جُول
جیمز پریسکاٹ جُول مانچسٹر کے قریب خاندانی شراب خانہ چلاتے تھے اور گھر پر تجربے کرتے تھے۔ 1845 میں انہوں نے پانی سے بھرے برتن میں پنکھڑیوں والی ایک متھنی اتاری۔ اسے ڈوریوں سے لٹکے دو وزن گھماتے تھے۔ وزن نیچے اترتے، پنکھڑیاں گھومتیں، پانی گرم ہوتا۔
گرمی بہت معمولی تھی، درجے کا ایک کسر۔ جُول اسے ایسے تھرمامیٹروں سے ناپتے تھے جن پر وہ درجے کا سوواں حصہ پہچان لیتے تھے۔ تجربے سے نکلا کہ کام اور حرارت ایک ہی چیز کی دو صورتیں ہیں۔ آج کام، حرارت اور برقی توانائی کی ایک ہی اکائی ہے — جُول۔ ایک جُول ایک نیوٹن قوت کا ایک میٹر راستے پر کیا ہوا کام ہے۔ ایک سیب کو ایک میٹر اٹھانے میں اتنا ہی لگتا ہے۔
| نشان | J |
| تعریف | نیوٹن میٹر · N·m · kg·m²·s⁻² · واٹ سیکنڈ |
| حوالہ جاتی اقدار | 1 cal — 4.184 J · 1 kWh — 3.6 MJ · 1 eV — 1.602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| معیار | 1889، بین الاقوامی برقی کانگریس · حرارت کے لیے — CGPM 1948 |
| معیارات | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| عام قدریں | 1 J — سیب ایک میٹر اوپر · 400 kJ — ایک سیب کھانا · 4.184 GJ — ایک ٹن ٹی این ٹی |
01 · تعریف
ایک میٹر راستے پر ایک نیوٹن
جُول وہ کام ہے جو ایک نیوٹن قوت کرتی ہے جب اس کا نقطۂ اطلاق قوت کی سمت میں ایک میٹر سرکتا ہے۔ SI کی بنیادی اکائیوں میں یہ کلوگرام ضرب مربع میٹر تقسیم مربع سیکنڈ ہے۔
اسی اکائی سے ہر توانائی ناپی جاتی ہے: حرکی، حرارتی، برقی، کیمیائی۔ ایک سیکنڈ تک ایک واٹ بھی ایک جُول ہے۔ توانائی ایک صورت سے دوسری میں بدلتی ہے، مگر کل مقدار وہی رہتی ہے۔ جُول کے تجربے نے ٹھیک یہی دکھایا۔
اٹھانے میں کتنے جُول لگتے ہیں
چیز کو فرش سے اس بلندی تک اٹھایا جاتا ہے جو سلائیڈر طے کرتا ہے۔ پیمانے پر بنفشی بھراؤ طے شدہ راستہ ہے۔ نقطہ دار لکیر ایک میٹر ہے۔ کام وزن ضرب بلندی کے برابر ہے اور چیز کی جمع شدہ توانائی بن جاتا ہے۔ اسے چھوڑ دیں تو فرش سے ٹکراتے وقت وہی جُول خارج ہوں گے۔
یہ ایک ہی مقدار ہے، تین عادتوں میں۔ کیمیا دان اور ماہرینِ غذائیت کیلوری میں حساب کرتے ہیں: ایک کیلوری ایک گرام پانی کو ایک درجہ گرم کرتی ہے اور 4.184 J کے برابر ہے۔ بجلی والے کلوواٹ گھنٹے میں حساب کرتے ہیں: ایک کلوواٹ کا آلہ ایک گھنٹے میں 3.6 MJ خرچ کرتا ہے۔ ماہرینِ طبیعیات جُول لکھتے ہیں۔ کھانے کے پیکٹ پر اکثر دونوں عدد ہوتے ہیں، kcal اور kJ۔
پانی کو ایک درجہ گرم کرنے کے لیے وزن کتنی بار گرانا ہوگا
دو وزن چرخیوں پر سے گزرتی ڈوریوں سے لٹکے ہیں۔ ڈوریاں ایک ڈھول پر لپٹی ہیں جو تانبے کے پانی بھرے برتن میں متھنی کو گھماتا ہے۔ وزن 1.6 m اترتے ہیں، پنکھڑیاں پانی کو متھتی ہیں، اور وہ گرم ہوتا ہے۔ پھر وزن دوبارہ اوپر کھینچے جاتے ہیں اور متھنی الگ کر دی جاتی ہے۔ دائیں طرف عدسے کے نیچے تھرمامیٹر: نشان 0.01 K کے۔ اس کے نیچے دو ستون: بنفشی — وزنوں کا کام، نارنجی — وہ حرارت جو پانی میں پہنچی۔ سرمئی حصہ — چرخیوں کی رگڑ کا نقصان اور کمرے میں جانے والی حرارت۔ «گرائیں» کا بٹن وزن ایک بار چھوڑتا ہے، «20 بار» — لگاتار، جیسے جُول نے کیا۔
وزن کچھ بار گرائیں اور دیکھیں پانی کتنا گرم ہوتا ہے۔
02 · تبدیلی
| اکائی | قدر | کہاں ملتی ہے |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
پیکٹ پر کھانے کی «کیلوری» دراصل کلو کیلوری ہے، 4.184 kJ۔
کلوواٹ گھنٹہ — 36 لاکھ جُول۔ کیتلی ایک لیٹر پانی تقریباً دس بار ابالنے میں اتنا خرچ کرتی ہے۔
الیکٹران وولٹ اس الیکٹران کی توانائی ہے جو ایک وولٹ کے فرقِ مخفی سے گزرا ہو۔ یہ ایٹموں اور فوٹونوں کے لیے کام آتا ہے۔
03 · مقداری درجے
04 · پیمائشی آلات
05 · لکھنے کے اصول
06 · ہمسایہ اکائیاں
07 · تاریخی حصہ
کیلوریاں کئی ہیں، اور سب الگ۔ حرارتی کیمیائی ٹھیک 4.184 J ہے۔ بین الاقوامی، آبی بخارات کی جدولوں سے، ٹھیک 4.1868 J۔ پندرہ درجے والی، جو ایک گرام پانی کو 14.5 سے 15.5 °C تک گرم کرتی ہے، تقریباً 4.1855 J۔ فرق ایک فیصد سے کم ہے، مگر درست حساب میں نظر آتا ہے۔
اسی لیے 1948 میں اوزان و پیمائش کی جنرل کانفرنس نے حرارت کو جُول میں ناپنے کا فیصلہ کیا اور کیلوری کو ماضی میں چھوڑ دیا۔ جُول کلوگرام، میٹر اور سیکنڈ کے ذریعے متعین ہے اور پانی کی خصوصیات پر منحصر نہیں۔ خود جُول کے تجربے نے فی برطانوی حرارتی اکائی 772 فٹ پاؤنڈ دیے، یعنی فی کیلوری تقریباً 4.15 J۔ یہ آج کی قدر سے ایک فیصد سے بھی کم دور ہے۔
مقداروں کی فہرست
پوری فہرست ←SI کی سات بنیادی اکائیاں
تیزاب کا ایک قطرہ رس کا رنگ بدل دیتا ہے، نمک شعلے کو رنگ دیتا ہے، پانی ایک ٹھوکر سے جم جاتا ہے۔ ان کے نیچے Simetrium کے تمام ورق، شعبوں کے لحاظ سے اور حروفِ تہجی کی ترتیب میں۔
فہرست کھولیں ←