासायनिक ऊर्जेचे विमोचन करून आपण आपली अनेक कामे करून घेतो. घरबांधणीसाठी लागणाऱ्या विटा भाजण्यासाठी दगडी कोळसा वापरतात. पूर्वी कोळशाच्या इंजिनांमध्येही हेच कोळसे वापरत असत. वीजनिर्मितीसाठीही औष्णिक विद्युत केंद्रांमध्ये दगडी कोळसेच वापरतात. ही ऊर्जा दगडी कोळशाच्या रासायनिक स्थितीत सामावलेली 'स्थितीज' ऊर्जाच असते. मातीचे तेल, नैसर्गिक वायू, लाकडे, उदजन वायू इत्यादी इंधनांमध्येही रासायनिक ऊर्जाच सामावलेली असते.

मात्र ह्या साऱ्याच ऊर्जा आपल्याला मिळतात सूर्याकडून. अवकाशातील सर्वच ताऱ्यांमध्ये वस्तूमानातील अणूऊर्जेचे कायमच विमोचन होत राहत असल्यामुळे तारे दीप्तीमान दिसतात. त्यांच्या दीप्तीतील ऊर्जा पृथ्वीवर प्रारणांच्या (किरणांच्या) रूपात पोहोचते. त्या ऊर्जेचेच निरनिराळ्या स्वरूपांमध्ये रुपांतर होते आणि मग आपण ती वापरू लागतो. तेव्हा वस्तूमानातील अणुव्यवस्था हाच सगळ्या ऊर्जेचा अंतिम स्त्रोत असतो. म्हणून विशिष्ठ आण्विक स्थितीत सामावलेल्या त्या ऊर्जेसही खरे तर 'स्थितीज' ऊर्जाच म्हणायला हवे. प्रख्यात खगोलशास्त्री श्री‍. जयंत नारळीकरांच्या 'आकाशाशी जडले नाते' ह्या मूळ मराठी महाग्रंथात (हँडबुक) ह्या दीप्तीचे सविस्तर वर्णन सापडू शकेल. सृष्टीतलावर औष्णिक अणुऊर्जा आणि आण्विक सघनन ह्यांद्वारे अणुऊर्जेचे विमोचन शक्य होते. ह्या प्रक्रियांना अनुक्रमे 'विदलन' आणि 'संदलन' असे म्हणतात.

तेव्हा ह्या लेखात वर्णिलेल्या 'स्थितीज' ऊर्जा, ह्या उंची, वजन, जलाशये, विद्युतभार, चुंबकीय अवस्था, रासायनिक अवस्था तसेच आण्विक अवस्थांमध्ये सामावलेल्या असतात हे आपण बघितले. त्यांचे मानवोपयोगासाठी विमोचन कसे करायचे तेही यथावकाश पाहणारच आहोत.

माहिती संकलन: प्राची तुंगार