Enerģijas mērvienību pārveidotājs: J, kWh, kcal, BTU

Enerģijas mērvienību pārveidotājs

Enerģija ir spēja veikt darbu vai radīt siltumu. Enerģijas mērvienību pārveidotājs pārveido enerģijas vērtību no vienas mērvienības citā, piemēram, kilovatstundas džoulos. Šī lapa pārveido džoulus, kilodžoulus, kalorijas, kilokalorijas, vatstundas, kilovatstundas un BTU, kā arī vienlaikus parāda visas septiņas vērtības.

Ko dara pārveidotājs

Lietotājs ievada vienu skaitli un izvēlas mērvienību, kurā šis skaitlis ir izteikts. Lapa atgriež to pašu enerģiju visās septiņās mērvienībās.

• Rezultāti tiek parādīti ar astoņiem nozīmīgajiem cipariem. Noapaļots tiek tikai attēlojums. Pārveidošana tiek veikta ar ievadīto skaitli.
• Rezultāts, kura lielums ir mazāks par 0,0001 vai ir vismaz miljards, tiek parādīts zinātniskajā pierakstā. Nulle tiek parādīta kā parasts 0.
• Negatīvas vērtības ir pieļaujamas. Reakcijai, kas siltumu absorbē, nevis izdala, ir negatīva vērtība.
• Tukšs lauks parāda paziņojumu, nevis skaitli. Saite ar mērvienību, ko lapa nepiedāvā, parāda ziņojumu, nevis pārveidošanas rezultātu.

Septiņas mērvienības

Džouls ir SI mērvienība: darbs, ko veic viens ņūtons, iedarbojoties viena metra garumā. Katra no pārējām sešām mērvienībām ir noteikts džoulu skaits. Neviens no šiem sešiem skaitļiem nav mērījums, tāpēc laika gaitā neviens no tiem nemainās.

Enerģijas pārveidošanas formula

Katra šeit izmantotā mērvienība ir noteikts džoula daudzkārtnis, tāpēc pārveidošana sastāv no vienas reizināšanas un vienas dalīšanas. Vērtība vispirms tiek pārveidota džoulos un pēc tam no džouliem vajadzīgajā mērvienībā:

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

kur $E_1$ ir ievadītā enerģija, $k_1$ ir džoulu skaits vienā izvēlētās mērvienības vienībā, $k_2$ ir džoulu skaits vienā vajadzīgās mērvienības vienībā, bet $E_2$ ir atbilde.

Ceļā nekas netiek pieskaitīts vai atņemts, jo visas septiņas skalas vienai un tai pašai enerģijai rāda nulli. Mainās tikai soļa lielums. Temperatūra ir gadījums, kad tas tā nav: Celsija un Fārenheita skalas sāk skaitīt no atšķirīgiem punktiem, tāpēc pārveidotājs, kas tikai reizinātu, attēlotu 0 °C kā 0 °F, nevis kā 32 °F.

Kalorijas un BTU izcelsme

Sākotnēji kalorija bija enerģija, kas nepieciešama, lai vienu gramu ūdens sasildītu par vienu Celsija grādu, taču divi atšķirīgi eksperimenti šo jēdzienu noteica ar diviem ļoti nedaudz atšķirīgiem lielumiem. Šajā lapā tiek izmantota termoķīmiskā kalorija, kas ir precīzi 4,184 J; šo vērtību izmanto ķīmijā un pārtikas enerģētiskās vērtības marķējumā (1 000 no tām veido kilokaloriju, kas uzturvērtības marķējumā apzīmēta ar “Calories”). Otra, atsevišķa definīcija — Starptautiskās tabulas kalorija — ir precīzi 4,1868 J, un tālāk tā ir iekļauta BTU, nevis šeit parādīta kā atsevišķa mērvienība, jo abas kalorijas atšķiras par aptuveni 0,06% un tās ir viegli sajaukt.

Šajā lapā izmantotā BTU ir Starptautiskās tabulas BTU — skaitlis, kas uzdrukāts uz HVAC un gaisa kondicionēšanas iekārtām. To definē kā enerģiju, kas nepieciešama, lai vienu mārciņu ūdens sasildītu par vienu Fārenheita grādu, izmantojot Starptautiskās tabulas kaloriju:

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

453,59237 g izriet no 1959. gada Starptautiskā jardu un mārciņu nolīguma, kas nosaka mārciņas masu kā precīzi šādu gramu skaitu. 5/9 pārvērš viena Fārenheita grāda temperatūras starpību kelvinos. Visi trīs reizinātāji ir precīzi, tāpēc arī reizinājums ir precīzs un iepriekš norādītais decimālskaitlis nebeidzas ar atkārtojošos daļu.

Piemērs: 10 kWh saules baterija

Mājas akumulators ar nominālo jaudu 10 kWh uzkrāj 10 000 vatstundas. Pārveidojot džoulos, fizikā izmantotajā SI mērvienībā:

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

To pašu 10 kWh pārveidojot BTU, mērvienībā, ko izmanto, lai aprēķinātu tā apkures vai dzesēšanas slodzi:

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

Un kilokalorijās — mērvienībā, ko izmanto pārtikas marķējumā:

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

Šim ievadam lapa blakus parāda 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh un 34 121,416 BTU.

Biežākie enerģijas pārveidojumi

Katrā rindā parādīts, kādai vērtībai katrā no septiņām mērvienībām atbilst viena kreisās kolonnas mērvienība, izmantojot astoņus nozīmīgos ciparus.

Kuras vērtības ir precīzas un kuras noapaļotas

Katra šeit izmantotā mērvienība balstās uz definīciju, taču tikai dažas no šīm definīcijām var tikt pilnībā uzrakstītas decimālskaitļu formā.

• 1 kJ ir precīzi 1 000 J. Kilo ir SI priedēklis, kas nozīmē tūkstoti.
• 1 cal ir precīzi 4,184 J, bet 1 kcal ir precīzi 4 184 J. Abi decimālskaitļi beidzas.
• 1 Wh ir precīzi 3 600 J, bet 1 kWh ir precīzi 3 600 000 J: vats ir džouls uz sekundi, bet stunda ir 3 600 sekundes; abas definīcijas ir precīzas.
• 1 BTU (1,1 kJ) ir precīzi 1 055,05585262 J, un šo vērtību veido trīs precīzas definīcijas, nevis saglabā saīsināta decimālskaitļa formā.

Pārveidotājs aprēķina BTU vērtību no to definējošajām konstantēm, nevis saglabā noapaļotu skaitli, tāpēc lasītāja redzamā noapaļošana rodas attēlojumā, nevis aiz tā esošajos skaitļos. Astoņi nozīmīgie cipari ir pietiekami, lai skaidri parādītu definējošo vērtību un pietiekami maz, lai paslēptu pēdējos datora aritmētikas ciparus, kas satur noapaļošanas troksni, nevis informāciju.

Biežāk uzdotie jautājumi

Cik džoulu ir vienā kilovatstundā? Precīzi 3 600 000 J jeb 3,6 MJ. Kilovatstunda ir enerģija, ko patērē vienu kilovatu jaudīga aparāta darbība vienu stundu, un šis skaitlis tieši izriet no tā, ka sekunde ir 1/3,600 stundas.

Vai kalorija visur ir vienāda? Nē. Šajā lapā tiek izmantota termoķīmiskā kalorija (4,184 J), ko izmanto ķīmijā un iekļauj pārtikas enerģētiskās vērtības kilokalorijās. Starptautiskās tabulas kalorija (4,1868 J), ko izmanto, lai definētu tālāk norādīto BTU, ir atsevišķa, vēlāk ieviesta definīcija, kas ir aptuveni 0,06% lielāka.

Kā kWh pārveido BTU? Kilovatstundas jādala ar 0,00029307107 vai jāreizina ar aptuveni 3 412,14. Viena kilovatstunda ir 3 412,1416 BTU (3600 kJ).

Cik džoulu ir pārtikas kalorijā? Pārtikas “Calories” ar lielo C ir kilokalorija: precīzi 4 184 J jeb aptuveni 4,184 kJ. A 250 kaloriju uzkoda satur aptuveni 1 046 kJ.

Vai negatīvu enerģiju var pārveidot? Jā. Enerģijai ir zīme, tāpēc vērtība zem nulles raksturo enerģijas plūsmu pretējā virzienā, piemēram, reakciju, kas siltumu absorbē, nevis izdala. Lapa to pārveido, nevis noraida.

Kāpēc tiek parādīts tik daudz ciparu? Astoņi nozīmīgie cipari ļauj salasāmi parādīt definējošo vērtību, neparādot pēdējos aritmētikas ciparus, kas satur noapaļošanas troksni. Saglabātās konstantes nekad netiek saīsinātas, tāpēc īsāks attēlojums neietekmē nākamo pārveidošanu.