दैनिक जीवनमा शक्ति

खेत खन्ने, भिरालो बाटोमा गह्रौँ डोको बोक्ने वा दौड प्रतियोगितामा दौडने मानिसलाई सम्झौँ। यस्ता काम गर्न शरीरलाई केको आवश्यकता पर्छ? ऊर्जाको। बस, हवाईजहाज वा कारखानाका मेसिन केले चल्छन्? यिनलाई पनि ऊर्जा नै चाहिन्छ। यो ऊर्जा डिजेल, पेट्रोल, मटितेल, कोइला वा विद्युत्बाट पाइन्छ।

कार्य गर्न सक्ने क्षमतालाई ऊर्जा वा ऊर्जा भनिन्छ। धकेल्न, तान्न, उचाल्न, तताउन, उज्यालो दिन वा आवाज निकाल्न सक्ने हरेक कुरामा ऊर्जा हुन्छ। ऊर्जालाई जुल (J) मा नापिन्छ।

हामीलाई चाहिने ऊर्जा खानाबाट पाइन्छ। खाना बोटबिरुवा र जनावरबाट आउँछ र बोटबिरुवाले घामको प्रयोग गरेर खाना बनाउँछन्। त्यसैले दाल-भातमा भएको ऊर्जा पनि सुरुमा सूर्यबाटै आएको हो।

नवीकरणीय र अनवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत

घरमा खाना पकाउन केको प्रयोग गरिन्छ? नेपालका धेरैजसो घरमा यीमध्ये कुनै एउटा प्रयोग हुन्छ: दाउरा, बायोग्यास (गोबरग्यास), एलपी ग्यास (लिक्विफाइड पेट्रोलियम ग्यास, रातो वा निलो सिलिन्डरमा आउने ग्यास), वा विद्युतीय हिटर वा इन्डक्सन चुलो। यी कहाँबाट आउँछन्?

• दाउरा जङ्गलका रुखबाट पाइन्छ।
• नेपालमा विद्युत् धेरैजसो बगिरहेको पानीको ऊर्जाबाट उत्पादन गरिन्छ। यसलाई जलविद्युत् भनिन्छ (“जल” भनेको पानी हो)।
• जमिनमुनि गहिराइबाट निकालिएको खनिज तेललाई प्रशोधन गर्दा (सफा गरी विभिन्न भागमा छुट्याउँदा) एलपी ग्यास छुट्याइन्छ। नेपालले आफूलाई चाहिने सबै एलपी ग्यास, पेट्रोल, डिजेल र मटितेल विदेशबाट किन्छ।
• बन्द ट्याङ्कीमा कुहिएको गोबरबाट बायोग्यास बन्छ।

सवारी साधन चलाउन, जाडोमा शरीर न्यानो राख्न, अन्न सुकाउन र निर्माणस्थलमा औजार तथा मेसिन चलाउन पनि ऊर्जा चाहिन्छ।

ऊर्जा प्राप्त गर्न सकिने पदार्थ वा वस्तुलाई ऊर्जाको स्रोत भनिन्छ। दाउरा, बायोग्यास, कोइला, एलपी ग्यास, पेट्रोल र डिजेल, बगिरहेको पानी, हावा र सूर्य सबै ऊर्जाका स्रोत हुन्।

केही स्रोत प्रयोग गरिसकेपछि प्रकृतिले छोटो समयमै फेरि बनाउँछ। यस्ता स्रोतलाई नवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ। घाम हरेक बिहान फेरि लाग्छ; वर्षा र हिउँले भरिरहने भएकाले नदी बगिरहन्छन्; गाईवस्तुले हरेक दिन ताजा गोबर दिन्छन्; काटिएका रुखको ठाउँमा नयाँ रुख हुर्कन सक्छन्। सौर ऊर्जा, वायु ऊर्जा, जलविद्युत्, बायोग्यास (गोबरग्यास) र दाउरा नवीकरणीय हुन्। यी नसकिने भएकाले यिनको प्रयोग सकेसम्म बढी गर्नुपर्छ।

अरू केही स्रोत बन्न लाखौँ वर्ष लाग्छ। एक पटक सकिएपछि हाम्रो जीवनकालभित्र प्रकृतिले यिनलाई फेरि बनाउन सक्दैन। यस्ता स्रोतलाई अनवीकरणीय ऊर्जाका स्रोत भनिन्छ। यिनलाई जति धेरै प्रयोग गरिन्छ, उति थोरै बाँकी रहन्छन् र एक दिन सकिन पनि सक्छन्। कोइला, पेट्रोल, डिजेल, मटितेल, एलपी ग्यास र प्राकृतिक ग्यास अनवीकरणीय हुन्। खानीबाट निकालिने युरेनियम नामको दुर्लभ धातुबाट पाइने परमाणु ऊर्जा पनि अनवीकरणीय हो।

केही स्रोत आफैँ छुट्याएर हेर्नुहोस्।

जीवावशेष इन्धन

हिजोआज धेरैजसो सवारी साधन डिजेल वा पेट्रोलबाट चल्छन्। कोइला बालेर निस्कने तापले रेल र कारखानाका मेसिन चलाउन सकिन्छ। पेट्रोल, डिजेल, मटितेल र कोइला कसरी बने होलान्?

धेरै धेरै पहिले जमिनमा दलदले ठाउँका ठुला ठुला जङ्गल थिए र समुद्रमा साना साना जीव (बालुवाको कणभन्दा पनि साना प्लाङ्क्टन) भरिएका थिए। यी मरेपछि हिलो र बालुवाका बाक्ला तहमुनि पुरिए। पृथ्वीको सतहमा परिवर्तन हुँदै जाँदा यी तह झन् झन् गहिराइमा पुगे। लाखौँ वर्षसम्म जमिनमुनि ठुलो चाप (थिचाइ) र ताप परेकाले यिनमा बिस्तारै परिवर्तन भयो:

• दलदले जङ्गलका पुरिएका बिरुवा कोइला बने;
• पुरिएका साना समुद्री जीव र बिरुवा खनिज तेल (कच्चा तेल; यसलाई पेट्रोलियम पनि भनिन्छ) र प्राकृतिक ग्यास बने।

धेरै पहिले बाँचेका जीवका अवशेषलाई जीवावशेष भनिन्छ। यिनैबाट बनेका कोइला, खनिज तेल र प्राकृतिक ग्यासलाई जीवावशेष इन्धन भनिन्छ। पेट्रोल, डिजेल, मटितेल र एलपी ग्यास सबै खनिज तेलबाटै बनाइने भएकाले यी पनि जीवावशेष इन्धन हुन्।

जीवावशेष इन्धनका फाइदा

1. अरू धेरै स्रोतको तुलनामा जीवावशेष इन्धन सजिलै पाइन्छ: जताततै पेट्रोल पम्प र ग्यास डिपो छन्।
2. यसलाई ट्याङ्कर, पाइप र सिलिन्डरमा राखेर एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा सजिलै ढुवानी गर्न सकिन्छ।
3. यो बहुउपयोगी छ। यसबाट सवारी साधन, जेनेरेटर र कारखाना चलाइन्छ र खाना पनि पकाइन्छ।
4. बाल्दा धेरै ताप दिने भएकाले उद्योग र कारखानामा यसको प्रयोग धेरै हुन्छ।

जीवावशेष इन्धनका बेफाइदा

1. यसको प्रयोग छिटो छिटो भइरहेको छ, तर प्रकृतिले समयमै नयाँ बनाउन सक्दैन। एक दिन यो सकिन सक्छ।
2. यसलाई बाल्दा वातावरण प्रदूषित हुन्छ। यसको धुवाँमा हानिकारक ग्यास र मोसो हुन्छन्। यिनले हावा फोहोर पार्छन् र श्वासप्रश्वाससम्बन्धी रोग लगाउँछन्। यसबाट निस्कने कार्बनडाइअक्साइड ग्यासले ताप थुनेर पूरै पृथ्वीलाई तताउँछ।

वैकल्पिक ऊर्जा

अनवीकरणीय इन्धनको खपत घटाउन तिनको सट्टा प्रयोग गरिने ऊर्जाका स्रोतलाई वैकल्पिक ऊर्जा भनिन्छ। नेपालमा जलविद्युत्, सौर ऊर्जा र गोबरग्यास (बायोग्यास) मुख्य वैकल्पिक स्रोत हुन्।

• जलविद्युत्। नेपालका नदी हिमालबाट तीव्र गतिमा तल झर्छन्। यिनको पानीले टर्बाइन घुमाउँछ र टर्बाइनले जेनेरेटर घुमाएपछि विद्युत् उत्पादन हुन्छ। नेपालको लगभग सबै विद्युत् जलविद्युत् नै हो। वर्षायाममा नेपालले केही विद्युत् भारतलाई बेच्छ पनि।
• गोबरग्यास (बायोग्यास)। नेपाल कृषिप्रधान देश हो। धेरै परिवारले खेतीपाती, दुध र घिउका लागि गाईवस्तु पाल्छन्। यिनको गोबरलाई जमिनमुनिको बन्द ट्याङ्कीमा पानीसँग मिसाइन्छ। हावा नपुग्ने त्यस ट्याङ्कीमा साना जीव (ब्याक्टेरिया) ले गोबर कुहाउँछन् र एक प्रकारको ग्यास निकाल्छन्। निलो र सफा ज्वाला दिएर बल्ने यही ग्यास बायोग्यास हो। यसलाई खाना पकाउन प्रयोग गरिन्छ। बाँकी रहेको लेदो खेतका लागि राम्रो मल हो।
• सौर ऊर्जा। बिजुलीको लाइन पुर्‍याउन गाह्रो हुने विकट पहाडी ठाउँमा सोलार प्यानलबाट घरका बत्ती, रेडियो र मोबाइल चार्जरका लागि विद्युत् पाइन्छ। सहरमा घरका छानामा राखिएका सोलार वाटर हिटरले नुहाउने पानी तताउँछन्।

नेपालको भूबनोट र जीवनशैली हेर्दा गाउँका लागि सौर ऊर्जा र गोबरग्यास उत्तम वैकल्पिक स्रोतमध्येका हुन् भने पूरै देशका लागि जलविद्युत्। यी स्रोतको प्रयोग बढाउन नेपाल सरकारले बायोग्यास प्लान्ट बनाउन र सोलार प्यानल जडान गर्न अनुदान दिन्छ, अर्थात् खर्चको केही भाग सरकारले बेहोर्छ।

जैविक इन्धन र जियोथर्मल ऊर्जा

लाखौँ वर्षअघि होइन, हालसालै जीवित रहेका वस्तुबाट बनेका इन्धनलाई जैविक इन्धन भनिन्छ। दाउरा, सुकाएको गुइँठो, बायोग्यास र बिरुवाका बिउ पेलेर निकालिएको तेल जैविक इन्धन हुन्। नयाँ बिरुवा उम्रने र जनावरले नयाँ गोबर दिने भएकाले यी नवीकरणीय हुन्।

पृथ्वीको भित्री भाग निकै तातो छ। कतिपय ठाउँमा यो ताप सतहसम्म आइपुग्छ र जमिनमुनिको पानीलाई तताउँछ। पृथ्वीभित्रबाट आउने ताप ऊर्जालाई जियोथर्मल ऊर्जा (भूतापीय ऊर्जा) भनिन्छ (“जियो” भनेको पृथ्वी र “थर्मल” भनेको ताप हो)। नेपालमा धेरै ठाउँमा तातोपानीका मुहान छन्, जस्तै म्याग्दी र सिन्धुपाल्चोकको तातोपानी। यहाँ मानिसहरू प्राकृतिक रूपमा तातो पानीमा नुहाउँछन्। आइसल्यान्डजस्ता देशले जियोथर्मल तापबाट विद्युत् उत्पादन गर्छन् र घर न्यानो पार्छन्। यो नवीकरणीय स्रोत हो।

ऊर्जा बचत गर्ने उपाय

विश्वभरि नै मानिसहरूले हरेक वर्ष झन् झन् धेरै जीवावशेष इन्धन प्रयोग गरिरहेका छन्। अनवीकरणीय स्रोत यसै गरी छिटो छिटो प्रयोग गरिरहे निकट भविष्यमा सबैलाई पुग्ने ऊर्जा रहँदैन। अनवीकरणीय ऊर्जाको अत्यधिक प्रयोगले गर्दा हुने ऊर्जाको अभावलाई ऊर्जा सङ्कट भनिन्छ।

ऊर्जा सङ्कट आउन नदिन ऊर्जाको बचत गर्नुपर्छ। ऊर्जालाई खेर नफाली होसियारी र बुद्धिमानीपूर्वक प्रयोग गर्नुलाई ऊर्जाको बचत भनिन्छ। ऊर्जाको मितव्ययी प्रयोग नै ऊर्जाको बचत हो।

नेपालमा ऊर्जा सङ्कट घटाउन यी उपाय अपनाउन सकिन्छ:

1. आवश्यक नभएका बेला ऊर्जा प्रयोग नगर्ने: कोठाबाट निस्कँदा बत्ती, पङ्खा र टिभी बन्द गर्ने।
2. नेपाल कृषिप्रधान देश भएकाले विशेष गरी विकट गाउँमा धेरै गोबरग्यास प्लान्ट बनाउने।
3. जलविद्युत्को उत्पादन बढाउने र यसलाई खाना पकाउन, विद्युतीय सवारी साधन चलाउन तथा अन्य काममा प्रयोग गर्ने।
4. सोलार प्यानलबाट उत्पादन हुने विद्युत्लाई विभिन्न काममा प्रयोग गर्ने।
5. खनिज तेल, कोइला र प्राकृतिक ग्यासको सट्टा वैकल्पिक ऊर्जाका स्रोत प्रयोग गर्ने।
6. ऊर्जा बचत गर्ने उपायबारे मानिसलाई सिकाउन जनचेतना कार्यक्रम चलाउने।

अन्न र लुगा सुकाउन तथा खाना पकाउन केको आवश्यकता पर्छ? तापको। ताप कहाँबाट आउँछ?

सूर्य तापको मुख्य स्रोत हो। सूर्यको तापले लुगा, दाउरा र गुन्द्रीमा फिँजाएको अन्न सुक्छन्, जाडोमा घाम तापेर न्यानो हुन्छ र समुद्रको पानी सुकेर नुन बाँकी रहन्छ। दाउरा र जीवावशेष इन्धन बालेर तथा विद्युतीय हिटरबाट पनि ताप पाइन्छ।

हामीलाई तातोपनाको अनुभव गराउने एक प्रकारको ऊर्जालाई ताप भनिन्छ। अरू सबै ऊर्जाझैँ तापलाई पनि जुल (J) मा नापिन्छ। तापको एस.आई. एकाइ जुल हो। कुनै वस्तुलाई ताप दिँदा त्यसको तापक्रम बढ्छ।

तापक्रम

टेबुलमा तीनओटा गिलास छन्। एउटामा मनतातो पानी, अर्कोमा धाराको पानी र तेस्रोमा धेरै चिसो पानी छ। छोएर मात्र कुन गिलासमा कस्तो पानी छ भनेर छुट्याउन सकिन्छ? सजिलै सकिन्छ।

अब तीनओटा गिलासमा मनतातो पानी, अलि बढी तातो पानी र भर्खरै उमालेको पानी छ भने के होला? तीनओटै तातो लाग्छन्। छोएर मात्र यिनलाई क्रमैसँग मिलाउन गाह्रो हुन्छ, तर यिनको तातोपनाको मात्रा भने फरक फरक हुन्छ।

कुनै वस्तुको तातोपना वा चिसोपनाको मात्रालाई त्यस वस्तुको तापक्रम भनिन्छ। तातोपना बढी भएको पानीको तापक्रम पनि बढी हुन्छ।

तातो पानी किन तातो हुन्छ? अरू सबै वस्तुझैँ पानी पनि आँखाले देख्नै नसकिने साना साना अणु मिलेर बनेको हुन्छ। यी अणु कहिल्यै स्थिर रहँदैनन्: सधैँ हल्लिरहन्छन् र यताउता चलिरहन्छन्। तातो पानीमा यिनको चाल छिटो हुन्छ भने चिसो पानीमा ढिलो। अणुहरू औसतमा कति छिटो चलिरहेका छन् भन्ने कुरा तापक्रमले जनाउँछ।

थर्मोमिटर

जरो आउँदा थर्मोमिटरले शरीरको तापक्रम नापिन्छ। कुनै वस्तुको तातोपना वा चिसोपनाको मात्रा नाप्ने उपकरणलाई थर्मोमिटर भनिन्छ। थर्मोमिटर विभिन्न किसिमका हुन्छन्:

• क्लिनिकल थर्मोमिटरले मानिसको शरीरको तापक्रम नाप्छ। जीवित मानिसको शरीर योभन्दा धेरै तातो वा चिसो कहिल्यै नहुने भएकाले यसमा करिब 35 °C देखि 42 °C सम्म मात्र नाप्न सकिन्छ। यसको बल्बभन्दा ठिक माथि सानो मोड हुन्छ। यो मोडले तरल पदार्थलाई फेरि तल झर्न दिँदैन। त्यसैले मुखबाट निकालेपछि पनि डाक्टरले तापक्रम पढ्न सक्नुहुन्छ।
• डिजिटल थर्मोमिटरले सानो पर्दामा अङ्कमा तापक्रम देखाउँछ। यो काँचको क्लिनिकल थर्मोमिटरभन्दा सुरक्षित (फुट्ने काँच र विषालु पारो नहुने) र छिटो तथा सजिलैसँग शुद्ध पढ्न सकिने भएकाले आजकल क्लिनिकल थर्मोमिटरको सट्टा यसैको प्रयोग गरिन्छ।
• प्रयोगशाला थर्मोमिटरले प्रयोगशालामा पानी, बरफ वा घोलजस्ता अरू पदार्थको तापक्रम नाप्छ। यसमा प्रायः −10 °C देखि 110 °C सम्म नाप्न सकिन्छ।

प्रयोगशाला थर्मोमिटर

प्रयोगशाला थर्मोमिटर काँचको लामो र पातलो बेलनाकार नली हो।

• यसको एउटा छेउमा बल्ब हुन्छ। बल्बको भित्ता पातलो काँचको हुने भएकाले ताप यसभित्र छिटो पस्छ।
• बल्ब स्टेमसँग जोडिएको हुन्छ। स्टेमको बिचबाट कपालभन्दा पनि मसिनो प्वाल गएको हुन्छ। यसलाई क्यापिलरी ट्युब (केशनली) भनिन्छ। यो बल्बदेखि स्टेमको अर्को छेउसम्मै पुगेको हुन्छ।
• क्यापिलरी ट्युबको वरिपरि बाक्लो काँच हुन्छ। यसले थर्मोमिटरलाई बलियो बनाउँछ र आवर्धक लेन्सले जस्तै तरल पदार्थको पातलो धर्सोलाई चौडा देखाउँछ।
• बल्बमा पारो (चाँदीजस्तो टल्कने तरल धातु) वा अल्कोहल (रातो वा निलो रङ हालिएको) भरिएको हुन्छ।
• स्टेममा डिग्री सेल्सियसको स्केल अङ्कित हुन्छ।

यसले कसरी काम गर्छ? कुनै पदार्थको तापक्रम नाप्न थर्मोमिटरको बल्बलाई त्यस पदार्थभित्र राखिन्छ वा त्यसमा छुवाइन्छ। पदार्थ थर्मोमिटरभन्दा तातो भए बल्बभित्र ताप पस्छ र तरल पदार्थ फुक्छ (बढी ठाउँ ओगट्छ)। क्यापिलरी ट्युबबाहेक अरू कतै जाने ठाउँ नभएकाले यो माथि चढ्छ र यसको सतह बढ्छ। पदार्थ चिसो भए तरल पदार्थ खुम्चिन्छ (कम ठाउँ ओगट्छ) र सतह झर्छ। स्केलमा सतह जहाँ रोकिन्छ, त्यहीँको अङ्कले तापक्रम जनाउँछ।

ट्युब निकै साँघुरो भएकाले तरल पदार्थको आयतनमा सानो परिवर्तन हुँदा पनि यसको उचाइमा ठुलो फरक पर्छ। त्यसैले थर्मोमिटरले तापक्रमको सानो परिवर्तन पनि देखाउन सक्छ।

तापक्रमका एकाइ

अहिले वरपरको तापक्रम कति होला? पहिले अनुमान गरेर अनि थर्मोमिटर वा मौसमसम्बन्धी एपमा हेरेर जाँच्न सकिन्छ।

जरो आउँदा कति बढेको छ भनेर शरीरको तापक्रम नापिन्छ। नेपालमा शरीरको तापक्रम प्रायः डिग्री फरेनहाइट (°F) मा नापिन्छ। स्वस्थ मानिसको शरीरको सामान्य तापक्रम करिब 98.6 °F हुन्छ। जरो आउँदा तापक्रम यसभन्दा माथि पुग्छ।

तापक्रमलाई डिग्री सेल्सियस (°C) मा पनि नापिन्छ। मौसमको समाचार र विज्ञान कक्षामा यही एकाइ प्रयोग हुन्छ। °C र °F दुवै धेरै चलनचल्तीमा भए तापनि तापक्रमको SI एकाइ केल्भिन (K) हो।

तापक्रमका फरक स्केलबिचको सम्बन्ध

तापले पदार्थको अवस्था बदल्न सक्छ: ठोसलाई तरलमा र तरललाई ग्यासमा।

• ठोस पदार्थ तरलमा बदलिने निश्चित तापक्रमलाई त्यसको पग्लने विन्दु भनिन्छ। समुद्र सतहमा बरफ 0 °C मा पग्लन्छ। त्यसैले बरफको पग्लने विन्दु 0 °C हो।
• तरल पदार्थ ग्यासमा बदलिने (उम्लने) निश्चित तापक्रमलाई त्यसको उम्लने विन्दु भनिन्छ। समुद्र सतहमा पानी 100 °C मा उम्लन्छ। त्यसैले पानीको उम्लने विन्दु 100 °C हो।

यी दुई तापक्रम जहाँ पनि सजिलै प्राप्त गर्न सकिने भएकाले हरेक थर्मोमिटरमा अङ्क लगाउन यिनैको प्रयोग गरिन्छ। यिनलाई स्थिर विन्दु भनिन्छ। तीनओटा स्केल, सेल्सियस, फरेनहाइट र केल्भिनमा यी विन्दु यस्ता छन्:

स्केल	सेल्सियस	फरेनहाइट	केल्भिन
बरफको पग्लने विन्दु (तल्लो स्थिर विन्दु)	0 °C	32 °F	273 K
पानीको उम्लने विन्दु (माथिल्लो स्थिर विन्दु)	100 °C	212 °F	373 K

दुई स्थिर विन्दुका बिचमा सेल्सियस स्केलमा 100 बराबर भाग (100 − 0), फरेनहाइट स्केलमा 180 (212 − 32) र केल्भिन स्केलमा 100 (373 − 273) भाग हुन्छन्। त्यसैले पग्लिरहेको बरफ र उम्लिरहेको पानीको ठिक बिचको तापक्रम हरेक स्केलमा पनि ठिक बिचमै पर्छ। यसैबाट एउटा स्केलको तापक्रमलाई अर्को स्केलमा बदल्ने सूत्र बन्छ:

$$\frac{C - 0}{100 - 0} = \frac{F - 32}{212 - 32} = \frac{K - 273}{373 - 273}$$

अर्थात्,

$$\frac{C - 0}{100} = \frac{F - 32}{180} = \frac{K - 273}{100}$$

यहाँ C, F र K तीनओटा स्केलमा लेखिएको एउटै तापक्रम हो। सेल्सियसलाई फरेनहाइटमा बदल्न पहिलो दुई भाग प्रयोग गरिन्छ: $\frac{C - 0}{100} = \frac{F - 32}{180}$। सेल्सियस र केल्भिनबिच बदल्न पहिलो र अन्तिम भाग प्रयोग गरिन्छ।

गणितीय समस्या

सेल्सियस र केल्भिन दुवै स्केलमा स्थिर विन्दुका बिच 100 भाग हुने भएकाले एक केल्भिन र एक डिग्री सेल्सियस बराबर हुन्छन्। यसबाट दुईओटा छोटा तरिका पाइन्छन्:

• केल्भिन = सेल्सियस + 273 र सेल्सियस = केल्भिन − 273;
• फरेनहाइट = सेल्सियस × 9 ÷ 5 + 32 (किनकि 180 ÷ 100 = 9 ÷ 5)।

ताप र तापक्रमबिचको सम्बन्ध

तातो चिया केही बेरपछि किन सेलाउँछ? जाडोमा धाराको पानी किन यति चिसो लाग्छ?

तातो चियाको तापक्रम वरपरको हावाको भन्दा बढी हुन्छ। चुलोमा उम्लँदा यसले ताप लिएको थियो। टेबुलमा राखेपछि यसले वरपरको चिसो हावा र कपलाई ताप दिन्छ। त्यसैले चियामा भएको ताप घट्छ र यसको तापक्रम झर्छ। कोठाको तापक्रममा नपुगुन्जेल चिया सेलाइरहन्छ।

यसबाट तापसम्बन्धी सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण नियम थाहा हुन्छ:

ताप सधैँ तातो वस्तु (बढी तापक्रम) बाट चिसो वस्तु (कम तापक्रम) तर्फ सर्छ; आफैँ उल्टो दिशामा कहिल्यै सर्दैन। वस्तुले ताप पाउँदा यसको तापक्रम बढ्छ र ताप गुमाउँदा घट्छ।

जाडोमा हावा चिसो हुन्छ र पाइप तथा इनारको पानी पनि सेलाएर त्यही कम तापक्रममा पुग्छ। हाम्रो शरीर भने करिब 37 °C मै रहन्छ। चिसो पानी छुँदा हातबाट पानीतर्फ ताप सर्छ र छालाले छिटो ताप गुमाउँछ। ताप गुमाएको यही अनुभवलाई हामी “चिसो” भन्छौँ।

ताप	तापक्रम
ऊर्जाको एउटा रूप हो	तातोपना वा चिसोपनाको मात्रा हो
तातो वस्तुबाट चिसो वस्तुतर्फ सर्छ	ताप कतातिर सर्छ भन्ने जनाउँछ
SI एकाइ: जुल (J)	SI एकाइ: केल्भिन (K)
क्यालोरिमिटरले नापिन्छ (माथिल्ला कक्षामा पढिन्छ)	थर्मोमिटरले नापिन्छ
पदार्थको परिमाणमा भर पर्छ (धेरै पानीमा धेरै ताप हुन्छ)	पदार्थको परिमाणमा भर पर्दैन: उम्लिरहेको एक कप र एक बाल्टिन पानी दुवैको तापक्रम 100 °C हुन्छ

ऊर्जा एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा दुई तरिकाले पुग्छ।

1. कुनै वस्तु आफैँ गएर ऊर्जा बोकेर लैजान्छ। बन्दुकबाट छुटेको गोली वा आँपको रुखमा हानेको ढुङ्गाले आफ्नो ऊर्जा आफूसँगै लैजान्छ।
2. ऊर्जा जान्छ, तर पदार्थ आफ्नै ठाउँमा रहन्छ। तरङ्गमा यस्तो हुन्छ।

शान्त पोखरीको बिचमा एउटा ढुङ्गा फाल्दा ढुङ्गा खसेको ठाउँको पानी ढुङ्गाको ऊर्जाले तलमाथि हल्लिन थाल्छ। यो हलचल गोलो घेराका रूपमा पोखरीको किनारतर्फ फैलिन्छ: यही तरङ्ग हो। पानीमा तैरिरहेको पात आफ्नै ठाउँमा तलमाथि मात्र हल्लिन्छ, किनारसम्म जाँदैन। पानी पनि किनारतर्फ बग्दैन। बाहिरतर्फ ऊर्जा मात्र जान्छ: लहर किनारमा पुगेपछि त्यहाँको घाँस हल्लिएबाट यो थाहा हुन्छ।

त्यसैले पदार्थलाई साथमा नबोकी ऊर्जालाई एक ठाउँबाट अर्को ठाउँमा पुर्‍याउने हलचललाई तरङ्ग भनिन्छ।

तरङ्गका प्रकार

केही तरङ्गलाई जानका लागि कुनै पदार्थ चाहिन्छ, केहीलाई चाहिँदैन। तरङ्ग जुन पदार्थ (हावा, पानी, डोरी, जमिन) हुँदै जान्छ, त्यसलाई त्यस तरङ्गको माध्यम भनिन्छ। माध्यम चाहिने वा नचाहिने आधारमा तरङ्ग दुई प्रकारका हुन्छन्।

• प्रसारण हुन माध्यम चाहिने तरङ्गलाई यान्त्रिक तरङ्ग भनिन्छ। पानीका लहर, डोरीको तरङ्ग र ध्वनि यान्त्रिक तरङ्ग हुन्। खाली ठाउँ (शून्य स्थान) मा कम्पन गर्ने केही पनि नहुने भएकाले त्यहाँ ध्वनि जान सक्दैन।
• कुनै माध्यमविना, खाली ठाउँमा पनि जान सक्ने तरङ्गलाई विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग भनिन्छ। प्रकाश, एक्सरे र रेडियो तरङ्ग विद्युत् चुम्बकीय तरङ्ग हुन्। यसैले सूर्यको प्रकाश 15 करोड km खाली ठाउँ पार गरेर हामीसम्म आइपुग्छ।

यान्त्रिक तरङ्ग पनि दुई प्रकारका हुन्छन्: ट्रान्सभर्स तरङ्ग (अनुप्रस्थ तरङ्ग) र लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग (अनुदैर्ध्य तरङ्ग)।

ट्रान्सभर्स तरङ्ग

माध्यमका कणहरू तरङ्ग जाने दिशासँग समकोण (लम्ब) हुने गरी कम्पन (यता र उता चल्ने) गर्ने तरङ्गलाई ट्रान्सभर्स तरङ्ग भनिन्छ।

डोरीमा तरङ्ग डोरीको लम्बाइतिर जान्छ, तर डोरीको हरेक भाग त्यससँग समकोण बनाउँदै तलमाथि हुन्छ। यो ट्रान्सभर्स तरङ्ग हो। पानीका लहरलाई पनि ट्रान्सभर्स तरङ्ग नै मानिन्छ। माध्यम नचाहिए पनि प्रकाश र रेडियो तरङ्ग पनि ट्रान्सभर्स तरङ्ग हुन्। ट्रान्सभर्स तरङ्गमा अग्ला भाग, क्रेस्ट (शिखर) र होचा भाग, ट्रफ हुन्छन्। तरङ्गको बिचको (विश्राम) स्थितिभन्दा सबैभन्दा माथि उठेको भाग क्रेस्ट हो र सबैभन्दा तल दबिएको भाग ट्रफ।

लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग

माध्यमका कणहरू तरङ्ग जाने दिशामै अगाडि-पछाडि कम्पन गर्ने तरङ्गलाई लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग भनिन्छ। ध्वनि लङ्गिच्युडिनल तरङ्ग हो।

हावामा ध्वनि जाँदा हावाका अणुले पनि स्लिङ्कीका रिङले जस्तै गर्छन्। हावाका अणुहरू नजिक नजिक खाँदिएको क्षेत्र कम्प्रेसन (C) हो र टाढा टाढा भएको क्षेत्र रेयरफेक्सन (R) हो। हावाका अणु दायाँबायाँ कम्पन गर्छन् र ध्वनि ऊर्जा पनि बायाँबाट दायाँ, त्यही दिशामा जान्छ। एउटा कम्प्रेसन र एउटा रेयरफेक्सन मिलेर ध्वनिको एउटा पूर्ण तरङ्ग बन्छ।

तरङ्गसँग सम्बन्धित केही पदहरू

तरङ्गको वर्णन गर्न यी शब्द प्रयोग गरिन्छ। यिनलाई चित्र 7.10 को डोरीको तरङ्गमा र तलको तरङ्ग मेसिनमा पनि देख्न सकिन्छ।

• मध्यस्थिति (विश्राम स्थिति): तरङ्ग नहुँदा माध्यमका कण रहने बिचको रेखा।
• क्रेस्ट: माध्यमका कणहरू मध्यस्थितिबाट सबैभन्दा बढी माथितिर विस्थापित (सरेका) तरङ्गको भाग: उठेको भागको टुप्पो।
• ट्रफ: माध्यमका कणहरू मध्यस्थितिबाट सबैभन्दा बढी तलतिर विस्थापित तरङ्गको भाग: गहिरिएको भागको पिँध।
• एम्प्लिच्युड: कम्पन गर्ने कणको मध्यस्थितिबाट अधिकतम विस्थापन: बिचको रेखाबाट क्रेस्टको उचाइ (वा ट्रफको गहिराइ)। यसको सङ्केत a (कतिपय पुस्तकमा A) र SI एकाइ मिटर (m) हो। एम्प्लिच्युड ठुलो हुनु भनेको ऊर्जा बढी हुनु हो: चर्को ध्वनि वा अग्लो लहर।
• तरङ्ग लम्बाइ: छेउछाउका दुई क्रेस्ट वा छेउछाउका दुई ट्रफबिचको दुरी। यसको सङ्केत ग्रिक अक्षर λ (ल्याम्ब्डा) र SI एकाइ मिटर (m) हो। ध्वनि तरङ्गमा यो एउटा कम्प्रेसनदेखि अर्को कम्प्रेसनसम्मको दुरी हो।
• पूर्ण तरङ्ग: एउटा क्रेस्ट र एउटा ट्रफ (वा एउटा कम्प्रेसन र एउटा रेयरफेक्सन) मिलेर एउटा पूर्ण तरङ्ग बन्छ। यसलाई एउटा चक्र पनि भनिन्छ। यसको लम्बाइ एक तरङ्ग लम्बाइ हुन्छ।
• आवृत्ति: एक सेकेन्डमा बन्ने पूर्ण तरङ्ग (वा पूर्ण कम्पन) को सङ्ख्या। यसको सङ्केत f र SI एकाइ हर्ज (Hz) हो। हरेक सेकेन्डमा 5 ओटा पूर्ण तरङ्ग बन्ने तरङ्गको आवृत्ति 5 Hz हुन्छ।
• तरङ्गको वेग (तरङ्गको गति): तरङ्गले एक सेकेन्डमा पार गर्ने दुरी। यसको सङ्केत v र SI एकाइ मिटर प्रतिसेकेन्ड (m/s) हो।

हरेक सेकेन्डमा f ओटा पूर्ण तरङ्ग अगाडि जान्छन् र हरेकको लम्बाइ एक तरङ्ग लम्बाइ हुन्छ। त्यसैले एक सेकेन्डमा तरङ्गले f × λ मिटर दुरी पार गर्छ:

$$\text{वेग } (v) = \text{तरङ्ग लम्बाइ } (\lambda) \times \text{आवृत्ति } (f)$$

विभिन्न माध्यममा ध्वनिको वेग

ध्वनिलाई माध्यम चाहिन्छ, तर यो ठोस, तरल र ग्यास सबैमा जान सक्छ। हरेक माध्यममा यसको वेग फरक हुन्छ। ठोसका कणहरू एकअर्काको नजिक खाँदिएर रहने र कम्पनलाई छिटो अगाडि सार्ने भएकाले ध्वनि ठोसमा सबैभन्दा छिटो, तरलमा त्योभन्दा ढिलो र ग्यासमा सबैभन्दा ढिलो जान्छ।

माध्यम	ध्वनिको वेग (लगभग)
हावा (20 °C मा)	340 m/s
पानी	1,500 m/s
स्टिल	5,000 m/s वा बढी

वरपरका वस्तु देख्न केको आवश्यकता पर्छ? अँध्यारो रातमा टर्च वा प्रकाशको अरू कुनै स्रोतविना केही देख्न सकिन्छ? सकिँदैन। वस्तु देख्न प्रकाश चाहिन्छ।

दिउँसो घामको प्रकाशले गर्दा वस्तु देखिन्छन्। राति बिजुलीको बल्ब, मैनबत्ती, दियो वा टर्चजस्ता प्रकाशका अरू स्रोत चाहिन्छन्। सूर्य, आगोको ज्वाला र बलिरहेको बल्बजस्ता आफ्नै प्रकाश दिने वस्तुलाई दीप्त वस्तु भनिन्छ।

किताब वा रुखजस्ता धेरैजसो वस्तुको आफ्नै प्रकाश हुँदैन। स्रोतबाट आएको प्रकाश तिनमा परेर हाम्रो आँखातिर फर्किने भएकाले ती देखिन्छन्। कुनै वस्तुबाट आएको वा त्यसले फर्काएको प्रकाश आँखाको पछाडिको भाग रेटिनामा पर्दा त्यहाँ आकृति बन्छ र हामी त्यो वस्तु देख्छौँ। यस खण्डमा कुनै सतहमा ठोक्किएर प्रकाश कसरी फर्किन्छ, अर्थात् प्रकाशको परावर्तनबारे पढिन्छ।

ऐनामा प्रकाश पर्दा यो फर्किन्छ। वास्तवमा चिल्लो होस् वा खस्रो, हरेक अपारदर्शक वस्तुको (प्रकाश छिर्न नसक्ने वस्तुको) सतहबाट प्रकाश फर्किन्छ।

प्रकाशको परावर्तन

कुनै सतहमा ठोक्किएर प्रकाश फर्किने प्रक्रियालाई प्रकाशको परावर्तन भनिन्छ। चिल्लो र खस्रो दुवै सतहबाट प्रकाशको परावर्तन हुन्छ।

नियमित परावर्तन

प्रकाशका समानान्तर किरणहरू चिल्लो र समतल सतहमा पर्दा परावर्तित किरणहरू पनि एकआपसमा समानान्तर नै हुन्छन्। यसलाई नियमित परावर्तन भनिन्छ। ऐना, मोबाइलको स्क्रिन, टल्काइएको धातुको पाता र स्थिर पानीको सतहमा यस्तो परावर्तन हुन्छ। नियमित परावर्तनले आकृति बनाउँछ: यसैले गर्दा ऐनामा आफ्नो अनुहार देखिन्छ र फेवातालजस्तो स्थिर तालमा हिमाल उल्टो देखिन्छ।

अनियमित परावर्तन

समानान्तर किरणहरू खस्रो वा होचोअग्लो सतहमा पर्दा परावर्तित किरणहरू विभिन्न दिशामा छरिन्छन्। यसलाई अनियमित परावर्तन भनिन्छ। काठ, घरको भित्ता, बोटबिरुवाका पात, कागज, कपडा र हाम्रो वरपरका झन्डै सबै वस्तुबाट यस्तो परावर्तन हुन्छ।

परावर्तित किरणहरू सबै दिशामा जाने भएकाले अनियमित परावर्तनबाट आकृति बन्दैन। तर यसको उपयोगिता यहीँ छ: हामी जहाँ उभिए पनि छरिएका किरण हाम्रो आँखासम्म आइपुग्छन्। अनियमित परावर्तनले गर्दा नै वरपरका वस्तु देखिन्छन्।

प्रकाशको परावर्तनसँग सम्बन्धित केही पदहरू

चित्र 7.15 मा समतल (चेप्टो) ऐना XY ले परावर्तन गरेको प्रकाशको किरण देखाइएको छ।

• आपतित किरण: स्रोतबाट आएर कुनै सतहमा ठोक्किने प्रकाशको किरण। चित्रमा IO आपतित किरण हो। यसको वाण चिह्नले प्रकाश I बाट O तर्फ गएको जनाउँछ।
• आपतन विन्दु: आपतित किरण सतहमा ठोक्किने विन्दु: O।
• परावर्तित किरण: सतहमा ठोक्किएर फर्किने प्रकाशको किरण। OR परावर्तित किरण हो। यसको वाण चिह्नले प्रकाश O बाट R तर्फ गएको जनाउँछ।
• नर्मल: आपतन विन्दुमा सतहसँग लम्ब (90° को कोण) बनाउने गरी खिचिएको रेखा। ON नर्मल हो; यसले ऐना XY सँग 90° को कोण बनाउँछ।
• आपतित कोण: आपतित किरणले नर्मलसँग बनाउने कोण: ∠ION, यसलाई ∠i ले जनाइन्छ।
• परावर्तित कोण: परावर्तित किरणले नर्मलसँग बनाउने कोण: ∠RON, यसलाई ∠r ले जनाइन्छ।

प्रकाश परावर्तनका नियम

नियमित परावर्तन दुईओटा नियमअनुसार हुन्छ। यिनलाई प्रकाश परावर्तनका नियम भनिन्छ:

1. आपतित कोण सधैँ परावर्तित कोणसँग बराबर हुन्छ (∠i = ∠r)।
2. आपतन विन्दुमा रहेका आपतित किरण, परावर्तित किरण र नर्मल सधैँ एउटै समतलमा पर्छन्।

दोस्रो नियमको अर्थ यस्तो हो: आपतित किरण र नर्मल कागजमा चेप्टो परेर रहेका छन् भने परावर्तित किरण पनि कागजमै चेप्टो परेर रहन्छ; यो कागजबाट माथि उठ्दैन। त्यसैले क्रियाकलाप 7.10 को पूरै चित्र एउटै समतल कागजमा कोर्न सकिएको हो।

समतल ऐनामा बन्ने आकृति

चित्र 7.17 मा समतल ऐनाले आकृति कसरी बनाउँछ भन्ने देखाइएको छ। वस्तुबाट आएका किरण ऐनामा परेर आँखातिर परावर्तन हुन्छन्। आँखालाई ती परावर्तित किरण ऐनाको पछाडिको एउटा विन्दुबाट आएजस्ता लाग्छन् र वस्तु त्यहीँ देखिन्छ: त्यही आकृति हो। किरणहरू र आकृति बन्ने तरिका देखाउने यस्तो चित्रलाई किरण रेखाचित्र भनिन्छ।

समतल ऐनामा बन्ने आकृति:

• अवास्तविक हुन्छ: आकृति देखिने ऐनाको पछाडिको ठाउँसम्म परावर्तित प्रकाश वास्तवमा कहिल्यै पुग्दैन। त्यसैले यसलाई पर्दामा उतार्न सकिँदैन। (प्रकाश साँच्चै पुग्ने र पर्दामा उतार्न सकिने आकृतिलाई वास्तविक आकृति भनिन्छ।)
• सुल्टो हुन्छ (उल्टो हुँदैन);
• वस्तु जत्रै हुन्छ;
• वस्तु ऐनाको अगाडि जति टाढा छ, ऐनाको पछाडि उति नै टाढा हुन्छ;
• दायाँबायाँ उल्टिएको हुन्छ: वस्तुको दायाँ भाग आकृतिमा बायाँतिर र बायाँ भाग दायाँतिर पर्छ। ऐनाअगाडि दाहिने हात उठाउँदा आकृतिले देब्रे हात उठाउँछ।

प्रकाश परावर्तनका केही उपयोगिता

• सूक्ष्मदर्शक यन्त्र: सूक्ष्मदर्शक यन्त्रको स्टेजमुनि रहेको ऐनाले प्रकाशलाई स्लाइड हुँदै माथितिर परावर्तन गर्छ। यसले गर्दा स्लाइडमा राखिएका साना जीव देखिने गरी उज्याला हुन्छन्।
• सवारी साधनका ऐना: बस, कार र मोटरसाइकलका छेउका र पछाडि हेर्ने ऐनाले पछाडिको सडकलाई परावर्तन गर्छन्। त्यसैले चालकले पछाडि नफर्की पछाडिबाट आउने सवारी साधन देख्न सक्छन्। (यी प्रायः बाङ्गा ऐना हुन्छन्; यिनबारे कक्षा 8 मा पढिन्छ।)
• घरमा: कपाल कोर्न, दाह्री खौरन र सानो कोठालाई ठुलो देखाउन ऐनाको प्रयोग गरिन्छ।
• अनियमित परावर्तनले गर्दा वरपरका सबै वस्तु देखिन्छन्।

पेरिस्कोप

लुकेको वा होचो ठाउँबाट कुनै कुराको माथिपट्टि हेर्न प्रकाशको परावर्तन प्रयोग गर्ने उपकरणलाई पेरिस्कोप भनिन्छ। यो दुईओटा समतल ऐना भएको एउटा नली हो। नलीको हरेक छेउमा एउटा ऐना 45° मा राखिएको हुन्छ। दुवै ऐना एकअर्कातिर फर्केका र समानान्तर हुन्छन्। वस्तुबाट आएको प्रकाश माथिको प्वालबाट पसेर माथिको ऐनामा पर्छ र त्यहाँबाट परावर्तन भएर ठिक तलतिर नलीमा झर्छ। तलको ऐनाबाट फेरि परावर्तन भएर यो तलको प्वाल हुँदै आँखामा पर्छ। यसरी आफू होचो ठाउँमा रहेर पनि पर्खाल वा भिडभन्दा माथिका कुरा देख्न सकिन्छ।

पेरिस्कोपको उपयोग

• क.पनडुब्बीले पानीमुनि लुकेरै समुद्रको सतह र वरपरका जहाज हेर्न पेरिस्कोप प्रयोग गर्छ।
• ख.युद्धमा सैनिकहरूले आफ्नो टाउको नदेखाई खाडल वा पर्खालभन्दा माथिबाट शत्रुलाई हेर्न पेरिस्कोप प्रयोग गर्छन्।

7.1 ऊर्जा

1. खाली ठाउँ भर्नुहोस्

दिइएका शब्दमध्ये उपयुक्त शब्द छानी खाली ठाउँ भर्नुहोस्: लाखौँ, नवीकरणीय, कार्बनडाइअक्साइड, वैकल्पिक, बचत, अनवीकरणीय। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)

2. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

3. फरक छुट्याउनुहोस्

4. दिइएका प्रश्नको उत्तर लेख्नुहोस्

5. कारण दिनुहोस्

7.2 ताप र तापक्रम

1. खाली ठाउँ भरेर सारांश तयार गर्नुहोस्

दिइएका शब्दमध्ये उपयुक्त शब्द छानी खाली ठाउँ भर्नुहोस् र पाठको सारांश तयार गरी पढ्नुहोस्: बढ्ने, 100 °C, न्यानोपना, तापक्रम, घट्ने, 0 °C, केल्भिन, थर्मोमिटर, ताप, 37 °C।

2. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

3. दिइएका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्

4. तापक्रमको मान बदल्नुहोस्

5. फरक लेख्नुहोस्

7.3 तरङ्ग

1. खाली ठाउँ भर्नुहोस्

दिइएका शब्दमध्ये मिल्ने शब्द छानी खाली ठाउँ भर्नुहोस्: मिटर, आवृत्ति, माध्यम, हावा, कम्पन, ठोस। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)

2. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

3. फरक छुट्याउनुहोस्

4. दिइएका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्

5. कारण लेख्नुहोस्

7.4 प्रकाश

1. खाली ठाउँ भर्नुहोस्

दिइएका शब्दमध्ये मिल्ने शब्द छानी खाली ठाउँ भर्नुहोस्: नियम, परावर्तन, बराबर, समानान्तर, लम्ब, आवर्तन। (एउटा शब्द प्रयोग हुँदैन।)

2. सही विकल्प छनोट गर्नुहोस्

3. फरक छुट्याउनुहोस्

4. दिइएका प्रश्नको उत्तर दिनुहोस्