Pretvarač energetskih jedinica: džuli, kWh, kalorije i BTU

Pretvarač energetskih jedinica

Energija je sposobnost obavljanja rada ili proizvodnje topline. Pretvarač energetskih jedinica prepisuje energetsku vrijednost iz jedne jedinice u drugu, primjerice iz kilovatsati u džule. Ova stranica pretvara između džula, kilodžula, kalorija, kilokalorija, vat-sati, kilovatsati i BTU-a te istodobno prikazuje svih sedam vrijednosti.

Što pretvarač radi

Posjetitelj upisuje jedan broj i odabire jedinicu u kojoj je taj broj izražen. Stranica vraća istu energiju u svih sedam jedinica.

• Rezultati se prikazuju s osam značajnih znamenki. Zaokružuje se samo prikaz. Pretvorba se provodi s brojem onako kako je upisan.
• Rezultat čija je veličina manja od 0,0001 ili je veća ili jednaka milijardi prikazuje se u znanstvenom zapisu. Nula se prikazuje kao običan 0.
• Prihvaćaju se negativne vrijednosti. Reakcija koja apsorbira toplinu umjesto da je oslobađa ima negativnu vrijednost.
• Prazno polje daje upit umjesto broja. Poveznica s jedinicom koju stranica ne nudi daje poruku umjesto pretvorbe.

Sedam jedinica

Džul je SI jedinica: rad koji obavlja jedan njutn djelujući na udaljenosti od jednog metra. Svaka od ostalih šest jedinica fiksni je broj džula. Nijedan od tih šest brojeva nije mjerenje, pa se nijedan ne mijenja s vremenom.

Formula za pretvorbu energije

Svaka je ovdje jedinica fiksni višekratnik džula, pa je pretvorba jedno množenje nakon kojeg slijedi jedno dijeljenje. Vrijednost se prvo pretvara u džule, a zatim iz džula u željenu jedinicu:

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

gdje je $E_1$ upisana energija, $k_1$ broj džula u jednoj jedinici odabrane jedinice, $k_2$ broj džula u jednoj jedinici željene jedinice, a $E_2$ je rezultat.

Usput se ništa ne dodaje niti oduzima jer svih sedam ljestvica pokazuje nulu pri istoj energiji. Mijenja se samo veličina koraka. Temperatura je slučaj u kojem to nije tako: Celzijeva i Fahrenheitova ljestvica počinju brojati od različitih točaka, pa bi pretvarač koji samo množi prikazao 0 °C kao 0 °F umjesto kao 32 °F.

Podrijetlo kalorije i BTU-a

Kalorija je izvorno bila energija potrebna za zagrijavanje jednog grama vode za jedan stupanj Celzija, ali dva su različita pokusa tu zamisao utvrdila na dvjema vrlo malo različitim veličinama. Ova stranica upotrebljava termokemijsku kaloriju, točno utvrđenu kao 4,184 J, što je vrijednost koja se upotrebljava u kemiji i na deklaracijama energetske vrijednosti hrane (1.000 njih čini kilokaloriju otisnutu kao „Calories” na prehrambenoj deklaraciji). Druga, zasebna definicija, kalorija prema Međunarodnoj tablici, točno je utvrđena kao 4,1868 J i uključena je u BTU u nastavku, a ne prikazana kao zasebna jedinica ovdje, jer se te dvije kalorije razlikuju za oko 0,06 % i lako ih je zamijeniti.

BTU na ovoj stranici jest BTU prema Međunarodnoj tablici, vrijednost otisnuta na HVAC i AC opremi. Definira se kao energija potrebna za zagrijavanje jedne funte vode za jedan stupanj Fahrenheita, uz upotrebu kalorije prema Međunarodnoj tablici:

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

Vrijednost 453,59237 g potječe iz Sporazuma o međunarodnom jardu i funti iz 1959, kojim se funta utvrđuje kao točno toliko grama. Faktor 5/9 pretvara temperaturnu razliku od jednog stupnja Fahrenheita u kelvine. Sva su tri faktora točna, pa je točan i njihov umnožak, a gornji decimalni zapis završava umjesto da se ponavlja.

Primjer: solarna baterija od 10 kWh

Kućna baterija nazivnog kapaciteta 10 kWh pohranjuje 10.000 vat-sati. Pretvoreno u džule, SI jedinicu koja se upotrebljava u fizici:

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

Pretvorba istih 10 kWh u BTU, jedinicu koja se upotrebljava za određivanje veličine toplinskog ili rashladnog opterećenja koje bi mogla pokretati:

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

A u kilokalorije, jedinicu koja se upotrebljava na deklaraciji hrane:

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

Za ovaj unos stranica usporedno prikazuje 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh i 34.121,416 BTU.

Uobičajene pretvorbe energije

Svaki redak prikazuje koliko jedna jedinica iz lijevog stupca iznosi u svakoj od sedam jedinica, s osam značajnih znamenki.

Koje su vrijednosti točne, a koje zaokružene

Svaka se ovdje jedinica temelji na definiciji, ali samo se neke od tih definicija mogu u cijelosti zapisati decimalnim brojevima.

• 1 kJ točno je 1.000 J. Kilo je SI prefiks za tisuću.
• 1 cal točno je 4,184 J, a 1 kcal točno je 4.184 J. Oba decimalna zapisa završavaju.
• 1 Wh točno je 3.600 J, a 1 kWh točno je 3.600.000 J: vat je džul po sekundi, a sat ima 3.600 sekundi; oboje je točno.
• 1 BTU (1,1 kJ) točno je 1.055,05585262 J, a sastoji se od triju točnih definicija, umjesto da se pohranjuje kao skraćeni decimalni zapis.

Pretvarač izračunava vrijednost BTU-a iz njegovih definirajućih konstanti, a ne pohranjuje zaokruženi broj, pa zaokruživanje koje čitatelj vidi potječe od prikaza, a ne od brojeva u pozadini. Osam značajnih znamenki dovoljno je za jasan prikaz definirajuće vrijednosti, a dovoljno malo da sakrije posljednje znamenke računa računala, koje sadrže šum zaokruživanja, a ne informacije.

Često postavljana pitanja

Koliko džula ima jedan kilovatsat? Točno 3.600.000 J ili 3,6 MJ. Kilovatsat je energija koju potroši uređaj snage jedan kilovat koji radi jedan sat, a broj izravno slijedi iz činjenice da je sekunda 1/3 od 600 sata.

Je li kalorija svugdje ista? Nije. Ova stranica upotrebljava termokemijsku kaloriju (4,184 J), vrijednost koja se upotrebljava u kemiji i uključena je u kilokalorije za energetsku vrijednost hrane. Kalorija prema Međunarodnoj tablici (4,1868 J), koja se upotrebljava za definiranje BTU-a u nastavku, zasebna je, kasnija definicija koja je veća za oko 0,06 %.

Kako se kWh pretvara u BTU? Podijelite kilovatsate s 0,00029307107 ili ih pomnožite s približno 3.412,14. Jedan kilovatsat iznosi 3.412,1416 BTU (3.600 kJ).

Koliko džula ima prehrambena kalorija? Prehrambena „Calorie” (veliko C) jest kilokalorija: točno 4.184 J ili približno 4,184 kJ. Zalogaj od 250 Calorie sadrži približno 1.046 kJ.

Može li se negativna energija pretvoriti? Da. Energija ima predznak, pa vrijednost manja od nule opisuje tok energije u suprotnom smjeru, primjerice reakciju koja apsorbira toplinu umjesto da je oslobađa. Stranica je pretvara, a ne odbija.

Zašto se prikazuje toliko znamenki? Osam značajnih znamenki čini definirajuću vrijednost čitljivom bez prikazivanja posljednjih znamenki računa, koje sadrže šum zaokruživanja. Pohranjene se konstante nikad ne skraćuju, pa kraći prikaz ne utječe na sljedeću pretvorbu.