Penukar Unit Tenaga: Joule, kWh, Kalori dan BTU

Penukar Unit Tenaga

Tenaga ialah keupayaan untuk melakukan kerja atau menghasilkan haba. Penukar unit tenaga menulis semula angka tenaga daripada satu unit kepada unit lain, seperti kilowatt-jam kepada joule. Halaman ini menukar antara joule, kilojoule, kalori, kilokalori, watt-jam, kilowatt-jam dan BTU, serta memaparkan ketujuh-tujuh nilai pada masa yang sama.

Fungsi penukar

Pengunjung menaip satu nombor dan memilih unit yang digunakan untuk menulis nombor itu. Halaman memulangkan tenaga yang sama dalam ketujuh-tujuh unit.

• Keputusan dipaparkan hingga lapan angka bererti. Hanya paparan yang dibundarkan. Penukaran dilakukan menggunakan nombor seperti yang ditaip.
• Keputusan yang saiznya kurang daripada 0.0001, atau yang bernilai satu bilion atau lebih, dipaparkan dalam tatatanda saintifik. Sifar dipaparkan sebagai 0 biasa.
• Nilai negatif diterima. Tindak balas yang menyerap haba dan bukannya membebaskannya mempunyai nilai negatif.
• Kotak kosong menghasilkan gesaan dan bukannya nombor. Pautan yang membawa unit yang tidak ditawarkan oleh halaman menghasilkan mesej dan bukannya penukaran.

Ketujuh-tujuh unit

Joule ialah unit SI: kerja yang dilakukan oleh satu newton yang bertindak sepanjang satu meter. Setiap enam unit yang lain ialah bilangan joule yang tetap. Tiada satu pun daripada enam nombor itu ialah ukuran, jadi tiada satu pun berubah mengikut masa.

Formula penukaran tenaga

Setiap unit di sini ialah gandaan tetap joule, jadi penukaran terdiri daripada satu pendaraban diikuti satu pembahagian. Nilai ditukar kepada joule, kemudian ditukar semula kepada unit yang dikehendaki:

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

dengan $E_1$ ialah tenaga yang ditaip, $k_1$ ialah bilangan joule dalam satu unit unit yang dipilih, $k_2$ ialah bilangan joule dalam satu unit yang dikehendaki, dan $E_2$ ialah jawapannya.

Tiada apa-apa ditambah atau ditolak sepanjang proses kerana kesemua tujuh skala menunjukkan sifar pada tenaga yang sama. Hanya saiz langkah yang berubah. Suhu ialah kes yang berbeza: Celsius dan Fahrenheit bermula daripada titik yang berlainan, jadi penukar yang hanya mendarab akan melaporkan 0 °C sebagai0 °F dan bukannya 32 °F.

Asal usul kalori dan BTU

Pada asalnya, kalori ialah tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air sebanyak satu darjah Celsius, tetapi dua eksperimen berbeza menetapkan idea itu pada dua nilai yang sedikit berbeza. Halaman ini menggunakan kalori termokimia, yang ditetapkan tepat pada 4.184 J, iaitu nilai yang digunakan dalam kimia dan pelabelan tenaga makanan (1,000 daripadanya membentuk kilokalori yang dicetak sebagai "Kalori" pada label pemakanan). Takrif kedua yang berasingan, iaitu kalori Jadual Antarabangsa, ditetapkan tepat pada 4.1868 J dan dimasukkan ke dalam BTU di bawah, bukannya dipaparkan sebagai unitnya sendiri di sini, kerana kedua-dua kalori berbeza kira-kira 0.06% dan mudah tertukar.

BTU pada halaman ini ialah BTU Jadual Antarabangsa, iaitu nilai yang dicetak pada peralatan HVAC dan AC. Ia ditakrifkan sebagai tenaga yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu paun air sebanyak satu darjah Fahrenheit, menggunakan kalori Jadual Antarabangsa:

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

Nilai 453.59237 g berasal daripada Perjanjian Ela dan Paun Antarabangsa 1959, yang menetapkan paun tepat pada bilangan gram itu. Nilai 5/9 menukarkan perbezaan suhu satu darjah Fahrenheit kepada kelvin. Ketiga-tiga faktor adalah tepat, jadi hasil darabnya juga tepat dan perpuluhan di atas berhenti, bukannya berulang.

Contoh: bateri solar 10 kWh

Bateri rumah yang berkadar 10 kWh menyimpan 10,000 watt-jam. Penukaran kepada joule, unit SI yang digunakan dalam fizik:

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

Penukaran 10 kWh yang sama kepada BTU, unit yang digunakan untuk menentukan saiz beban pemanasan atau penyejukan yang boleh dijalankannya:

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

Dan kepada kilokalori, unit yang digunakan pada label makanan:

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

Untuk input ini, halaman memaparkan 36,000,000 J, 36,000 kJ, 8,604,206.5 cal, 8,604.2065 kcal, 10,000 Wh, 10 kWh dan 34,121.416 BTU bersebelahan.

Penukaran tenaga biasa

Setiap baris menunjukkan nilai satu unit dalam lajur kiri apabila ditukar kepada setiap daripada tujuh unit, hingga lapan angka bererti.

Nilai yang tepat dan nilai yang dibundarkan

Setiap unit di sini berasaskan suatu takrif, tetapi hanya sesetengah takrif itu boleh ditulis sepenuhnya sebagai perpuluhan.

• 1 kJ tepat bersamaan 1,000 J. Kilo ialah awalan SI bagi seribu.
• 1 cal tepat bersamaan 4.184 J, dan 1 kcal tepat bersamaan 4,184 J. Kedua-dua perpuluhan itu berhenti.
• 1 Wh tepat bersamaan 3,600 J, dan 1 kWh tepat bersamaan 3,600,000 J: watt ialah joule sesaat, dan satu jam ialah 3,600 saat; kedua-duanya tepat.
• 1 BTU (1.1 kJ) tepat bersamaan 1,055.05585262 J, yang terbentuk daripada tiga takrif tepat dan bukannya disimpan sebagai perpuluhan yang dipendekkan.

Penukar membina nilai BTU daripada pemalar yang mentakrifkannya, bukannya menyimpan nombor yang dibundarkan, jadi pembundaran yang dilihat pembaca datang daripada paparan dan bukannya daripada nombor di sebaliknya. Lapan angka bererti cukup luas untuk memaparkan nilai takrifan dengan jelas dan cukup ringkas untuk menyembunyikan digit terakhir pengiraan komputer, yang membawa hingar pembundaran dan bukannya maklumat.

Soalan lazim

Berapakah jumlah joule dalam satu kilowatt-jam? Tepat 3,600,000 J, atau 3.6 MJ. Kilowatt-jam ialah tenaga yang digunakan oleh perkakas satu kilowatt yang beroperasi selama satu jam, dan nilainya diperoleh secara langsung daripada satu saat yang bersamaan dengan 1/3,600 jam.

Adakah kalori sama di semua tempat? Tidak. Halaman ini menggunakan kalori termokimia (4.184 J), nilai yang digunakan dalam kimia dan dimasukkan ke dalam kilokalori tenaga makanan. Kalori Jadual Antarabangsa (4.1868 J), yang digunakan untuk mentakrifkan BTU di bawah, ialah takrif berasingan yang terkemudian dan kira-kira 0.06% lebih besar.

Bagaimanakah kWh ditukar kepada BTU? Bahagikan kilowatt-jam dengan 0.00029307107, atau darabkan dengan kira-kira 3,412.14. Satu kilowatt-jam bersamaan 3,412.1416 BTU (3,600 kJ).

Berapakah nilai Kalori makanan dalam joule? "Kalori" makanan (C besar) ialah kilokalori: tepat 4,184 J, atau kira-kira 4.184 kJ. Snek 250-Kalori mengandungi kira-kira 1,046 kJ.

Bolehkah tenaga negatif ditukar? Ya. Tenaga mempunyai tanda, jadi nilai di bawah sifar menerangkan tenaga yang mengalir ke arah bertentangan, seperti tindak balas yang menyerap haba dan bukannya membebaskannya. Halaman menukarkannya dan bukannya menolaknya.

Mengapa begitu banyak digit dipaparkan? Lapan angka bererti memastikan nilai takrifan dapat dibaca tanpa memaparkan digit terakhir pengiraan yang membawa hingar pembundaran. Pemalar yang disimpan tidak pernah dipendekkan, jadi paparan yang lebih ringkas tidak mempengaruhi penukaran seterusnya.