Převodník jednotek energie: jouly, kWh, kalorie a BTU

Převodník jednotek energie

Energie je schopnost vykonávat práci nebo vytvářet teplo. Převodník jednotek energie přepisuje hodnotu energie z jedné jednotky do jiné, například z kilowatthodin na jouly. Tato stránka převádí mezi jouly, kilojouly, kaloriemi, kilokaloriemi, watthodinami, kilowatthodinami a BTU a zobrazuje všech sedm hodnot současně.

Co převodník dělá

Uživatel zadá jedno číslo a vybere jednotku, ve které je toto číslo uvedeno. Stránka vrátí stejnou energii ve všech sedmi jednotkách.

• Výsledky se zobrazují na osm platných číslic. Zaokrouhluje se pouze zobrazení. Převod se provádí s číslem tak, jak bylo zadáno.
• Výsledek menší než 0,0001 nebo alespoň miliarda se zobrazuje ve vědeckém zápisu. Nula se zobrazuje jako prosté 0.
• Záporné hodnoty jsou povoleny. Reakce, která teplo pohlcuje, místo aby ho uvolňovala, má zápornou hodnotu.
• Prázdné pole zobrazí výzvu namísto čísla. Odkaz obsahující jednotku, kterou stránka nenabízí, zobrazí zprávu namísto převodu.

Sedm jednotek

Joule je jednotka SI: práce vykonaná jedním newtonem působícím na dráze jednoho metru. Každá z ostatních šesti jednotek je pevně daný počet joulů. Žádné z těchto šesti čísel není měření, takže se v čase nemění.

Vzorec pro převod energie

Každá zde uvedená jednotka je pevným násobkem joulu, takže převod sestává z jednoho násobení a jednoho dělení. Hodnota se nejprve převede na jouly a potom zpět na požadovanou jednotku:

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

kde $E_1$ je zadaná energie, $k_1$ je počet joulů v jedné jednotce zvolené jednotky, $k_2$ je počet joulů v jedné jednotce požadované jednotky a $E_2$ je výsledek.

Cestou se nic nepřičítá ani neodečítá, protože všech sedm stupnic má při stejné energii nulu. Mění se pouze velikost kroku. U teploty to neplatí: Celsiusova a Fahrenheitova stupnice začínají od různých bodů, takže převodník, který by pouze násobil, by zobrazil 0 °C jako0 °F místo 32 °F.

Původ kalorie a BTU

Kalorie původně znamenala energii potřebnou ke zvýšení teploty jednoho gramu vody o jeden stupeň Celsia, ale dva různé pokusy tuto představu ustálily na dvou nepatrně odlišných hodnotách. Tato stránka používá termochemickou kalorii, přesně stanovenou jako 4,184 J, což je hodnota používaná v chemii a na etiketách s energetickou hodnotou potravin (1 000 z nich tvoří kilokalorii uváděnou jako „Calories“ na nutriční etiketě). Druhá, samostatná definice, kalorie podle mezinárodní tabulky, je přesně stanovena jako 4,1868 J a níže je zahrnuta do BTU, nikoli uvedena jako vlastní jednotka, protože se obě kalorie liší přibližně o 0,06 % a lze je snadno zaměnit.

BTU na této stránce je britská tepelná jednotka podle mezinárodní tabulky, jejíž hodnota je uvedena na zařízeních HVAC a klimatizacích. Je definována jako energie potřebná ke zvýšení teploty jedné libry vody o jeden stupeň Fahrenheita s použitím kalorie podle mezinárodní tabulky:

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

Hodnota 453,59237 g pochází z Dohody o mezinárodním yardu a libře z roku 1959, která stanovuje libru přesně na tento počet gramů. Faktor 5/9 převádí rozdíl teplot jednoho stupně Fahrenheita na kelviny. Všechny tři faktory jsou přesné, takže přesný je i jejich součin a desetinný rozvoj uvedený výše se ukončí, nikoli opakuje.

Příklad: solární baterie s kapacitou 10 kWh

Domácí baterie s kapacitou 10 kWh ukládá 10 000 watthodin. Po převodu na jouly, jednotku SI používanou ve fyzice:

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

Při převodu stejné hodnoty 10 kWh na BTU, jednotku používanou pro stanovení velikosti topné nebo chladicí zátěže, kterou by mohla napájet:

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

A na kilokalorie, jednotku používanou na etiketách potravin:

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

Pro tento vstup stránka zobrazí vedle sebe 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh a 34 121,416 BTU.

Běžné převody energie

Každý řádek uvádí, kolik činí jedna jednotka z levého sloupce v každé ze sedmi jednotek, na osm platných číslic.

Které hodnoty jsou přesné a které zaokrouhlené

Každá zde uvedená jednotka vychází z definice, ale pouze některé z těchto definic lze plně zapsat jako desetinná čísla.

• 1 kJ je přesně 1 000 J. Kilo je předpona SI pro tisíc.
• 1 cal je přesně 4,184 J a 1 kcal je přesně 4 184 J. Obě desetinná čísla končí.
• 1 Wh je přesně 3 600 J a 1 kWh je přesně 3 600 000 J: watt je joule za sekundu a hodina má 3 600 sekund, přičemž obě hodnoty jsou přesné.
• 1 BTU (1,1 kJ) je přesně 1 055,05585262 J, složený ze tří přesných definic, nikoli uložený jako zkrácené desetinné číslo.

Převodník vytváří hodnotu BTU z jejích definičních konstant, místo aby ukládal zaokrouhlené číslo, takže zaokrouhlení, které čtenář vidí, pochází ze zobrazení, nikoli z čísel, která jsou jeho základem. Osm platných číslic je dostatečný počet k jasnému zobrazení definiční hodnoty a zároveň dostatečně malý k zakrytí posledních číslic počítačového výpočtu, které nesou zaokrouhlovací šum, nikoli informaci.

Často kladené otázky

Kolik joulů má jedna kilowatthodina? Přesně 3 600 000 J neboli 3,6 MJ. Kilowatthodina je energie spotřebovaná spotřebičem o příkonu jeden kilowatt, který běží jednu hodinu, a hodnota přímo vyplývá z toho, že sekunda je 1/3,600 hodiny.

Je kalorie všude stejná? Ne. Tato stránka používá termochemickou kalorii (4,184 J), hodnotu používanou v chemii a zahrnutou do kilokalorií uváděných u potravin. Kalorie podle mezinárodní tabulky (4,1868 J), používaná k definici BTU níže, je samostatná, pozdější definice, přibližně o 0,06 % větší.

Jak se převádějí kWh na BTU? Vydělte počet kilowatthodin hodnotou 0,00029307107 nebo násobte přibližně 3 412,14. Jedna kilowatthodina je 3 412,1416 BTU (3 600 kJ).

Kolik joulů má potravinová kalorie? Potravinová „Calorie“ s velkým písmenem C je kilokalorie: přesně 4 184 J neboli přibližně 4,184 kJ. Svačina s obsahem 250 Calories obsahuje přibližně 1 046 kJ.

Lze převádět zápornou energii? Ano. Energie má znaménko, takže hodnota pod nulou popisuje tok energie opačným směrem, například reakci pohlcující teplo místo jeho uvolňování. Stránka ji převede, místo aby ji odmítla.

Proč se zobrazuje tolik číslic? Osm platných číslic udržuje definiční hodnotu čitelnou, aniž by zobrazovalo poslední číslice výpočtu, které nesou zaokrouhlovací šum. Uložené konstanty se nikdy nezkracují, takže kratší zobrazení neovlivní další převod.