ऊर्जा इकाई परिवर्तक: जूल, kWh, कैलोरी और BTU

ऊर्जा इकाई परिवर्तक

ऊर्जा कार्य करने या ऊष्मा उत्पन्न करने की क्षमता है। ऊर्जा इकाई परिवर्तक किसी ऊर्जा मान को एक इकाई से दूसरी इकाई में बदलता है, जैसे किलोवाट-घंटे को जूल में। यह पृष्ठ जूल, किलोजूल, कैलोरी, किलोकैलोरी, वाट-घंटे, किलोवाट-घंटे और BTU के बीच रूपांतरण करता है तथा सभी सात मान एक साथ दिखाता है।

परिवर्तक क्या करता है

उपयोगकर्ता एक संख्या लिखता है और वह इकाई चुनता है जिसमें वह संख्या दी गई है। पृष्ठ उसी ऊर्जा को सभी सात इकाइयों में दिखाता है।

• परिणाम आठ सार्थक अंकों तक दिखाए जाते हैं। केवल प्रदर्शन को पूर्णांकित किया जाता है। रूपांतरण टाइप की गई संख्या पर चलता है।
• आकार में 0.0001 से कम या एक अरब या उससे अधिक परिणाम वैज्ञानिक संकेतन में दिखाया जाता है। शून्य को साधारण 0 के रूप में दिखाया जाता है।
• ऋणात्मक मान स्वीकार किए जाते हैं। ऊष्मा छोड़ने के बजाय अवशोषित करने वाली अभिक्रिया का मान ऋणात्मक होता है।
• खाली बॉक्स संख्या के बजाय एक संकेत देता है। ऐसा लिंक जिसमें वह इकाई हो जो पृष्ठ उपलब्ध नहीं कराता, रूपांतरण के बजाय एक संदेश दिखाता है।

सात इकाइयाँ

जूल SI इकाई है: एक न्यूटन द्वारा एक मीटर तक लगाया गया कार्य। अन्य छह इकाइयों में से प्रत्येक जूल की एक निश्चित संख्या के बराबर है। इन छह संख्याओं में से कोई भी माप नहीं है, इसलिए समय के साथ इनमें कोई बदलाव नहीं होता।

ऊर्जा रूपांतरण सूत्र

यहाँ प्रत्येक इकाई जूल का एक निश्चित गुणज है, इसलिए रूपांतरण में एक गुणा और उसके बाद एक भाग देना होता है। मान को पहले जूल में बदला जाता है, फिर वांछित इकाई में वापस बदला जाता है:

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

जहाँ $E_1$ दर्ज की गई ऊर्जा है, $k_1$ चुनी गई इकाई में जूलों की संख्या है, $k_2$ वांछित इकाई में जूलों की संख्या है और $E_2$ परिणाम है।

इस प्रक्रिया में कुछ जोड़ा या घटाया नहीं जाता, क्योंकि समान ऊर्जा पर सभी सात पैमाने शून्य से पढ़ते हैं। केवल अंतराल का आकार बदलता है। तापमान में यह बात सही नहीं है: सेल्सियस और फ़ारेनहाइट अलग-अलग बिंदुओं से गिनना शुरू करते हैं, इसलिए केवल गुणा करने वाला परिवर्तक 0 °से॰ को 0 °F बताएगा, जबकि सही मान 32 °F है।

कैलोरी और BTU की उत्पत्ति

मूल रूप से कैलोरी वह ऊर्जा थी जो एक ग्राम पानी का तापमान एक डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है, लेकिन दो अलग-अलग प्रयोगों ने इस विचार को दो बहुत थोड़े अलग मानों पर निश्चित किया। यह पृष्ठ ऊष्मारासायनिक कैलोरी का उपयोग करता है, जिसका मान ठीक 4.184 J है; यही मान रसायन विज्ञान और खाद्य-ऊर्जा लेबलों में उपयोग होता है (1,000 कैलोरियाँ मिलकर पोषण लेबल पर "Calories" के रूप में छपी किलोकैलोरी बनाती हैं)। दूसरी, अलग परिभाषा, अंतर्राष्ट्रीय सारणी वाली कैलोरी का मान ठीक 4.1868 J है। इसे यहाँ अलग इकाई के रूप में दिखाने के बजाय नीचे दिए गए BTU में शामिल किया गया है, क्योंकि दोनों कैलोरियों में लगभग 0.06% का अंतर है और वे आसानी से आपस में मिल जाती हैं।

इस पृष्ठ का BTU अंतर्राष्ट्रीय सारणी वाला BTU है, जो HVAC और AC उपकरणों पर छपा मान होता है। इसे अंतर्राष्ट्रीय सारणी वाली कैलोरी का उपयोग करके, एक पाउंड पानी का तापमान एक डिग्री फ़ारेनहाइट बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जाता है:

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

453.59237 ग्रा॰ का मान 1959 के अंतर्राष्ट्रीय यार्ड और पाउंड समझौते से आता है, जिसने पाउंड का मान ठीक इतने ग्राम निश्चित किया। 5/9 एक डिग्री फ़ारेनहाइट के तापमान-अंतर को केल्विन में बदलता है। तीनों कारक सटीक हैं, इसलिए उनका गुणनफल भी सटीक है और ऊपर का दशमलव दोहरने के बजाय वहीं समाप्त हो जाता है।

उदाहरण: 10 kWh की सौर बैटरी

10 kWh क्षमता वाली घरेलू बैटरी 10,000 वाट-घंटे संग्रहित करती है। इसे जूल में बदलने पर, भौतिकी में प्रयुक्त SI इकाई मिलती है:

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

उसी 10 kWh को BTU में बदलने पर, यह उस ताप या शीतन भार का आकार निर्धारित करने में प्रयुक्त इकाई है जिसे वह चला सकती है:

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

और किलोकैलोरी में, जो खाद्य लेबल पर प्रयुक्त इकाई है:

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

इस इनपुट के लिए पृष्ठ साथ-साथ 3,60,00,000 J, 36,000 kJ, 86,04,206.5 cal, 8,604.2065 kcal, 10,000 Wh, 10 kWh और 34,121.416 BTU दिखाता है।

सामान्य ऊर्जा रूपांतरण

प्रत्येक पंक्ति बाएँ स्तंभ की एक इकाई का सभी सात इकाइयों में बराबर मान दिखाती है, आठ सार्थक अंकों तक।

कौन से मान सटीक हैं और कौन से पूर्णांकित

यहाँ प्रत्येक इकाई एक परिभाषा पर आधारित है, लेकिन उन परिभाषाओं में से केवल कुछ को दशमलव के रूप में पूरी तरह लिखा जा सकता है।

• 1 kJ ठीक 1,000 J के बराबर है। किलो एक हजार के लिए SI उपसर्ग है।
• 1 cal ठीक 4.184 J के बराबर है और 1 kcal ठीक 4,184 J के बराबर है। दोनों दशमलव समाप्त हो जाते हैं।
• 1 Wh ठीक 3,600 J के बराबर है और 1 kWh ठीक 36,00,000 J के बराबर है: वाट प्रति सेकंड जूल होता है और एक घंटा 3,600 सेकंड का होता है; दोनों मान सटीक हैं।
• 1 BTU (1.1 kJ) ठीक 1,055.05585262 J के बराबर है। यह तीन सटीक परिभाषाओं से बना है, न कि छोटे किए गए दशमलव के रूप में संग्रहित है।

परिवर्तक BTU का मान किसी पूर्णांकित संख्या को संग्रहित करने के बजाय उसकी परिभाषित स्थिरांकों से बनाता है, इसलिए पाठक को दिखाई देने वाला पूर्णांकन प्रदर्शन से आता है, न कि उसके पीछे की संख्याओं से। आठ सार्थक अंक किसी परिभाषित मान को स्पष्ट रूप से दिखाने के लिए पर्याप्त हैं और कंप्यूटर की गणनाओं के अंतिम अंकों को छिपाने के लिए भी पर्याप्त हैं; वे अंक सूचना के बजाय पूर्णांकन-शोर रखते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एक किलोवाट-घंटे में कितने जूल होते हैं? ठीक 36,00,000 J, या 3.6 MJ। एक किलोवाट-घंटा वह ऊर्जा है जो एक किलोवाट का उपकरण एक घंटे तक चलने में उपयोग करता है, और यह संख्या सीधे इस तथ्य से निकलती है कि एक सेकंड एक घंटे का 1/3,600 होता है।

क्या कैलोरी हर जगह समान होती है? नहीं। यह पृष्ठ ऊष्मारासायनिक कैलोरी (4.184 J) का उपयोग करता है, जो रसायन विज्ञान में प्रयुक्त होती है और खाद्य-ऊर्जा किलोकैलोरी में शामिल होती है। BTU को परिभाषित करने के लिए नीचे प्रयुक्त अंतर्राष्ट्रीय सारणी वाली कैलोरी (4.1868 J) एक अलग, बाद की परिभाषा है और लगभग 0.06% अधिक बड़ी है।

kWh को BTU में कैसे बदला जाता है? किलोवाट-घंटों को 0.00029307107 से भाग दें या लगभग 3,412.14 से गुणा करें। एक किलोवाट-घंटा 3,412.1416 BTU (3,600 kJ) के बराबर है।

खाद्य कैलोरी जूल में कितनी होती है? खाद्य "Calorie" (बड़े C के साथ) किलोकैलोरी होती है: ठीक 4,184 J, या लगभग 4.184 kJ। 250-Calorie वाले अल्पाहार में लगभग 1,046 kJ ऊर्जा होती है।

क्या ऋणात्मक ऊर्जा का रूपांतरण किया जा सकता है? हाँ। ऊर्जा का चिह्न होता है, इसलिए शून्य से कम मान ऊर्जा के विपरीत दिशा में प्रवाहित होने को दर्शाता है, जैसे ऊष्मा छोड़ने के बजाय उसे अवशोषित करने वाली अभिक्रिया। पृष्ठ इसे अस्वीकार करने के बजाय रूपांतरित करता है।

इतने अधिक अंक क्यों दिखाए जाते हैं? आठ सार्थक अंक किसी परिभाषित मान को पठनीय रखते हैं, बिना गणना के अंतिम अंकों को दिखाए, जिनमें पूर्णांकन-शोर होता है। संग्रहित स्थिरांकों को कभी छोटा नहीं किया जाता, इसलिए छोटा प्रदर्शन अगली गणना में वापस प्रभाव नहीं डालता।