A brief note on energy density

စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆအကြောင်း

စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆဆိုတာ အလေးချိန် ၁ ယူနစ်၊ ဒါမှမဟုတ် ထုထည် ၁ ယူနစ်ရှိတဲ့ အရာဝတ္ထုတစ်ခုမှာ ပါဝင်တဲ့ စွမ်းအင် ပမာဏကိုခေါ်တာဖြစ်ပါတယ်။ ဥပမာ ဓာတ်ဆီ ၁ ကီလို (၁.၃ လီတာ) မှာ ၄၆၄၀၀ ကီလိုဂျိုး စွမ်းအင်ပမာဏပါဝင်ပါတယ်။ နိုင်ငံတကာသုံး ယူနစ်စနစ်အရ စွမ်းအင်ပမာဏကို ဂျိုး (Joule) နဲ့ဖော်ပြပြီး အလေးချိန်ကိုတော့ ကီလိုဂရမ်နဲ့ ဖော်ပြပါတယ်။ ရေသန့် တစ်လီတာဘူးတစ်ဘူးက တစ်ကီလိုဂရမ်လေးပါတယ်။ ၁၀ ဂျိုးက ရေ ၁ လီတာဘူးကို ၁ မီတာ (၃ ပေ) မြင့်တဲ့ စားပွဲပေါ်ကို မတင်လိုက်တဲ့အခါ သုံးရတဲ့စွမ်းအင်နဲ့ အနီးစပ်ဆုံးတူညီပါတယ်။ ၁ ကီလိုဂျိုးမှာတော့ ၁၀၀၀ ဂျိုး ပါဝင်ပါတယ်။ ဓာတ်ဆီမှာပါတဲ့ စွမ်းအင်က ဓာတုစွမ်းအင်ဖြစ်ပြီး သူ့ကိုမီးရှို့လိုက်ရင် အပူစွမ်းအင်အဖြစ်ပြောင်းသွားမှာပါ။ ဓာတ်ဆီ ၁ ကီလိုမှာ ဂျိုးပေါင်း ၄၆ သန်းကျော် ပါတဲ့အတွက် ရေဘူးကို အကြိမ်ရေ ၄၆ သိန်း၊ ဒါမှမဟုတ် ရေသန့်ဘူး ၄၆ သိန်းကို စားပွဲပေါ်မတင်တာနဲ့ ညီမျှပါတယ်။ တစ်ခြားပစ္စည်းတွေမှာပါတဲ့ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆအချို့ကို အောက်မှာ ဖော်ပြထားပါတယ်။

အရာဝတ္ထု	၁ ကီလိုတွင်ပါဝင်သော စွမ်းအင် (x သန်း−ဂျိုး)	ဓာတ်ဆီ ၁ကီလို၏ စွမ်းအင်နှင့် အချိုး
ဓာတ်ဆီ	၄၆	၁
ဒီဇယ်	၄၈	၁.၀၄
LNG/CNG	၅၄	၁.၁၇
လေယာဉ်ဆီ (Jet fuel)	၄၃	၀.၉
ကျောက်မီးသွေး	၂၄	၀.၅
Hydrogen (700 bar)	၁၄၂	၃
TNT	၄.၆	၀.၁
Alkaline AA battery	၀.၄	၀.၀၁
Lithion-ion battery	၀.၄−၀.၉	၀.၀၁−၀.၀၂
ပရိုတိန်း	၁၇	၀.၄
အာလူးကြော်	၂၃	၀.၅
အမဲသား (Beefsteak)	၅.၆	၀.၁
Uranium fission	၈၀,၆၂၀,၀၀၀	၁.၈ သန်း
Hydrogen fusion	၈၇,၉၀၀,၀၀၀-၃၄၀,၀၀၀,၀၀၀	၁.၉ သန်း−၇.၄ သန်း

ရည်ညွှန်း − Wikipedia

Alkaline AA battery က တိုင်ကပ်နာရီထဲမှာထည့်တဲ့ ဓာတ်ခဲဖြစ်ပြီး lithion-ion battery က ဖုန်း၊ laptop တို့မှာပါတဲ့ ဘက်ထရီအမျိုးအစားဖြစ်ပါတယ်။ သူတို့ထဲမှာသိမ်းဆည်းနိုင်တဲ့စွမ်းအင်က အလေးချိန်တူတဲ့ ဓာတ်ဆီရဲ့ ၁%−၂% ပဲရှိပါတယ်။

အာလူးကြော်၊ အမဲသား၊ ထမင်းတို့လို အစားအစာတွေမှာပါဝင်တဲ့ စွမ်းအင်ပမာဏကို food calorie ဆိုတဲ့ ယူနစ်နဲ့တိုင်းတာပါတယ်။ ၁ food calorie မှာ ၄ ဂျိုး ကျော်ပါဝင်ပါတယ်။ Food calorie ကိုရှာတဲ့နည်းလမ်းက အစားအစာကို မီးရှို့ပြီး ထွက်လာတဲ့အပူပမာဏကို calorimeter ဆိုတဲ့ ကိရိယာနဲ့ တိုင်းတာတာဖြစ်ပါတယ်။ အာလူးကြော်မှာပါဝင်တဲ့ စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆက AA ဓာတ်ခဲထက် အဆ ၄၀ ပိုများပါတယ်။

Hydrogen (700 bar) ဆိုတာ ဖိသိပ်ထားတဲ့ hydrogen ကို လောင်စာအနေနဲ့ သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။ Hydrogen ကို ရေကနေ ထုတ်ယူလို့ရနိုင်ပြီး rocket တွေနဲ့ hydrogen fuel cell တွေမှာ အသုံးပြုပါတယ်။ အောက်ဆီဂျင်နဲ့ပေါင်းပြီး လောင်ကျွမ်းတဲ့အခါ ဘေးထွက်ပစ္စည်းအနေနဲ့ ရေကို ရရှိပါတယ်။ ဒါပေမယ့် သူက ဖိသိပ်ထားတဲ့အခြေအနေမှာတောင်မှ ဓာတ်ဆီထက် ထုထည်အများကြီး ပိုများပါတယ်။

Uranium fission/ Hydrogen fusion တို့ကတော့ အက်တမ်ထဲမှာပါတဲ့ အနုမြူစွမ်းအင်ကို ထုတ်ဖော်အသုံးချတာပါ။ အိုင်းစတိုင်းရဲ့ နာမည်ကြီးညီမျှခြင်းဖြစ်တဲ့ E=mc² အရ ဒြပ်ထုကိုက စွမ်းအင်ဖြစ်ပြီး ဒြပ်ထုနည်းနည်းလေးမှာ စွမ်းအင်အများကြီးပါဝင်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် fission စနစ်မှာ ဒြပ်ထုစွမ်းအင်ရဲ့ ၀.၁% ကိုသာ ထုတ်ယူနိုင်ပြီး fusion စနစ်မှာ ဒြပ်ထုစွမ်းအင်စုစုပေါင်းရဲ့ ၁% ကိုသာ ထုတ်ယူနိုင်ပါတယ်။ အနုမြူစွမ်းအင်နဲ့ဆိုင်တဲ့ စွမ်းအင်ရင်းမြစ်နောက်တစ်ခုက antimatter ဖြစ်ပါတယ်။ antimatter က ပုံမှန် matter နဲ့ထိတွေ့ရင် နှစ်ခုလုံးပျက်စီးပြီး ဒြပ်ထုအကုန်လုံးကို စွမ်းအင်အဖြစ်ထုတ်လွှတ်ပါတယ်။

TNT မှာ ပါဝင်တဲ့စွမ်းအင်က ဓာတ်ဆီရဲ့ ၁၀% ပဲပါဝင်ပါတယ်။ အာလူးကြော်ထက် ၅ ဆပိုနည်းပါတယ်။ ဒါဆိုသူ့ကို ဘာလို့ဖောက်ခွဲဖို့သုံးတာလဲ။ TNT က သူ့ထဲမှာပါတဲ့ စွမ်းအင်အကုန်လုံးကို အချိန်တိုလေးအတွင်းမှာ ထုတ်ပေးနိုင်လို့ပါ။ ၁၀ ဂျိုး စွမ်းအင်ကို ၁၀ စက္ကန့်အတွင်းဖြန့်ထုတ်တာထက် မျက်စိတစ်မှတ်အတွင်းထုတ်လိုက်ရင် ပြင်းအားပိုများပါတယ်။ အချိန်ပိုင်းတစ်ခုအတွင်း သက်ရောက်တဲ့ စွမ်းအင်နှုန်းကိုတော့ စွမ်းအား (Power) လို့ခေါ်ပါတယ်။ စွမ်းအားရဲ့ ယူနစ်ကိုတော့ ဝပ် (watt) နဲ့ ဖော်ပြပြီး အိမ်သုံးလျှပ်စစ်ပစ္စည်း (TV, ရေခဲသေတ္တာ၊ မော်တာ) တွေရဲ့ စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုနှုန်းကို watt or kilowatt နဲ့ ဖော်ပြပါတယ်။ ၁ ဝပ် ဆိုတာ ၁ ဂျိုး စွမ်းအင်ကို ၁ စက္ကန့်အတွင်း သုံးစွဲတဲ့နှုန်းဖြစ်ပါတယ်။

နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်

နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ရဲ့ သိပ်သည်းဆကို အလေးချိန်နဲ့ဖော်ပြလို့မရတဲ့အတွက် ဇယားထဲမှာမပါပါဘူး။ နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ကို ကမ္ဘာမြေမျက်နှာပြင်ပေါ်ကျရောက်တဲ့ ဧရိယာအချိုးနဲ့ ဖော်ပြရပါမယ်။ နေသာတဲ့အချိန်မှာ ၁ ပေပတ်လည်အကွက် (၁ပေ×၁ပေ) ပေါ်ကို ကျရောက်တဲ့ စွမ်းအင်က ၁၀၀ ဝပ်ရှိပါတယ်။ ၁ စက္ကန့်တိုင်းကို ၁၀၀ ဂျိုး ရနေတယ်လို့ ဆိုလိုတာပါ။ ၃ ပေပတ်လည်အကွက်မှာတော့ ၁ ကီလိုဝပ်လောက် ရရှိပြီး ၁ မိုင်ပတ်လည်အတွင်းမှာ ၃ ဂစ်ဂါဝပ် (တစ်စက္ကန့်ကို သန်း ၃၀၀၀ ဂျိုး) ပေးနိုင်ပါတယ်။ နှိုင်းယှဉ်စရာအနေနဲ့ မြန်မာနိုင်ငံက လောပိတနဲ့ ရဲရွာရေအားလျှပ်စစ် နှစ်ခုပေါင်းထုတ်နိုင်တာ ၁ ဂစ်ဂါဝပ်ဖြစ်ပါတယ်။ ဒါပေမယ့် ဆိုလာပြားအများစုက နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်ရဲ့ ၁၅% ကိုပဲ လျှပ်စစ်စွမ်းအင်အဖြစ် ပြောင်းပေးနိုင်ပါသေးတယ်။ ဒါကြောင့် ၁ ပေပတ်လည်ဆိုလာပြားက ၁၅ ဝပ်လောက်ပဲ လျှပ်စစ်ထုတ်ပေးနိုင်မှာ ဖြစ်ပါတယ်။ ဆိုလာပြားနည်းပညာ၊ ဒါမှမဟုတ် နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်သုံးစနစ်တွေ တိုးတက်လာရင် တစ်ကမ္ဘာလုံးရဲ့ စွမ်းအင်လိုအပ်ချက်ကို နေရောင်ခြည်စွမ်းအင်နဲ့ ထောက်ပံ့ပေးနိုင်မှာဖြစ်ပါတယ်။

Ref: Physics for Future Presidents (Richard A. Muller),

https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density

https://www.mmtimes.com/special-features/151-energy-spotlight/2943-current-development-of-major-hydropower-projects.html