Energiaegység-átváltó: joule, kWh, kalória és BTU

Energiaegység-átváltó

Az energia a munkavégzésre vagy hő előállítására való képesség. Az energiaegység-átváltó egy energiértéket egyik mértékegységből egy másikba ír át, például kilowattórából joule-ba. Ez az oldal joule, kilojoule, kalória, kilokalória, wattóra, kilowattóra és BTU között vált át, és mind a hét értéket egyszerre jeleníti meg.

Mit végez az átváltó?

A látogató beír egy számot, majd kiválasztja azt a mértékegységet, amelyben a szám meg van adva. Az oldal ugyanezt az energiát mind a hét mértékegységben megadja.

• Az eredmények nyolc értékes számjegyig jelennek meg. Csak a megjelenítés kerekített. Az átváltás a beírt számmal történik.
• A 0,0001-nél kisebb eredményt, illetve az egymilliárdos vagy annál nagyobb értékeket tudományos jelöléssel jeleníti meg. A nullát egyszerű 0 formában mutatja.
• Negatív értékek is megadhatók. Az a reakció, amely hő leadása helyett hőt nyel el, negatív értéket kap.
• Az üres mező szám helyett felszólítást jelenít meg. Ha egy hivatkozás olyan mértékegységet tartalmaz, amelyet az oldal nem kínál, az átváltás helyett üzenet jelenik meg.

A hét mértékegység

A joule az SI-rendszer mértékegysége: egy newton erő által egy méter úton végzett munka. A másik hat mértékegység mindegyike rögzített számú joule-nak felel meg. E hat szám egyike sem mérési eredmény, ezért idővel egyikük sem változik.

Az energia átváltásának képlete

Az itt szereplő minden mértékegység a joule rögzített többszöröse, ezért az átváltás egy szorzásból, majd egy osztásból áll. Az értéket először joule-ba váltja át, majd a kívánt mértékegységbe vissza:

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

ahol $E_1$ a beírt energia, $k_1$ a kiválasztott mértékegység egy egységében lévő joule-ok száma, $k_2$ a kívánt mértékegység egy egységében lévő joule-ok száma, $E_2$ pedig az eredmény.

Útközben semmit sem adunk hozzá és nem vonunk ki, mert mind a hét skála ugyanannál az energiánál mutat nullát. Csak a lépésköz mérete változik. A hőmérséklet kivétel: ott ez nem igaz. A Celsius- és a Fahrenheit-skála különböző pontokról kezdi a számlálást, ezért egy olyan átváltó, amely csak szorozna, a 0 °C értéket 0 °F helyett 32 °F értékként adná meg.

Honnan származik a kalória és a BTU?

A kalória eredetileg egy gramm víz egy Celsius-fokkal való felmelegítéséhez szükséges energia volt, de két különböző kísérlet ezt az elképzelést két, nagyon kissé eltérő értékben rögzítette. Ez az oldal a pontosan 4,184 J értékben rögzített termokémiai kalóriát használja, amelyet a kémiában és az élelmiszerek energiatartalmának címkézésében alkalmaznak (1 000 darab alkotja a tápértékcímkéken „kalóriaként” feltüntetett kilokalóriát). Egy másik, különálló meghatározás, a Nemzetközi Táblázat szerinti kalória pontosan 4,1868 J értékű, és az alábbi BTU része, nem pedig önálló mértékegységként jelenik meg itt, mivel a két kalória körülbelül 0,06%-kal tér el egymástól, és könnyű összekeverni őket.

Az ezen az oldalon szereplő BTU a Nemzetközi Táblázat szerinti BTU, az HVAC- és AC-berendezéseken feltüntetett érték. Meghatározása szerint az egy font víz egy Fahrenheit-fokkal való felmelegítéséhez szükséges energia, a Nemzetközi Táblázat szerinti kalóriát használva:

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

A 453,59237 g érték a 1959. évi Nemzetközi Yard- és Fontmegállapodásból származik, amely a fontot pontosan ennyi grammként rögzíti. Az 5/9 egy Fahrenheit-foknyi hőmérséklet-különbséget kelvinné alakít át. Mindhárom tényező pontos, ezért a szorzat is pontos, és a fenti tizedes tört nem ismétlődik tovább.

Példa: egy 10 kWh-s napelemes akkumulátor

Egy 10 kWh névleges kapacitású otthoni akkumulátor 10 000 wattórát tárol. Joule-ba átváltva, a fizikában használt SI- mértékegységben:

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

Ugyanezt a 10 kWh értéket BTU-ba átváltva, abba a mértékegységbe, amelyet az általa működtethető fűtési vagy hűtési terhelés méretezésére használnak:

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

Kilokalóriára átváltva, arra a mértékegységre, amelyet az élelmiszerek címkéjén használnak:

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

Ennél a bemenetnél az oldal egymás mellett jeleníti meg a következő értékeket: 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh és 34 121,416 BTU.

Gyakori energiaátváltások

Minden sor azt mutatja, hogy a bal oldali oszlop egy egysége mennyit jelent a hét mértékegység mindegyikében, nyolc értékes számjegyig.

Mely értékek pontosak, és melyek kerekítettek?

Az itt szereplő minden mértékegység egy meghatározáson alapul, de ezeknek csak egy része írható ki teljes egészében tizedes formában.

• A 1 kJ pontosan 1 000 J. A kilo az ezeres szorzótényező SI-előtagja.
• Az 1 cal pontosan 4,184 J, az 1 kcal pedig pontosan 4 184 J. Mindkét tizedes tört véges.
• Az 1 Wh pontosan 3 600 J, az 1 kWh pedig pontosan 3 600 000 J: a watt joule másodpercenként, a 3 600 másodperc pedig egy óra, és mindkét érték pontos.
• Az 1 BTU pontosan 1 055,05585262 J, amely három pontos meghatározásból áll össze, nem pedig rövidített tizedes tört formájában van tárolva.

Az átváltó a BTU értékét a meghatározó állandókból számítja ki, nem egy kerekített számot tárol, ezért az olvasó által látott kerekítés a megjelenítésből ered, nem pedig a mögöttes számokból. A nyolc értékes számjegy elég széles ahhoz, hogy a meghatározó érték jól látható legyen, ugyanakkor elég szűk ahhoz, hogy elrejtse a számítógépes számítás utolsó számjegyeit, amelyek információ helyett kerekítési zajt hordoznak.

Gyakran ismételt kérdések

Hány joule egy kilowattóra? Pontosan 3 600 000 J, vagy 3,6 MJ. A kilowattóra annak az energiája, amelyet egy egykilowattos készülék egy órán át felhasznál, és az érték közvetlenül abból következik, hogy egy másodperc egy óra 1/3,600 része.

Mindenhol ugyanaz a kalória? Nem. Ez az oldal a termokémiai kalóriát használja (4,184 J), amelyet a kémiában alkalmaznak, és amely az élelmiszerek energiatartalmát megadó kilokalóriák alapja. A Nemzetközi Táblázat szerinti kalória (4,1868 J), amelyet a BTU alábbi meghatározásához használnak, egy különálló, későbbi meghatározás, körülbelül 0,06%-kal nagyobb.

Hogyan váltható át a kWh BTU-ra? A kilowattórát el kell osztani 0,00029307107-tel, vagy meg kell szorozni körülbelül 3 412,14-del. Egy kilowattóra 3 412,1416 BTU.

Hány joule egy élelmiszercímkén szereplő kalória? Az élelmiszereken szereplő „Calorie” (nagy C-vel) kilokalóriát jelent: pontosan 4 184 J, vagy körülbelül 4,184 kJ. Egy 250 kalóriás rágcsálnivaló körülbelül 1 046 kJ energiát tartalmaz.

Átváltható a negatív energia? Igen. Az energiának előjele van, ezért a nulla alatti érték az ellenkező irányú energiaáramlást írja le, például amikor egy reakció hőt nyel el ahelyett, hogy leadná. Az oldal átváltja az értéket, nem utasítja el.

Miért jelenik meg ilyen sok számjegy? A nyolc értékes számjegy olvashatóan tartja a meghatározó értéket anélkül, hogy megjelenítené a számítás utolsó számjegyeit, amelyek kerekítési zajt hordoznak. A tárolt állandókat soha nem rövidítjük le, ezért a rövidebb megjelenítés nem hat vissza a következő átváltásra.