विशिष्ट ऊर्जा

Specific energy
सामान्य प्रतीक	$e$
Si   इकाई	J/kg
अन्य इकाइयां	kcal/g, W⋅h/kg, kW⋅h/kg, Btu/lb
SI आधार इकाइयाँ में	m2/s2
गहन?	Yes
अन्य मात्राओं से व्युत्पत्तियां	$e=E/m$
आयाम

विशिष्ट ऊर्जा या द्रव्यमान ऊर्जा प्रति इकाई द्रव्यमान ऊर्जा है। इसे कभी-कभी ग्रेविमीट्रिक ऊर्जा घनत्व भी कहा जाता है, जिसे ऊर्जा घनत्व के साथ भ्रमित नहीं होना है, जिसे ऊर्जा प्रति इकाई आयतन के रूप में परिभाषित किया गया है। इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, संग्रहीत गर्मी और विशिष्ट आंतरिक ऊर्जा, विशिष्ट तापीय धारिता, विशिष्ट गिब्स मुक्त ऊर्जा, और विशिष्ट हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा जैसे पदार्थों के अन्य थर्मोडायनामिक गुणों को मापने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग पिंड की गतिज ऊर्जा या संभावित ऊर्जा के लिए भी किया जा सकता है। विशिष्ट ऊर्जा गहन गुण है, जबकि ऊर्जा और द्रव्यमान व्यापक गुण हैं।

विशिष्ट ऊर्जा के लिए इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली जूल प्रति किलोग्राम (J/kg) है। कुछ संदर्भों में अभी भी उपयोग में आने वाली अन्य इकाइयां किलोकैलोरी प्रति ग्राम (कैल/जी या किलो कैलोरी/जी) हैं, अधिकतम रूप से भोजन से संबंधित विषयों में, बैटरी के क्षेत्र में प्रति किलोग्राम वाट घंटे,और इंपीरियल यूनिट बीटीयू प्रति पाउंड (द्रव्यमान) (बीटीयू/एलबी), कुछ अभियांत्रिकी और अनुप्रयुक्त तकनीकी क्षेत्रों में। विशिष्ट ऊर्जा की अवधारणा से संबंधित है, लेकिन रसायन विज्ञान में मोलर ऊर्जा की धारणा से विपरीत है, जो किसी पदार्थ की प्रति तिल ऊर्जा है, जो जूल प्रति तिल जैसी इकाइयों का उपयोग करती है, लेकिन अभी भी व्यापक रूप से प्रति मोल कैलोरी उपयोग करती है। .

कुछ गैर-एसआई रूपांतरणों की तालिका

निम्न तालिका कुछ गैर-एसआई इकाइयों के जे/किग्रा में रूपांतरण के कारकों को दर्शाती है:

Unit	SI equivalent
kcal/g	4.184 MJ/kg
Wh/kg	3.6 kJ/kg
kWh/kg	3.6 MJ/kg
Btu/lb	2.326 kJ/kg
Btu/lb	2.32444 kJ/kg

कई अलग-अलग ईंधनों के साथ-साथ बैटरियों की विशिष्ट ऊर्जा देने वाली तालिका के लिए, लेख ऊर्जा घनत्व देखें।

आयनीकरण विकिरण

आयनीकरण विकिरण के लिए, ग्रे (इकाई) पदार्थ द्वारा अवशोषित विशिष्ट ऊर्जा की एसआई इकाई है जिसे अवशोषित खुराक के रूप में जाना जाता है, जिससे एसआई इकाई सीवर्ट की गणना ऊतकों पर स्टोचैस्टिक स्वास्थ्य प्रभाव के लिए की जाती है, जिसे खुराक समकक्ष के रूप में जाना जाता है। वज़न और माप के लिए अंतर्राष्ट्रीय समिति कहती है: अवशोषित खुराक डी और खुराक समकक्ष एच के बीच भ्रम के किसी भी जोखिम से बचने के लिए, संबंधित इकाइयों के लिए विशेष नामों का उपयोग किया जाना चाहिए, अर्थात नाम के बजाय ग्रे का उपयोग किया जाना चाहिए अवशोषित खुराक डी की इकाई के लिए जौल्स प्रति किलोग्राम और खुराक समकक्ष एच की इकाई के लिए जौल्स प्रति किलोग्राम के बजाय नाम सीवर्ट।

भोजन का ऊर्जा घनत्व

Main article: Food energy

ऊर्जा घनत्व प्रति द्रव्यमान या भोजन की मात्रा में ऊर्जा की मात्रा है। भोजन के ऊर्जा घनत्व को सेवारत आकार (आमतौर पर ग्राम, मिलीलीटर या द्रव औंस में) द्वारा प्रति सेवारत ऊर्जा (आमतौर पर किलोजूल या खाद्य कैलोरी में) को विभाजित करके लेबल से निर्धारित किया जा सकता है। आमतौर पर गैर-मीट्रिक देशों (जैसे संयुक्त राज्य अमेरिका) के भीतर पोषण संबंधी संदर्भों में उपयोग की जाने वाली एक ऊर्जा इकाई आहार कैलोरी, भोजन कैलोरी या कैलोरी है जिसमें पूंजी सी होती है और इसे आमतौर पर कैल के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। एक पोषण संबंधी कैलोरी एक हजार रासायनिक या थर्मोडायनामिक कैलोरी (संक्षिप्त कैलोरी के साथ कम केस c) या एक किलोकैलोरी (किलो कैलोरी) के बराबर होती है। क्योंकि खाद्य ऊर्जा को आमतौर पर कैलोरी में मापा जाता है, भोजन के ऊर्जा घनत्व को आमतौर पर कैलोरी घनत्व कहा जाता है। मीट्रिक प्रणाली में, आमतौर पर खाद्य लेबल पर उपयोग की जाने वाली ऊर्जा इकाई किलोजूल (केजे) या मेगाजूल (एमजे) है। इस प्रकार ऊर्जा घनत्व आमतौर पर कैल/जी, किलो कैलोरी/जी, जे/जी, केजे/जी, एमजे/किग्रा, कैलोरी/एमएल, किलो कैलोरी/एमएल, जे/एमएल, या केजे/एमएल की मीट्रिक इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।

ऊर्जा घनत्व उस ऊर्जा को मापता है जब भोजन को एक स्वस्थ जीव द्वारा चयापचय किया जाता है जब यह भोजन में प्रवेश करता है (गणना के लिए खाद्य ऊर्जा देखें)। एरोबिक वातावरण में, इसे आम तौर पर एक इनपुट के रूप में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है और कार्बन डाइऑक्साइड और पानी जैसे अपशिष्ट उत्पादों को उत्पन्न करता है। इथेनॉल के अलावा, खाद्य ऊर्जा का एकमात्र स्रोत कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन हैं, जो भोजन के सूखे वजन का नब्बे प्रतिशत बनाते हैं। इसलिए, ऊर्जा घनत्व की गणना में जल सामग्री सबसे महत्वपूर्ण कारक है। सामान्य तौर पर, प्रोटीन में कार्बोहाइड्रेट (~17 kJ/g) की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व (~16 kJ/g) होता है, जबकि वसा बहुत अधिक ऊर्जा घनत्व (~38 kJ/g) प्रदान करते हैं, 2+1⁄4 गुना अधिक ऊर्जा। वसा में कार्बोहाइड्रेट या प्रोटीन की तुलना में अधिक कार्बन-कार्बन और कार्बन-हाइड्रोजन बंधन होते हैं, जिससे उच्च ऊर्जा घनत्व प्राप्त होता है। जो खाद्य पदार्थ अपनी अधिकांश ऊर्जा वसा से प्राप्त करते हैं, उनमें ऊर्जा घनत्व उन लोगों की तुलना में बहुत अधिक होता है जो अपनी अधिकांश ऊर्जा कार्बोहाइड्रेट या प्रोटीन से प्राप्त करते हैं, भले ही पानी की मात्रा समान हो। कम अवशोषण वाले पोषक तत्व, जैसे आहार फाइबर या चीनी अल्कोहल, खाद्य पदार्थों की ऊर्जा घनत्व को भी कम करते हैं। एक मध्यम ऊर्जा घनत्व 1.6 से 3 कैलोरी प्रति ग्राम (7–13 kJ/g) होगा; सैल्मन, लीन मीट और ब्रेड इस श्रेणी में आते हैं। उच्च ऊर्जा घनत्व वाले खाद्य पदार्थों में प्रति ग्राम तीन कैलोरी (>13 kJ/g) से अधिक होती है और इसमें पटाखे, पनीर, चॉकलेट, मेवे शामिल होते हैं , और तले हुए खाद्य पदार्थ जैसे आलू या टॉर्टिला चिप्स।

ईंधन

Main article: Energy density

ईंधन की तुलना करने के लिए ऊर्जा घनत्व कभी-कभी उपयोगी होता है। उदाहरण के लिए, तरल हाइड्रोजन ईंधन में पेट्रोल की तुलना में उच्च विशिष्ट ऊर्जा (ऊर्जा प्रति इकाई द्रव्यमान) होती है, लेकिन बहुत कम मात्रा में ऊर्जा घनत्व होता है।

खगोल गतिशीलता

केवल ऊर्जा के बजाय विशिष्ट यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग अक्सर ज्योतिष विज्ञान में किया जाता है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण वाहन के गतिज और संभावित विशिष्ट ऊर्जा को ऐसे तरीकों से बदलता है जो वाहन के द्रव्यमान से स्वतंत्र होते हैं, जो न्यूटन के कानून में ऊर्जा के संरक्षण के अनुरूप होते हैं। सार्वत्रिक गुरुत्वाकर्षण।

पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण कुएं के बाहर से पृथ्वी पर गिरने वाले उल्कापिंड जैसी किसी वस्तु की विशिष्ट ऊर्जा 11.2 किमी/सेकेंड के पलायन वेग का कम से कम आधा वर्ग है। यह 63 MJ/kg (15 kcal/g, या 15 टन TNT समतुल्य प्रति टन) आता है। धूमकेतुओं में और भी अधिक ऊर्जा होती है, आमतौर पर सूर्य के संबंध में गति करते हुए, जब वे हमारे आस-पास होते हैं, पृथ्वी की गति के लगभग दो गुना वर्गमूल पर। यह 42 km/s, या 882 MJ/kg की विशिष्ट ऊर्जा के बराबर होता है। दिशा के आधार पर पृथ्वी के सापेक्ष गति कम या ज्यादा हो सकती है। चूँकि सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की गति लगभग 30 किमी/सेकेंड है, पृथ्वी के सापेक्ष एक धूमकेतु की गति 12 से 72 किमी/सेकण्ड के बीच हो सकती है, जो बाद में 2592 एमजे/किग्रा के अनुरूप है। यदि इस गति वाला कोई धूमकेतु पृथ्वी पर गिरता है तो यह 63 MJ/किलोग्राम और बढ़ जाएगा, जिससे 72.9 km/s की गति के साथ कुल 2655 MJ/kg प्राप्त होगा। चूंकि भूमध्य रेखा लगभग 0.5 किमी/सेकेंड पर चल रही है, इसलिए प्रभाव की गति की ऊपरी सीमा 73.4 किमी/सेकेंड है, जो पृथ्वी से टकराने वाले धूमकेतु की विशिष्ट ऊर्जा की ऊपरी सीमा लगभग 2690 एमजे/किग्रा है।

यदि हेल-बोप धूमकेतु (50 किमी व्यास) पृथ्वी से टकराया होता, तो यह महासागरों को वाष्पीकृत कर देता और पृथ्वी की सतह को निष्फल कर देता।

विविध

• गतिज ऊर्जा प्रति इकाई द्रव्यमान: 1/2v², जहाँ v गति है (जब v m/s में है तो J/kg देता है)। प्रक्षेप्य#विशिष्ट प्रक्षेप्य गति भी देखें।
• गुरुत्वाकर्षण के संबंध में संभावित ऊर्जा, पृथ्वी के करीब, प्रति इकाई द्रव्यमान: gh, जहां g गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है (मानक गुरुत्व ≈9.8 के रूप में)एमएस²) और h संदर्भ स्तर से ऊपर की ऊंचाई है (J/kg दे रहा है जब g m/s में है² और h, m में है)।
• ऊष्मा: ऊर्जा प्रति यूनिट द्रव्यमान विशिष्ट ताप क्षमता समय तापमान अंतर, और अव्यक्त गर्मी, और वाष्पीकरण के मानक एन्थैल्पी परिवर्तन हैं

यह भी देखें

• ऊर्जा घनत्व, जिसमें उपकरणों और सामग्रियों की विशिष्ट ऊर्जाओं की सारणी होती है
• विशिष्ट शक्ति
• ज्वलन की ऊष्मा
• विशिष्ट कक्षीय ऊर्जा

संदर्भ

• Çengel, Yunus A.; Turner, Robert H. (2005). Fundamentals of Thermal-Fluid Sciences. McGraw Hill. ISBN 0-07-297675-6.