Конвертор на единици за енергия: джаули, kWh, калории и BTU

Конвертор на единици за енергия

Енергията е способността да се извършва работа или да се отделя топлина. Конверторът на единици за енергия преобразува енергийна стойност от една единица в друга, например киловатчасове в джаули. Тази страница преобразува между джаули, килоджаули, калории, килокалории, ватчасове, киловатчасове и BTU и показва и седемте стойности едновременно.

Какво прави преобразувателят

Посетителят въвежда едно число и избира единицата, в която е записано това число. Страницата показва същата енергия и в седемте единици.

• Резултатите се показват с осем значими цифри. Закръглява се само показваната стойност. Самото преобразуване се извършва с въведеното число.
• Резултат с абсолютна стойност под 0,0001 или от милиард нагоре се показва в научен запис. Нулата се показва като обикновено 0.
• Приемат се отрицателни стойности. Реакция, която поглъща топлина, вместо да я отделя, има отрицателна стойност.
• Празното поле показва подкана, а не число. Връзка с единица, която страницата не предлага, показва съобщение, а не резултат от преобразуване.

Седемте единици

Джаулът е SI единицата: работата, извършена при преместването на тяло на разстояние един метър от сила от един нютон. Всяка от другите шест единици е фиксиран брой джаули. Никое от тези шест числа не е измерване, затова нито едно от тях не се променя с времето.

Формула за преобразуване на енергията

Всяка единица тук е фиксирано кратно на джаула, така че преобразуването се състои от едно умножение, последвано от едно деление. Стойността първо се преобразува в джаули, а след това отново в желаната единица:

$E_2 = \frac{E_1 \times k_1}{k_2}$

където $E_1$ е въведената енергия, $k_1$ е броят джаули в една единица от избраната единица, $k_2$ е броят джаули в една единица от желаната единица, а $E_2$ е резултатът.

По пътя нищо не се добавя и не се изважда, защото и седемте скали показват нула при една и съща енергия. Променя се само размерът на стъпката. Температурата е случаят, при който това не е вярно: Целзий и Фаренхайт започват да отчитат от различни точки, така че конвертор, който само умножава, би показал 0 °C като 0 °F вместо като 32 °F.

Произход на калорията и BTU

Първоначално калорията е била енергията, необходима за повишаване на температурата на един грам вода с един градус по Целзий, но два различни експеримента са фиксирали тази идея при две съвсем малко различни стойности. Тази страница използва термохимичната калория, фиксирана точно на 4,184 J, което е числото, използвано в химията и при етикетирането на енергията в храните (1 000 от тях образуват килокалорията, изписвана като „Calories“ върху етикета с хранителна информация ). Второто, отделно определение — калорията от Международните таблици — е фиксирано точно на 4,1868 J и е включено в BTU по-долу, вместо да се показва тук като отделна единица, тъй като двете калории се различават с около 0,06% и лесно могат да бъдат объркани.

BTU на тази страница е BTU по международните таблици — стойността, изписвана върху отоплително и климатично оборудване. Тя се определя като енергията, необходима за повишаване на температурата на един паунд вода с един градус Фаренхайт, като се използва калорията от Международните таблици:

$1\ \mathrm{BTU} = 453.59237\ \mathrm{g} \times \frac{5}{9}\,\mathrm{K/°F} \times 4.1868\ \mathrm{J/(g \cdot K)} = 1055.05585262\ \mathrm{J}$

453,59237 g произлиза от Споразумението за международния ярд и паунд от 1959 г., което фиксира паунда точно на толкова грама. 5/9 преобразува температурна разлика от един градус по Фаренхайт в келвини. И трите множителя са точни, така че и произведението е точно и показаният по-горе десетичен запис прекъсва, вместо да се повтаря.

Пример: слънчева батерия с капацитет 10 кВт·ч

Домашна батерия с номинален капацитет 10 кВт·ч съхранява 10 000 ватчаса. Преобразуването в джаули, SI единицата, използвана във физиката:

$E = 10 \times 3{,}600{,}000 = 36{,}000{,}000\ \mathrm{J} = 36\ \mathrm{MJ}$

Преобразуване на същите 10 кВт·ч в BTU — единицата, използвана за оразмеряване на отоплителния или охладителния товар, който тя би могла да захранва:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{1055.05585262} \approx 34{,}121.416\ \mathrm{BTU}$

И в килокалории — единицата, използвана върху етикетите на храните:

$E = \frac{10 \times 3{,}600{,}000}{4184} \approx 8{,}604.2065\ \mathrm{kcal}$

За този вход страницата показва 36 000 000 J, 36 000 кДж, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 кВт·ч и 34 121,416 BTU едно до друго.

Често срещани преобразувания на енергия

Всеки ред показва на какво се равнява една единица от лявата колона във всяка от седемте единици, с осем значими цифри.

Кои стойности са точни и кои са закръглени

Всяка единица тук се основава на определение, но само някои от тези определения могат да бъдат изписани изцяло като десетични числа.

• 1 кДж е точно 1 000 J. Кило- е представката в SI за хиляда.
• 1 cal е точно 4,184 J, а 1 kcal е точно 4 184 J. И двата десетични записа прекъсват.
• 1 Wh е точно 3 600 J, а 1 кВт·ч е точно 3 600 000 J: ватът е джаул за секунда, а часът е 3 600 секунди, като и двете определения са точни.
• 1 BTU (1,1 кДж) е точно 1 055,05585262 J, съставено от три точни определения, вместо да бъде съхранявано като съкратен десетичен запис.

Конверторът изчислява стойността на BTU от определящите я константи, вместо да съхранява закръглено число, така че закръгляването, което читателят вижда, произлиза от показването, а не от числата зад него. Осем значими цифри са достатъчно много, за да покажат ясно определящата стойност и достатъчно малко, за да скрият последните цифри от аритметиката на компютъра, които носят шум от закръгляването, а не информация.

Често задавани въпроси

Колко джаула има в един киловатчас? Точно 3 600 000 J, или 3,6 MJ. Киловатчасът е енергията, използвана от уред с мощност един киловат, работещ в продължение на един час, а числото следва пряко от това, че секундата е 1/3,600 от часа.

Една и съща ли е калорията навсякъде? Не. Тази страница използва термохимичната калория (4,184 J), стойността, използвана в химията и включена в килокалориите за енергията на храните. Калорията от Международните таблици (4,1868 J), използвана за определяне на BTU по-долу, е отделно, по-късно определение, което е с около 0,06% по-голямо.

Как се преобразуват kWh в BTU? Разделете киловатчасовете на 0,00029307107 или умножете по приблизително 3 412,14. Един киловатчас е 3 412,1416 BTU (3600 кДж).

Колко джаула е една хранителна калория? Хранителната „Calorie“ (с главна буква C) е килокалория: точно 4 184 J или приблизително 4,184 кДж. Една закуска от 250 калории съдържа приблизително 1 046 кДж.

Може ли да се преобразува отрицателна енергия? Да. Енергията има знак, така че стойност под нулата описва движение на енергията в обратната посока, например реакция, която поглъща топлина, вместо да я отделя. Страницата я преобразува, вместо да я отхвърли.

Защо се показват толкова много цифри? Осем значими цифри правят определящата стойност четлива, без да показват последните цифри на аритметиката, които носят шум от закръгляването. Съхранените константи никога не се съкращават, така че по-краткият показван запис не влияе на следващото преобразуване.