Energiaühikute teisendaja: džaulid, kWh, kalorid ja BTU

Energiaühikute teisendaja

Energia on võime teha tööd või tekitada soojust. Energiaühikute teisendi kirjutab energiaarvu ühest ühikust ümber teise, näiteks kilovatt-tundidest džaulideks. See leht teisendab džaulide, kilodžaulide, kalorite, kilokalorite, vatt-tundide, kilovatt-tundide ja BTU vahel ning näitab kõiki seitset väärtust samal ajal.

Mida teisendaja teeb

Kasutaja sisestab ühe arvu ja valib ühiku, milles see arv on esitatud. Leht esitab sama energia kõigis seitsmes ühikus.

• Tulemused kuvatakse kaheksa tüvenumbriga. Ümardatakse ainult kuva. Teisendus tehakse sisestatud arvu põhjal.
• Tulemusele, mille absoluutväärtus on alla 0,0001 või vähemalt miljard, rakendatakse teaduslikku kuju. Null kuvatakse lihtsa arvuna 0.
• Negatiivsed väärtused on lubatud. Reaktsioonil, mis neelab soojust selle eraldamise asemel, on negatiivne väärtus.
• Tühi väli annab arvu asemel viiba. Ühikuga link, mida leht ei paku, annab teisenduse asemel teate.

Seitse ühikut

Džaul on SI-ühik: töö, mille teeb üks njuuton ühe meetri ulatuses toimides. Kõik ülejäänud kuus ühikut vastavad kindlale džaulide arvule. Ükski neist kuuest arvust ei ole mõõtetulemus, seega ei muutu need aja jooksul.

Energia teisendusvalem

Kõik siin esitatud ühikud on džauli kindlad kordsed, seega koosneb teisendus ühest korrutamisest ja sellele järgnevast jagamisest. Väärtus teisendatakse esmalt džaulideks ja seejärel soovitud ühikusse:

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

kus $E_1$ on sisestatud energia, $k_1$ on valitud ühiku ühes ühikus sisalduvate džaulide arv, $k_2$ on soovitud ühiku ühes ühikus sisalduvate džaulide arv ja $E_2$ on vastus.

Teel ei liideta ega lahutata midagi, sest kõigi seitsme skaala null vastab samale energiale. Muutub ainult astme suurus. Temperatuur on erand: Celsiuse ja Fahrenheiti skaala alustavad arvestust eri lähtepunktidest, mistõttu ainult korrutav teisendi, mis esitaks 0 °C väärtusena 0 °F, mitte 32 °F, on siinkohal sobimatu.

Kalori ja BTU päritolu

Algselt tähendas kalor energiat, mis kulub ühe grammi vee soojendamiseks ühe Celsiuse kraadi võrra, kuid kaks eri katset määrasid selle idee aluseks oleva suuruse kahe väga veidi erineva väärtusena. See leht kasutab termokeemilist kalorit, mille täpne väärtus on 4,184 J, mida kasutatakse keemias ja toiduenergia märgistuses (1 000 neist moodustavad kilokalori, mis on toitumisalasele märgisele kirjutatud kui „Calories“). Teine, eraldi määratlus, rahvusvahelise tabeli kalor, mille täpne väärtus on 4,1868 J, on allpool BTU määratluse osa, mitte eraldi siin esitatud ühik, sest need kaks kalorit erinevad umbes 0,06% võrra ja neid on lihtne segi ajada.

Selle lehe BTU on rahvusvahelise tabeli BTU, mille näit on trükitud HVAC- ja kliimaseadmetele. See on määratletud energiana, mis kulub ühe naela vee soojendamiseks ühe kraadi Fahrenheiti võrra, kasutades rahvusvahelise tabeli kalorit:

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

Kogus 453,59237 g pärineb 1959. aasta rahvusvahelisest jardi ja naela leppest, millega määrati naela täpseks massiks see grammide arv. Tegur 5/9 teisendab ühe Fahrenheiti kraadise temperatuurierinevuse kelviniteks. Kõik kolm tegurit on täpsed, seega on täpne ka korrutis ning eespool esitatud kümnendmurd lõpeb, mitte ei kordu.

Näide: 10 kWh päikesepatarei

Kodune aku nimivõimsusega 10 kWh salvestab 10 000 vatt-tundi. Teisendades selle džaulideks, füüsikas kasutatavaks SI -ühikuks:

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

Sama 10 kWh teisendamine BTU-deks, mida kasutatakse selle kütte- või jahutuskoormuse suuruse määramisel, mida aku võiks käitada:

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

Ja kilokaloriteks, mida kasutatakse toiduainete märgistusel:

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

Selle sisendi korral näitab leht kõrvuti väärtusi 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh ja 34 121,416 BTU.

Levinud energia teisendused

Iga rida näitab, milleks vasaku veeru üks ühik teisendub kõigis seitsmes ühikus, kaheksa tüvenumbri täpsusega.

Millised väärtused on täpsed ja millised ümardatud

Kõik siin esitatud ühikud põhinevad määratlusel, kuid ainult mõnda neist määratlustest saab kümnendmurruna täielikult välja kirjutada.

• 1 kJ võrdub täpselt 1 000 J-ga. Kilo on SI eesliide, mis tähistab tuhandet.
• 1 cal võrdub täpselt 4,184 J-ga ja 1 kcal võrdub täpselt 4 184 J-ga. Mõlemad kümnendmurrud lõpevad.
• 1 Wh võrdub täpselt 3 600 J-ga ja 1 kWh võrdub täpselt 3 600 000 J-ga: vatt on džaul sekundis ja tund on 3 600 sekundit; mõlemad määratlused on täpsed.
• 1 BTU võrdub täpselt 1 055,05585262 J-ga. See saadakse kolmest täpsest määratlusest, mitte lühendatud kümnendmurruna salvestatud väärtusest.

Teisendaja arvutab BTU väärtuse selle määravate konstantide põhjal, mitte ümardatud arvu salvestades. Seega tuleneb lugeja nähtav ümardamine kuvast, mitte selle aluseks olevatest arvudest. Kaheksa tüvenumbrit on piisav, et määratlev väärtus selgelt esitada, kuid piisavalt vähe, et varjata arvuti arvutuste viimaseid numbreid, mis sisaldavad teabest rohkem ümardamisviga.

Korduma kippuvad küsimused

Mitu džauli on ühes kilovatt-tunnis? Täpselt 3 600 000 J ehk 3,6 MJ. Kilovatt-tund on energia, mida kasutab ühekilovatine seade ühe tunni jooksul, ning arv tuleneb otseselt sellest, et sekund on 1/3,600 tunnist.

Kas kalor on kõikjal sama? Ei. See leht kasutab termokeemilist kalorit (4,184 J), mida kasutatakse keemias ja toiduenergia kilokalorites. Allpool BTU määratlemiseks kasutatav rahvusvahelise tabeli kalor (4,1868 J) on eraldi, hilisem määratlus, mis on umbes 0,06% võrra suurem.

Kuidas teisendatakse kWh BTU-deks? Jaga kilovatt-tundide arv 0,00029307107-ga või korruta ligikaudu 3 412,14-ga. Üks kilovatt-tund võrdub 3 412,1416 BTU-ga (3600 kJ).

Mitu džauli on toidukaloris? Toidu „Calorie“ suure algustähega on kilokalor: täpselt 4 184 J ehk ligikaudu 4,184 kJ. A 250-Calorie suupiste sisaldab ligikaudu 1 046 kJ.

Kas negatiivset energiat saab teisendada? Jah. Energial on märk, seega kirjeldab nullist väiksem väärtus vastassuunas liikuvat energiavoogu, näiteks reaktsiooni, mis neelab soojust selle eraldamise asemel. Leht teisendab selle, mitte ei lükka seda tagasi.

Miks kuvatakse nii palju numbreid? Kaheksa tüvenumbrit muudab määratleva väärtuse loetavaks, esitamata arvutuste viimaseid numbreid, mis sisaldavad ümardamisviga. Salvestatud konstante ei lühendata kunagi, seega ei mõjuta lühem kuva järgmist teisendust.