توانائی

بائیں|تصغیر|250px|ایک انجن (engine) کی مثال؛ جو کسی صورت میں مہیا کی جانے والی کسی اثرانگیز [[قوت کو کام میں تبدیل کرتا ہے یعنی توانائی منتقل ہوتی ہے۔]]
علوم فطریہ میں توانائی کسی بھی جسم میں موجود اس کی کام کرنے کی صلاحیت کو کہا جاتا ہے۔ اور کام کو یوں بیان کرتے ہیں کہ یہ کسی بھی جسم میں، کسی قوت (مثلاً؛ ثقل یا برقناطیسیت وغیرہ) کے تحت پیدا ہونے والا ہٹاؤ ہوتا ہے۔ فطرت میں قوتیں مختلف شکلوں میں پائی جاتی ہیں اور اسی وجہ سے توانائی اور پھر اس کے زیر اثر ہونے والے کام کی بھی کئی مختلف شکلیں ہیں ؛ جیسے برقی، حرارتی اور ثقلی وغیرہ اقسام کی توانائی اور اس کے تحت ہونے والا کام۔ بنیادی طور پر تمام اقسام کی توانائی کو دو بڑے گروہوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے؛

1- حرکی توانائی

2- مخفی توانائی

SI نظام میں توانائی کو جول کی اکائی میں ناپا جاتا ہے علم طبیعیات میں توانائی کی کوئی سمت نہیں ہوتی اسی وجہ سے اس کو عددیہ (scalar مقدار کہا جاتا ہے۔ مزید یہ کہ توانائی ایک محفوظہ (conserved) مقدار تسلیم کی جاتی ہے، محفوظہ سے مراد یہ ہے کہ توانائی کو نہ تو تخلیق کیا جا سکتا ہے اور نہ فنا، اس کو صرف توانائی کی ایک قسم سے دوسری قسم میں منتقل کیا جا سکتا ہے بالفاظ دیگر یوں کہ سکتے ہیں کہ کائنات میں موجود کل توانائی کی مقدار مستقل رہتی ہے۔
توانائی کی اقسام

اگرچہ توانائی کی بہت سی شکلیں ہیں، لیکن اسے وسیع پیمانے پر درج ذیل میں تقسیم کیا گیا ہے:
1۔ حرکی توانائی

2۔ مخفی یا ممکنہ توانائی
حرکی توانائی

حرکی توانائی وہ توانائی ہے جو شے کی حرکت سے وابستہ ہے۔ حرکت میں موجود اشیاء تبدیلی کا باعث بننے کے قابل ہیں یا کام کرنے کے قابل ہیں۔ بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، آئیے ایک تباہ کن گیند کے بارے میں سوچتے ہیں۔ حرکت میں آنے والی تباہی والی گیند کا استعمال عمارتوں، پتھروں وغیرہ کو گرانے جیسے کام کے لیے کیا جاتا ہے۔ یہاں تک کہ ایک سست حرکت کرنے والی تباہی والی گیند کسی اور چیز کو بہت زیادہ نقصان پہنچانے کی صلاحیت رکھتی ہے، جیسے کہ خالی مکان۔ تاہم، ایک تباہ کن گیند جو حرکت میں نہیں ہے کوئی کام نہیں کرتی ہے۔ حرکی توانائی کی ایک اور مثال ایٹموں یا مالیکیولز کے مستقل، بے ترتیب اچھلنے سے وابستہ توانائی ہے۔ اسے حرارتی توانائی بھی کہا جاتا ہے۔ یہ سالمات (molecules کے گروپ کی اوسط حرارتی توانائی ہے جسے ہم درجہ حرارت کہتے ہیں اور جب حرارتی توانائی دو چیزوں کے درمیان منتقل ہوتی ہے تو اسے حرارت کہا جاتا ہے۔ حرکی توانائی کا تعین دیے گئے فارمولے سے ہوتا ہے۔

K.E = 1/2 *(m)*(v^2)
حرکی توانائی کی مختلف اقسام

مکینیکل انرجی

مکینیکل توانائی وہ توانائی ہے جو اشیاء کی مکینیکل حرکت سے وابستہ ہے۔ اس قسم کی توانائی کو تحریک توانائی بھی کہا جا سکتا ہے۔
تابناک توانائی

تابناک توانائی (ریڈینٹ انرجی) توانائی کی وہ قسم ہے جو لہروں یا ذرات کے ذریعے سفر کرتی ہے۔ یہ توانائی برقی مقناطیسی لہروں کے ذریعے پیدا ہوتی ہے۔ جب آپ روشنی والے بلب کو چالو کرتے ہیں، تو یہ توانائی کی دو شکلیں دیتا ہے۔ یعنی مرئی روشنی اور حرارت پیدا ہوتی ہے۔ یہ دونوں پیدا شدہ توانائیاں تابناک توانائی کی ایک شکل ہیں۔ سورج کی روشنی بھی تابناک توانائی کی ایک مثال ہے۔
حرارتی توانائی

حرارتی توانائی بھی تابناک توانائی کی طرح ہے جس کا حرارت یا گرمی کی شکل میں تجربہ کیا جاتا ہے۔ جب کہ تابناک توانائی سے مراد لہریں یا ذرات ہیں، حرارتی توانائی کسی چیز میں ایٹموں اور مالیکیولز کے درمیان سرگرمی کی سطح کو بیان کرتی ہے۔ تابناک توانائی اور حرارتی توانائی میں یہی فرق ہے۔
برقی توانائی

برقی توانائی ایک سرکٹ کے گرد منفی چارج شدہ الیکٹرانوں کے بہاؤ کے نتیجے میں بجلی پیدا ہوتی ہے جسے ہم عام طور پر برقی توانائی کہتے ہیں۔
صوتی توانائی

صوتی توانائی انسان اس تھرتھراہٹ کو محسوس کرتا ہے جو آواز کے طور پر انسانی کان تک پہنچتی ہیں۔ یہ خلل لہروں کی شکل میں ہوا جیسے میڈیم سے ہوتا ہوا ہمارے کان کے پردے تک پہنچتا ہے۔ کان کے پردے تک پہنچنے پر، یہ تھرتھراہٹ برقی سگنلز میں تبدیل ہو کر دماغ کو بھیجی جاتی ہیں، جسے ہم آواز کی حس سے تعبیر کرتے ہیں۔
جیوتھرمل توانائی

جیوتھرمل توانائی یا ارضی حرارتی توانائی وہ قسم ہے جو قدرتی معدنیات کے زوال اور زمین کے آتش فشاں عمل سے حاصل ہوتی ہے اور یہ حرارتی توانائی کی ایک مثال ہے۔
= ممکنہ یا مخفی توانائی =
ممکنہ توانائی

مخفی یا ممکنہ توانائی (Potential Energy) کسی چیز یا اشیاء کے نظام میں ذخیرہ شدہ توانائی ہے۔ مخفی توانائی حرکی توانائی کی زیادہ واضح شکل میں تبدیل ہو سکتی ہے۔ مخفی توانائی کا تعین دیے گئے فارمولے سے کیا جاتا ہے۔

P.E. = m*g*h
مخفی توانائی اور حرکی توانائی دونوں مکینیکل توانائی بناتے ہیں۔ مکینیکل توانائی کا تعین درج ذیل فارمولے سے کیا جاتا ہے۔

M.E. = P.E. + K.E = mgh + 1/2 *(m)*(v^2)
مکنہ توانائی کی مختلف اقسام

کشش ثقل کی ممکنہ توانائی

کشش ثقل ممکنہ توانائی کسی چیز میں اس کی عمودی پوزیشن یا اونچائی کی وجہ سے ذخیرہ شدہ توانائی ہے۔ ایک اونچائی پر موجود شے میں زمین پر موجود شے کے مقابلے میں کشش ثقل کی صلاحیت زیادہ ہوتی ہے۔
لچکدار ممکنہ توانائی

لچکدار پوٹینشل انرجی کسی لچکدار چیز کو خراب (deform) کرنے کے لیے قوت لگانے کے نتیجے میں محفوظ کی جاتی ہے۔ توانائی کو اس وقت تک ذخیرہ کیا جاتا ہے جب تک کہ قوت کو ہٹا دیا جائے اور شے اس عمل میں کام کرتے ہوئے اپنی اصلی شکل میں واپس آجائے۔ اخترتی (deformation) میں شے کو سکیڑنا، کھینچنا یا مروڑنا شامل ہو سکتا ہے۔
کیمیائی ممکنہ انرجی

کیمیائی پوٹینشل انرجی مادہ کے کیمیائی بانڈز میں ذخیرہ شدہ توانائی ہے۔ دی گئی پرجاتیوں کے ذرہ نمبر میں تبدیلی کی وجہ سے توانائی کو جذب اور جاری کیا جا سکتا ہے۔
برقی ممکنہ انرجی

برقی پوٹینشل انرجی وہ توانائی ہے جو کسی برقی فیلڈ کے خلاف چارج کو منتقل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے۔
مادے اور توانائی کا تبادلہ

مادہ اور توانائی کا آپس میں تبادلہ نظریاتی طور پر البرٹ آئن اسٹائن (1905 کی اس مساوات سے معلوم کیا جا سکتا ہے؛

2^E = mC

جہاں E توانائی کی مقدار، m مادے کی کمیت اور C روشنی کی رفتار ہے۔ مگر عملی طور پر ایسا ہونا ممکن نہیں ہے۔

چنانچہ نہ مادے کو فنا کیا جا سکتا ہے اور نہ توانائی بڑے پیمانے پر تباہ ہو سکتی ہے بلکہ، دونوں کسی بھی عمل کے دوران مسلسل رہیں گے. تاہم، چونکہ {\ ڈسپلے اسٹائل ^ ^ 2}} c ^ {2} عام انسانی ترازووں کا انتہائی بڑا رشتہ ہے، باقی توانائی سے دوسری طاقتوں سے آرام دہ اور پرسکون مقدار (مثال کے طور پر، 1 کلوگرام) (جیسے جیسے کیمیائی توانائی، تھرمل توانائی یا روشنی اور دیگر تابکاری کی طرف سے کیے جانے والی چمکیلی توانائی) توانائی کی زبردست مقدار کو آزاد کر سکتے ہیں (~ {\ ڈسپلے اسٹائل 9 \ اوقات 10 ^ {16}} 9 \ او 10 ^ {16} joules = 21 میگاٹن TNT) کے طور پر، جوہری ایٹمی ریکٹرز اور جوہری ہتھیاروں میں دیکھا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، ایک روزمرہ رقم کی توانائی کا مساوی برابر مائنسول ہے، لہذا زیادہ تر نظام سے توانائی کی کمی (بڑے پیمانے پر نقصان) وزن کی پیمائش کی پیمائش کرنا مشکل ہے، جب تک کہ توانائی کی کمی بہت بڑی نہیں ہے۔ باقی توانائی (معاملہ) اور توانائی کے دیگر اقسام (مثال کے طور پر، باقی بڑے پیمانے پر ذرات میں جزواتی توانائی) کے درمیان بڑے تبدیلیوں کی مثالیں ہیں جوہری طبیعیات اور ذرہ طبیعیات میں پایا جاتا ہے۔

ریورسبل اور غیر تبدیل کرنے والی تبدیلیوں

ترمیم کے عمل اور ناقابل عمل عملوں میں ترمیم: توانائی کی تبدیلی دو قسموں میں تقسیم کرتی ہے۔ ایک ناقابل عمل عمل یہ ہے جس میں توانائی کو حجم میں موجود خالی توانائی ریاستوں میں توانائی کی کھپت (پھیل گئی ہے)، جس سے یہ زیادہ توجہ مرکوز فارم (کم کمانم ریاستوں) میں بھی زیادہ طاقتور نہیں ہو سکتی ہے۔ ایک ناقابل عمل عمل ایک ایسا ہے جس میں اس قسم کی کھپت نہیں ہوتی۔ مثال کے طور پر، ایک قسم کے ممکنہ میدان سے دوسرے توانائی سے تبدیلی کا تبادل، ناقابل قبول ہے، جیسا کہ مندرجہ بالا پینڈلم سسٹم میں۔ گرمی پیدا ہونے والی عملوں میں جہاں کم از کم توانائی کی مقدار، جوہری توانائی کے حصول میں ممکنہ حوصلہ افزائی کے طور پر موجود ہے، توانائی کے حصے کے ذخائر کے طور پر کام کرتا ہے، جس سے یہ برآمد نہیں کیا جا سکتا ہے، تاکہ 100% کی کارکردگی میں تبدیل ہوجائے۔ توانائی کی شکل اس صورت میں، توانائی کو جزوی طور پر گرمی کے طور پر رہنا چاہیے اور کائنات کو مکمل طور پر قابل استعمال توانائی کے طور پر نہیں بنایا جا سکتا ہے، اس کے علاوہ کائنات میں کسی دوسرے قسم کی گرمی جیسے خرابی میں اضافے کی قیمت میں اضافہ ہوتا ہے۔ معاملہ کی توسیع یا ایک کرسٹل میں بے ترتیبیت)۔

جیسا کہ کائنات وقت میں تیار ہوتا ہے، اس کی زیادہ سے زیادہ توانائی غیر تبدیل شدہ ریاستوں میں پھنس جاتا ہے (یعنی، گرمی یا خرابی کی وجہ سے دیگر عوامل میں اضافہ ہوتا ہے)۔ اس کو کائنات کی ناگزیر ترمیم ترمیم گرمی کے طور پر بھیجا جاتا ہے۔ اس گرمی کی موت میں کائنات کی توانائی تبدیل نہیں ہوتی، لیکن توانائی کا ایک حصہ گرمی کے انجن کے ذریعہ کام کرنے کے لیے دستیاب ہے یا توانائی کے دیگر قابل استعمال فارم (گرمی انجن سے منسلک جنریٹرز کے استعمال کے ذریعے) میں تبدیل ہوجاتا ہے، کم اور کم ہوتا ہے۔

پیمائش کے یونٹ

1843 میں، جیمز پریسکوٹ جول نے آزادانہ طور پر تجربات کی سیریز میں میکانی برابر کی تلاش کی۔ ان میں سے سب سے مشہور "جولی اپریٹس" کا استعمال کرتے ہوئے: ایک تار سے منسلک وزن، جس میں ایک پیڈل کی گردش پانی میں ڈوبتی ہے، عملی طور پر گرمی کی منتقلی سے موصلیت کا باعث بنتا ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ وزن میں کھو جانے والی گروہی کی ممکنہ توانائی نے پانی کی طرف سے پانی کی طرف سے حاصل کی اندرونی توانائی کے برابر تھا۔

بین الاقوامی نظام یونٹس میں (ایس آئی)، جیمز پریسکوٹ جولی کے بعد نام کا نام جول، توانائی ہے۔ یہ ایک حاصل کردہ یونٹ ہے۔ یہ ایک میٹر کی فاصلے کے ذریعہ ایک نیوٹن کی طاقت کو لاگو کرنے میں توانائی سے خرچ کردہ (یا کام کیا) کے برابر ہے۔ تاہم توانائی کی بہت سی دوسری یونٹس میں بھی اس طرح کے ergs، کیلوری، برٹش تھرمل یونٹس، کلوواٹ گھنٹے اور کلوکولریاں شامل نہیں ہیں، جو ایس آئی یونٹس میں بیان کرتے وقت تبادلوں کے عنصر کی ضرورت ہوتی ہے۔

انرجی کی شرح (توانائی فی یونٹ توانائی) کی ایس آئی یونٹ واٹ ہے، جو فی سیکنڈ جیول ہے۔ اس طرح، ایک جول ایک واٹ دوسرا ہے اور 3600 جولے ایک واٹ گھنٹے برابر ہے۔ سی جی ایس انرجی یونٹ erg ہے اور سامراجی اور امریکی روایتی یونٹ پاؤں پونڈ ہے۔ دیگر انرجی یونٹس جیسے الیکٹرونویولٹ، کھانے کی کیلوری یا ترمیمیاتیاتی کالی (حرارتی عمل میں پانی کے درجہ حرارت کی تبدیلی پر مبنی ہے) اور بی ٹی یو سائنس اور تجارت کے مخصوص علاقوں میں استعمال کیا جاتا ہے۔


زمرہ:بنیادی موضوع کے مقالہ جات
زمرہ:تعارفی طبیعیات

زمرہ:طبیعیات
زمرہ:فطرت
زمرہ:قدرتی وسائل
زمرہ:کائنات
زمرہ:معاشیات توانائی
زمرہ:ویکی ڈیٹا سے مختلف مختصر وضاحت
زمرہ:یونانی مستعار الفاظ

زمرہ:توانائی (طبیعیات)