ईंधन और दहन: ऊष्मीय मान, प्रकार और स्वच्छ ईंधन (UPSC विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी)

एक माचिस जलाइए और इंसानों के काबू में लाई गई सबसे पुरानी रासायनिक प्रक्रियाओं में से एक शुरू हो जाती है: दहन। इसी प्रतिक्रिया ने हजारों साल तक हमारा खाना पकाया, धातुएँ गलायीं और इंजन चलाए हैं। फिर भी हममें से ज़्यादातर लोग लौ के भीतर छिपे सीधे सवाल पर रुककर नहीं सोचते: एक ईंधन दूसरे से बेहतर क्यों होता है? गैस स्टोव तुरंत क्यों जल जाता है, जबकि कोयले के टुकड़े को जलाने के लिए बार-बार हवा और गर्मी देनी पड़ती है? लकड़ी धुआँ करके गला क्यों भर देती है, जबकि खाना पकाने वाली गैस साफ नीली लौ से जलती है? और जब पेट्रोल आज भी सड़कों पर हावी है, तब हाइड्रोजन को “भविष्य का ईंधन” क्यों कहा जाता है?

इन सभी सवालों का जवाब एक-दूसरे से जुड़े एक ही विषय में है: ईंधन और दहन। विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी पाठ्यक्रम में यह उन हिस्सों में है जिनसे भरोसे के साथ सवाल पूछे जाते हैं। यहाँ रटने से ज़्यादा साफ सोच काम आती है, क्योंकि लगभग हर सवाल कुछ मापी जा सकने वाली गुणों पर ईंधनों की तुलना कराता है: वे कितनी ऊर्जा छोड़ते हैं, कितनी आसानी से आग पकड़ते हैं, कितनी सफाई से जलते हैं और उन्हें कितनी सुरक्षित तरह से रखा जा सकता है। इन गुणों को ठीक से समझ लीजिए, तो ऐसे ईंधन पर भी जवाब निकाला जा सकता है जिसे आपने पहले नहीं पढ़ा हो। यह व्याख्या उसी सोच को शुरुआत से बनाती है।

एक अच्छे ईंधन में क्या होना चाहिए

ईंधन वह पदार्थ है जो जलने पर इस्तेमाल की जा सकने वाली ऊर्जा, आम तौर पर गर्मी, छोड़ता है। लेकिन “जलना” तो बस शुरुआत है। एक आदर्श ईंधन को एक साथ कई कसौटियाँ पार करनी होती हैं। परीक्षक अक्सर इन्हीं गुणों में से किसी एक को बढ़ा-चढ़ाकर या उलटकर सवाल बनाता है। इसलिए इन्हें जाँच-सूची की तरह समझिए।

सबसे प्रमुख गुण ऊष्मीय मान (calorific value) है। इसका मतलब है, एक किलोग्राम ईंधन के पूरी तरह जलने पर निकलने वाली गर्मी की मात्रा। इसे जूल प्रति किलोग्राम में मापा जाता है। गैसों के लिए जूल प्रति घन मीटर भी इस्तेमाल होता है। आपको सबसे अधिक मेगाजूल प्रति किलोग्राम, यानी MJ/kg, इकाई दिखाई देगी। ऊँचे ऊष्मीय मान का मतलब है कि कम ईंधन में ज़्यादा ऊर्जा भरी है। इसी वजह से विमान और रॉकेट ऐसे ईंधन चाहते हैं। लेकिन केवल ज़्यादा ऊर्जा किसी ईंधन को आदर्श नहीं बनाती। यह ज़रूरी है, अपने-आप में काफ़ी नहीं।

दूसरी गुण ज्वलन तापमान (ignition temperature) है। यह वह सबसे कम तापमान है जिस तक गर्म करने पर ईंधन अपने-आप आग पकड़ता है। अच्छे ईंधन का ज्वलन तापमान मध्यम होना चाहिए। इतना कम कि वह आसानी और सुरक्षित ढंग से जल जाए, लेकिन इतना भी कम नहीं कि कमरे के तापमान पर ही आग पकड़ ले और रखना खतरनाक हो जाए। पेट्रोल का कम ज्वलन तापमान ही वजह है कि पेट्रोल पंप के पास किसी छोटी-सी चिंगारी को भी बहुत गंभीरता से लिया जाता है। इसके उलट, कोयले का ज्वलन तापमान ऊँचा होता है, इसलिए उसे जलाने के लिए जान-बूझकर गर्म करना पड़ता है।

जाँच-सूची की बाकी बातें ईंधन के व्यवहार और उसकी अर्थव्यवस्था से जुड़ी हैं। अच्छा ईंधन साफ जले, यानी कम राख या अवशेष छोड़े और कम धुआँ या ज़हरीली गैस बनाए। अवशेष चीज़ों को जाम करता है और धुआँ प्रदूषण बढ़ाता है। उसे रखना और ले जाना आसान और सुरक्षित होना चाहिए, ताकि रिसाव या विस्फोट का खतरा कम रहे। वह सस्ता और आसानी से मिलने वाला भी होना चाहिए, क्योंकि जिसे कोई खरीद न सके, ऐसा शानदार ईंधन भी किसी काम का नहीं। बेहतर होगा कि वह नियंत्रित दर पर जले और ऊर्जा को एक साथ छोड़ने के बजाय स्थिर तरीके से दे। कोई भी असली ईंधन हर कसौटी पर पूर्ण नहीं होता। ईंधन चुनना हमेशा एक समझौता है। अच्छे उत्तर में यह बताना होता है कि आपने कौन-सी गुण के बदले कौन-सा फायदा चुना।

ईंधनों का वर्गीकरण कैसे किया जाता है

अब आपके पास जाँच-सूची है। अगली चीज़ जिसे परीक्षक परखता है, वह है ईंधन परिवार का मानसिक नक्शा। इसे बाँटने के दो साफ तरीके हैं।

पहला तरीका भौतिक अवस्था (physical state) के आधार पर है: ठोस, द्रव और गैसीय ईंधन। ठोस ईंधन में लकड़ी, चारकोल, कोयला, कोक और सूखी गोबर आती है। इन्हें रखना और ले जाना आसान होता है, लेकिन ये धीरे जलते हैं, बहुत राख छोड़ते हैं और आम तौर पर धुआँ पैदा करते हैं। द्रव ईंधन, जैसे पेट्रोल, डीज़ल, केरोसीन और ईंधन तेल, ज़्यादातर कच्चे पेट्रोलियम को रिफाइन करके मिलते हैं। इनका ऊष्मीय मान अधिकांश ठोसों से अधिक होता है, ये राख के बिना जलते हैं और इन्हें उंडेलना या पंप करना आसान है। इसी वजह से परिवहन में इनका दबदबा है। गैसीय ईंधन, जैसे प्राकृतिक गैस, CNG, LPG, बायोगैस और हाइड्रोजन, सबसे साफ जलते हैं। ये तुरंत आग पकड़ते हैं, अवशेष नहीं छोड़ते और घुंडी से लौ को काबू किया जा सकता है। लेकिन इन्हें रखना और ले जाना सबसे मुश्किल है, क्योंकि गैसों को दबाकर भरना या द्रव बनाना पड़ता है और रिसाव हो सकती है।

दूसरा तरीका उत्पत्ति (origin) के आधार पर है: जीवाश्म ईंधन और जैव ईंधन। जीवाश्म ईंधन, यानी कोयला, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस, लाखों साल पहले दबे हुए पुराने पौधों और प्लवक के अवशेषों से बने। गर्मी और दबाव ने उन्हें धीरे-धीरे ईंधन में बदला। ये ऊर्जा-घन और सुविधाजनक हैं, लेकिन सीमित और अनवीकरणीय हैं। जलवायु बदलाव बढ़ाने वाली कार्बन डाइऑक्साइड का सबसे बड़ा अकेला स्रोत भी यही हैं। जैव ईंधन, जैसे एथनॉल, बायोडीज़ल, बायोगैस और वह लकड़ी तथा गोबर जिससे आज भी बहुत-से ग्रामीण परिवार खाना पकाते हैं, हाल में जीवित रहे जैवभार से आते हैं। इन्हें इंसानी जीवन-काल के भीतर फिर से तैयार किया जा सकता है, इसलिए ये नवीकरणीय हैं। भारत का एथनॉल-मिश्रण कार्यक्रम, जिसमें गन्ने और अनाज से बना एथनॉल पेट्रोल में मिलाया जाता है, और SATAT योजना के तहत संपीडित बायोगैस को बढ़ावा देना, इसी नवीकरणीय खाने पर दाँव हैं। यह वर्गीकरण रसायन जितना ही नीति के लिए भी ज़रूरी है। ऊर्जा बदलाव की पूरी बहस असल में जीवाश्म खाने से नवीकरणीय खाने की ओर जाने की बहस है। इन गैसीय ईंधनों की सोर्सिंग और आपूर्ति के बारे में हमारे भारत में ईंधन प्रकार वाले व्याख्या और बायो-CNG और SATAT योजना वाले लेख में पढ़ सकते हैं।

ऊष्मीय मान: कौन-से ईंधन में सबसे ज़्यादा ऊर्जा है

अब ऊर्जा को नंबरों में रखिए। एक सही आँकड़ा पूरे उत्तर को थाम सकता है। ऊष्मीय मान ईंधनों की रैंकिंग बनाने का सबसे साफ तरीका है और इस रैंकिंग में कुछ चौंकाने वाली बातें भी हैं।

हाइड्रोजन बहुत बड़े अंतर से सबसे ऊपर है। इसका ऊष्मीय मान करीब 150 मेगाजूल प्रति किलोग्राम है, यानी वज़न के हिसाब से किसी भी जीवाश्म ईंधन से लगभग तीन गुना ऊर्जा। यही असाधारण ऊर्जा-से-वज़न अनुपात हाइड्रोजन को रॉकेटों के लिए उपयोगी बनाता है। इसे साफ परिवहन ईंधन के रूप में भी देखा जाता है, क्योंकि इसके दहन का एकमात्र उत्पाद जल वाष्प है। इसके बाद गैसीय हाइड्रोकार्बन आते हैं। प्राकृतिक गैस और CNG, जो ज़्यादातर मीथेन हैं, करीब 50 MJ/kg पर रहते हैं। LPG, यानी द्रवित पेट्रोलियम गैस, प्रोपेन और ब्यूटेन का मिश्रण है और इसका ऊष्मीय मान करीब 46-50 MJ/kg होता है। फिर द्रव ईंधन आते हैं: पेट्रोल करीब 45 MJ/kg, जबकि डीज़ल और केरोसीन 43-46 MJ/kg की सीमा में हैं। ठोस ईंधन काफी पीछे हैं। कोयले का मान ग्रेड के हिसाब से करीब 25-33 MJ/kg होता है और आम ईंधनों में सबसे नीचे लकड़ी करीब 15-17 MJ/kg पर है। इसी वजह से खुली लकड़ी की आग गैस लौ के मुकाबले कम कुशल लगती है।

यहीं सावधान रहना है, क्योंकि तुलना वाले सवालों में यही सबसे आम जाल होता है। यह कहना कि एक गैसीय ईंधन “हमेशा” दूसरे से प्रति इकाई वज़न ज़्यादा ऊर्जा देता है, आम तौर पर गलत है। PNG यानी पाइप से आने वाली प्राकृतिक गैस और LPG को लीजिए। PNG असल में मीथेन है और प्रति किलोग्राम मीथेन का ऊष्मीय मान LPG से थोड़ा अधिक होता है। लेकिन रोज़मर्रा का अनुभव उलटा लगता है, क्योंकि दोनों को एक ही माप से इस्तेमाल या बेचा नहीं जाता। LPG को दबाव में घने द्रव की तरह रखा जाता है। इसलिए छोटा सिलेंडर भी ईंधन का बड़ा द्रव्यमान रखता है और गरम, ऊर्जा-भरी लौ देता है। PNG कम दबाव वाली गैस के रूप में पाइप से आता है, इसलिए उसी आयतन में ईंधन का द्रव्यमान काफी कम होता है। आपूर्ति की स्थितियों पर आयतन से तुलना करें तो LPG घरेलू ईंधन के रूप में अधिक ऊर्जा-भरा है। द्रव्यमान से तुलना करें तो मीथेन थोड़ा आगे है। इसलिए उत्तर में सीधी बात लिखिए: “हमेशा ज़्यादा ऊर्जा” वाला कथन स्वीकार करने से पहले पूछिए कि तुलना किसकी प्रति इकाई है, वज़न या आयतन की, और ईंधन किस दबाव या अवस्था में है। आधार तय किए बिना ऊर्जा तुलना का कोई मतलब नहीं है।

दहन के प्रकार और लौ की बनावट

दहन कोई एक ही प्रक्रिया नहीं है। प्रतिक्रिया कितनी तेज़ी से चलती है, उसके आधार पर इसके कई प्रकार होते हैं। सही प्रकार लिखना एक आसान एक-अंक वाली जीत हो सकती है।

तेज़ दहन (rapid combustion) वह सामान्य जलना है जिसे आप चूल्हे पर काबू करते हैं। ईंधन ऑक्सीजन से तेजी से क्रिया करता है और गर्मी तथा प्रकाश स्थिर रूप से देता है, लेकिन शुरू करने के लिए पहले गर्मी देनी पड़ती है। स्वतः दहन (spontaneous combustion) में किसी बाहरी चिंगारी की ज़रूरत नहीं होती। पदार्थ अपने-आप आग पकड़ लेता है, क्योंकि उसके भीतर गर्मी जमा होती रहती है। गीले कोयले के ढेर, तेल लगे कपड़े या रखी घास में ऐसा हो सकता है। सफेद फॉस्फोरस का हवा में खुद जलना भी इसका उदाहरण है। विस्फोटक दहन (explosive combustion) में गर्मी, प्रकाश और गैस की बहुत बड़ी मात्रा लगभग तुरंत निकलती है। इससे अचानक फैलाव और तेज़ आवाज़ होती है, जैसे पटाखे या डायनामाइट के फटने पर। एक चौथा शब्द दहन उचित अर्थ में (combustion proper) है, जिसका मतलब ऑक्सीजन के साथ पदार्थ की वह रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसमें गर्मी निकलती है। हर दहन के लिए तीन चीज़ें एक साथ चाहिए: ईंधन, ऑक्सीजन या हवा की आपूर्ति और ज्वलन तापमान तक पहुँचाने वाली गर्मी। “आग का त्रिकोण” (fire triangle) के इन तीन भुजाओं में से कोई एक हटा दीजिए, आग बुझ जाएगी। हर अग्निशामक इसी सिद्धांत पर काम करता है। पानी तापमान को ज्वलन तापमान से नीचे लाता है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड और फोम ऑक्सीजन को काट देते हैं।

लौ की भीतरी बनावट ऐसी है जिस पर सवाल बार-बार आते हैं। मोमबत्ती या गैस लौ में तीन क्षेत्र होते हैं। सबसे भीतरी क्षेत्र बत्ती के पास का काला क्षेत्र है। यहाँ वाष्पित ईंधन अभी जला नहीं होता और ऑक्सीजन बहुत कम होती है, इसलिए यह सबसे ठंडा क्षेत्र है। मध्य क्षेत्र पीला और चमकदार होता है। ऑक्सीजन कम पड़ने से यहाँ ईंधन पूरी तरह नहीं जलता। बिना जले कार्बन कण चमकते हैं और इस क्षेत्र को प्रकाशमान पीला रंग देते हैं। सबसे बाहरी क्षेत्र हल्की नीली होती है। यहाँ ऑक्सीजन खुलकर मिलती है, इसलिए दहन पूर्ण होता है। यही लौ का सबसे गर्म हिस्सा है। इसीलिए सुनार आभूषण को चमकीले मध्य क्षेत्र में नहीं, बाहरी लौ में गर्म करता है। इसलिए नीली लौ भरपूर ऑक्सीजन और पूर्ण जलने का संकेत है। पीली और धुएँ वाली लौ ऑक्सीजन की कमी और अपूर्ण जलना दिखाती है। यही छोटा-सा दिखने वाला सुराग इस पूरे विषय के सबसे महत्वपूर्ण अंतर तक ले जाता है।

आपके मुख्य परीक्षा उत्तर के लिए

यह विषय मुख्य रूप से GS पत्र 3 में विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी और ऊर्जा-पर्यावरण के ओवरलैप के तहत आता है। वायु प्रदूषण और स्वच्छ-ईंधन नीति पर GS पत्र 3 के उत्तरों में भी इसका इस्तेमाल होता है। प्रीलिम्स में सटीक परिभाषाओं पर ज़ोर होता है: ऊष्मीय मान, ज्वलन तापमान, लौ के तीन क्षेत्र और दहन के प्रकार। मुख्य परीक्षा में अभ्यर्थी से रसायन को भारत के स्वच्छ-ईंधन बदलाव से जोड़ने की उम्मीद होती है। इसमें CNG, PNG, प्रधानमंत्री उज्ज्वला योजना के तहत LPG, एथनॉल मिश्रण, संपीडित बायोगैस और राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन (National Green Hydrogen Mission) आते हैं। परीक्षक यह देख रहा है कि आप गुण से नीति तक एक साफ कदम में पहुँच सकते हैं या नहीं।

उत्तर कैसे बनाएँ

शुरुआत अच्छे ईंधन की मापी जा सकने वाली गुणों से कीजिए: ऊष्मीय मान, ज्वलन तापमान, साफ जलना, सुरक्षित भंडारण और लागत। सिर्फ ईंधनों की सूची से शुरुआत न करें। इसके बाद अवस्था और उत्पत्ति के आधार पर वर्गीकरण दीजिए। ऊष्मीय मान के आधार पर रैंकिंग बताइए और दो-तीन सटीक आँकड़े दीजिए। पूर्ण और अपूर्ण दहन का अंतर समझाइए और प्रश्न के अनुसार स्वच्छ-ईंधन कोण पर उत्तर खत्म कीजिए। यह क्रम, यानी गुण, वर्गीकरण, ऊर्जा, दहन की गुणवत्ता और नीति, लगभग किसी भी ईंधन प्रश्न में ढाला जा सकता है।

इन आम गलतियों से बचें

“ऊँचा ऊष्मीय मान” को “सबसे अच्छा ईंधन” के बराबर मत मानिए। ईंधन को सुरक्षित, साफ और सस्ता भी होना चाहिए। प्रति वज़न या प्रति आयतन बताए बिना यह मत कहिए कि एक गैसीय ईंधन हमेशा दूसरे से बेहतर है। मीथेन और LPG की तुलना आधार बदलने पर उलट जाती है। लौ के क्षेत्रों को न मिलाएँ: काला भीतरी क्षेत्र सबसे ठंडा और बाहरी नीला क्षेत्र सबसे गर्म होता है। और यह मत लिखिए कि अपूर्ण दहन में कार्बन डाइऑक्साइड बनती है। खतरनाक उत्पाद कार्बन मोनोऑक्साइड है।

संक्षिप्त उत्तर-ढाँचा

अच्छा ईंधन = ऊँचा ऊष्मीय मान + मध्यम ज्वलन तापमान + कम अवशेष और धुआँ + सुरक्षित भंडारण + कम लागत → अवस्था के आधार पर ठोस/द्रव/गैस और उत्पत्ति के आधार पर जीवाश्म/जैव ईंधन → ऊष्मीय मान रैंकिंग: हाइड्रोजन (~150) ≫ CNG/मीथेन (~50) ≈ LPG (~46-50) > पेट्रोल (~45) > कोयला (~25-33) > लकड़ी (~15-17) MJ/kg → दहन के प्रकार: तेज़, स्वतः, विस्फोटक; आग का त्रिकोण = ईंधन + ऑक्सीजन + गर्मी → लौ के क्षेत्र: काला (सबसे ठंडा), पीला (आंशिक जलना), नीला बाहरी (सबसे गर्म, पूर्ण जलना) → पूर्ण जलने से CO₂ और नीली लौ; अपूर्ण जलने से ज़हरीली CO, कालिख और पीली लौ → नीति: भारत CNG/PNG/LPG, एथनॉल मिश्रण, संपीडित बायोगैस और हरित हाइड्रोजन की ओर बढ़ रहा है।

आरेख या फ़्लोचार्ट का विचार

एक नामांकित लौ बनाइए और उसमें तापमान तथा रंग के हिसाब से तीन क्षेत्र दिखाइए। उसके बगल में पूर्ण और अपूर्ण दहन की दो-पंक्ति तालिका बनाइए। पूर्ण दहन: पर्याप्त ऑक्सीजन → CO₂ + नीली लौ + अधिक गर्मी। अपूर्ण दहन: कम ऑक्सीजन → CO + कालिख + पीली लौ + कम गर्मी। इससे विषय का मुख्य विचार एक नज़र में समझ आता है और इसे जल्दी खींचा जा सकता है।

संतुलित निष्कर्ष की पंक्ति

नंबर दिलाने वाली पंक्ति हो सकती है: “बेहतर ईंधन की तलाश ऐसे ईंधन की तलाश है जो एक साथ ज़्यादा ऊर्जा दे, साफ जले और सुरक्षित तरीके से रखा जा सके। इसी वजह से भारत का ऊर्जा बदलाव धुएँ वाले ठोस ईंधनों से गैसीय और हरित-हाइड्रोजन विकल्पों की ओर बढ़ रहा है, जहाँ दहन पूरा होता है और हवा जहरीली नहीं होती।”

डेटा को ठूँसने के बजाय कैसे इस्तेमाल करें

आपको कुछ ही आधार चाहिए: हाइड्रोजन करीब 150 MJ/kg, CNG/LPG करीब 46-50 MJ/kg, लकड़ी करीब 15-17 MJ/kg और अपूर्ण दहन में कार्बन मोनोऑक्साइड बनना। इन्हें सही वाक्यों में रखिए, उत्तर जानकार लगेगा। आँकड़ों को साफ तौर पर “ऊष्मीय मान के हिसाब से” जोड़िए, नंबरों को बिना संदर्भ के इधर-उधर मत बिखेरिए।

सामान्य प्रश्न

ऊष्मीय मान और ज्वलन तापमान में क्या अंतर है? ऊष्मीय मान बताता है कि एक किलोग्राम ईंधन के पूरी तरह जलने पर कितनी गर्मी निकलती है। इसे मेगाजूल प्रति किलोग्राम में मापा जाता है और इससे ईंधन की ऊर्जा-भरपूरता पता चलती है। ज्वलन तापमान वह सबसे कम तापमान है जिस तक ईंधन को गर्म करने पर वह जलना शुरू करता है। इससे पता चलता है कि ईंधन कितनी आसानी से आग पकड़ता है। अच्छे ईंधन में ऊष्मीय मान ऊँचा, लेकिन ज्वलन तापमान मध्यम होना चाहिए: इतना कम कि आसानी से जले और इतना अधिक कि सुरक्षित रखा जा सके।

किस ईंधन का ऊष्मीय मान सबसे अधिक है? हाइड्रोजन का, करीब 150 मेगाजूल प्रति किलोग्राम। वज़न के हिसाब से यह किसी भी जीवाश्म ईंधन से लगभग तीन गुना है और इसके दहन का एकमात्र उत्पाद जल वाष्प है। रोज़मर्रा के ईंधनों में प्राकृतिक गैस और CNG करीब 50 MJ/kg पर, LPG करीब 46-50 MJ/kg पर सबसे ऊपर हैं। इनके बाद पेट्रोल करीब 45, डीज़ल और केरोसीन करीब 43-46, कोयला करीब 25-33 और लकड़ी करीब 15-17 MJ/kg पर आते हैं।

नीली लौ, पीली लौ से बेहतर क्यों होती है? नीली लौ बताती है कि दहन पूर्ण है और ईंधन को पर्याप्त ऑक्सीजन मिल रही है। इससे कार्बन डाइऑक्साइड, अधिकतम गर्मी और बिना कालिख के जलना होता है। पीली प्रकाशमान लौ ऑक्सीजन की कमी से होने वाले अपूर्ण दहन का संकेत है। यह कम गर्म होती है, काली कालिख जमा करती है और ज़हरीली कार्बन मोनोऑक्साइड छोड़ती है। इसलिए गैस स्टोव में पीली लौ दिखे तो उसके हवा के छेद साफ करने चाहिए। लौ ईंधन बर्बाद कर रही है और खतरनाक गैस बना रही है।

क्या PNG, LPG से अधिक ऊर्जा-भरा है? यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप कैसे मापते हैं। PNG मुख्य रूप से मीथेन है और प्रति किलोग्राम इसका ऊष्मीय मान LPG, यानी प्रोपेन और ब्यूटेन, से थोड़ा अधिक है। लेकिन LPG घने द्रव की तरह रखी जाती है, इसलिए इस्तेमाल की जगह पर आयतन के हिसाब से कम-दबाव वाली पाइप गैस से कहीं अधिक ऊर्जा देती है। इसी वजह से घरेलू ईंधन के रूप में LPG को अधिक ऊर्जा-भरा माना जाता है। PNG “हमेशा” प्रति इकाई वज़न अधिक ऊर्जा देता है, यह एक ऐसा दावा है जो एक आधार पर सही और दूसरे पर गलत हो सकता है। इसे सीधे स्वीकार नहीं करना चाहिए।

अभ्यास प्रश्न

प्रीलिम्स MCQ

1. ईंधन के ऊष्मीय मान के संदर्भ में कौन-सा कथन सही है?
   (a) यह वह सबसे कम तापमान है जिस पर ईंधन आग पकड़ता है
   (b) यह एक किलोग्राम ईंधन के पूरी तरह जलने पर निकलने वाली गर्मी की मात्रा है
   (c) यह ईंधन के पूरी तरह जलने में लगने वाला समय है
   (d) यह ईंधन के पीछे छोड़ी गई राख का द्रव्यमान है
   उत्तर: (b) ऊष्मीय मान पूर्ण दहन पर प्रति किलोग्राम, या गैसों के लिए प्रति घन मीटर, निकलने वाली ऊष्मा ऊर्जा है। इसे आम तौर पर MJ/kg में दिया जाता है।
2. इनमें से किस ईंधन का प्रति इकाई द्रव्यमान ऊष्मीय मान सबसे अधिक है?
   (a) LPG
   (b) पेट्रोल
   (c) हाइड्रोजन
   (d) कोयला
   उत्तर: (c) हाइड्रोजन का ऊष्मीय मान करीब 150 MJ/kg है, जो आम ईंधनों में सबसे अधिक है। इसके दहन का एकमात्र उत्पाद जल वाष्प है।
3. मोमबत्ती की लौ में कौन-सा क्षेत्र सबसे गर्म होता है और क्यों?
   (a) सबसे भीतरी काला क्षेत्र, क्योंकि मोम वाष्प वहाँ सबसे अधिक सघन होती है
   (b) मध्य पीला क्षेत्र, क्योंकि चमकते कार्बन कण गर्मी छोड़ते हैं
   (c) सबसे बाहरी नीला क्षेत्र, क्योंकि भरपूर ऑक्सीजन के साथ दहन पूर्ण होता है
   (d) तीनों क्षेत्रों का तापमान समान होता है
   उत्तर: (c) बाहरी नीले क्षेत्र को ऑक्सीजन खुलकर मिलती है। इसलिए दहन पूर्ण होता है और यह सबसे गर्म हिस्सा है। काला भीतरी क्षेत्र सबसे ठंडा होता है।
4. दहन के लिए निम्नलिखित ज़रूरतों पर विचार कीजिए:
   1. जलने योग्य ईंधन 2. ऑक्सीजन या हवा की आपूर्ति 3. ज्वलन तापमान तक पहुँचाने वाली गर्मी। दहन होने के लिए इनमें से कौन-सी ज़रूरी हैं?
   (a) केवल 1 और 2
   (b) केवल 2 और 3
   (c) केवल 1 और 3
   (d) 1, 2 और 3
   उत्तर: (d) आग के त्रिकोण की तीनों भुजाएँ, यानी ईंधन, ऑक्सीजन और ज्वलन तापमान तक पहुँचाने वाली गर्मी, एक साथ मौजूद होनी चाहिए। इनमें से कोई एक हटा दें तो दहन रुक जाता है।
5. कार्बन-आधारित ईंधन के अपूर्ण दहन में मुख्य खतरा किस गैस के बनने से होता है?
   (a) कार्बन डाइऑक्साइड
   (b) कार्बन मोनोऑक्साइड
   (c) नाइट्रोजन
   (d) जल वाष्प
   उत्तर: (b) ऑक्सीजन कम होने पर कार्बन पूरी तरह नहीं जलता और कार्बन मोनोऑक्साइड बनती है। यह ज़हरीली गैस है और इसके साथ कालिख तथा पीली, धुएँ वाली लौ भी बनते हैं।

मुख्य परीक्षा प्रश्न

1. “ऊष्मीय मान अकेले किसी ईंधन को आदर्श नहीं बनाता।” भारत में इस्तेमाल होने वाले ईंधनों के उदाहरणों के साथ उन गुणों पर चर्चा कीजिए जो किसी ईंधन की उपयुक्तता तय करती हैं। (15 अंक, 250 शब्द)
2. पूर्ण और अपूर्ण दहन में अंतर बताइए। समझाइए कि अपूर्ण दहन कुशलता की समस्या और सार्वजनिक स्वास्थ्य का खतरा, दोनों क्यों है। (10 अंक, 150 शब्द)
3. ईंधनों को जीवाश्म और नवीकरणीय श्रेणियों में बाँटने से भारत की ऊर्जा-बदलाव रणनीति कैसे बनती है? CNG, एथनॉल मिश्रण, संपीडित बायोगैस और हरित हाइड्रोजन के संदर्भ में जाँचिए। (15 अंक, 250 शब्द)
4. “ईंधनों की ऊर्जा मात्रा की तुलना तब तक बेमानी है जब तक उसका आधार तय न हो।” PNG और LPG के उदाहरण से इस कथन का आलोचनात्मक विश्लेषण कीजिए। (10 अंक, 150 शब्द)
5. हाइड्रोजन को अक्सर भविष्य का ईंधन कहा जाता है। भारत के राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन के संदर्भ में ईंधन के रूप में इसके फायदे और इसे रखने तथा इस्तेमाल करने की व्यावहारिक चुनौतियों का मूल्यांकन कीजिए। (15 अंक, 250 शब्द)