Energie omrekenen: joule, kWh, calorieën en BTU

Omrekenen van energie-eenheden

Energie is de mogelijkheid om arbeid te verrichten of warmte te produceren. Een omzetter van energie-eenheden zet een energiegetal om van de ene eenheid naar een andere, zoals kilowattuur naar joule. Deze pagina rekent om tussen joule, kilojoule, calorie, kilocalorie, wattuur, kilowattuur en BTU, en toont alle zeven waarden tegelijkertijd.

Wat de omrekenaar doet

Een bezoeker voert één getal in en kiest de eenheid waarin dat getal is uitgedrukt. De pagina geeft dezelfde energie in alle zeven eenheden weer.

• Resultaten worden weergegeven met acht significante cijfers. Alleen de weergave wordt afgerond. De omrekening gebruikt het ingevoerde getal.
• Een resultaat kleiner dan 0,0001, of van een miljard of meer, wordt weergegeven in wetenschappelijke notatie. Nul wordt weergegeven als een gewone 0.
• Negatieve waarden worden geaccepteerd. Een reactie die warmte opneemt in plaats van afgeeft, heeft een negatieve waarde.
• Een leeg invoerveld levert een aanwijzing op in plaats van een getal. Een link met een eenheid die de pagina niet aanbiedt, levert een melding op in plaats van een omrekening.

De zeven eenheden

De joule is de SI-eenheid: de arbeid die wordt verricht door een kracht van één newton over een afstand van één meter. Elk van de andere zes eenheden is een vast aantal joule. Geen van die zes getallen is een meting, dus geen ervan verandert in de loop van de tijd.

Formule voor het omrekenen van energie

Elke eenheid hier is een vast veelvoud van de joule, dus een omrekening bestaat uit één vermenigvuldiging gevolgd door één deling. De waarde wordt eerst omgerekend naar joule en daarna terug naar de gewenste eenheid:

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

waarbij $E_1$ de ingevoerde energie is, $k_1$ het aantal joule in één eenheid van de gekozen eenheid, $k_2$ het aantal joule in één eenheid van de gewenste eenheid, en $E_2$ het antwoord is.

Onderweg wordt niets opgeteld of afgetrokken, omdat alle zeven schalen bij dezelfde energie nul aangeven. Alleen de grootte van de stap verandert. Temperatuur is het geval waarin dat niet opgaat: Celsius en Fahrenheit beginnen met tellen vanaf verschillende punten, dus een omzetter die alleen vermenigvuldigt, zou 0 °C weergeven als 0 °F in plaats van 32 °F.

Waar de calorie en de BTU vandaan komen

Een calorie was oorspronkelijk de energie die nodig was om één gram water één graad Celsius te verwarmen, maar twee verschillende experimenten legden dat begrip vast op twee zeer licht verschillende waarden. Deze pagina gebruikt de thermochemische calorie, exact vastgesteld op 4,184 J, de waarde die wordt gebruikt in de scheikunde en op etiketten met voedingswaarde (1.000 daarvan vormen de kilocalorie die als "Calories" op een voedingsetiket staat). Een tweede, afzonderlijke definitie, de calorie volgens de International Table, is exact vastgesteld op 4,1868 J en is hieronder in de BTU verwerkt in plaats van hier als eigen eenheid te worden weergegeven, omdat de twee calorieën ongeveer 0,06% verschillen en gemakkelijk door elkaar worden gehaald.

De BTU op deze pagina is de BTU volgens de International Table, de waarde die op HVAC- en airconditioningsapparatuur staat. Deze is gedefinieerd als de energie die nodig is om één pond water één graad Fahrenheit te verwarmen, met gebruik van de calorie volgens de International Table:

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

De 453,59237 g komt uit de International Yard and Pound Agreement van 1959, die het pond exact op dat aantal gram vastlegt. De 5/9 zet een temperatuurverschil van één graad Fahrenheit om in kelvin. Alle drie factoren zijn exact, dus het product is dat ook en de bovenstaande decimale waarde stopt in plaats van zich te herhalen.

Voorbeeld: een 10 kWh zonne-energieaccu

Een thuisaccu met een capaciteit van 10 kWh slaat 10.000 wattuur op. Omgerekend naar joule, de SI-eenheid die in de natuurkunde wordt gebruikt:

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

Dezelfde 10 kWh omgerekend naar BTU, de eenheid die wordt gebruikt om de verwarmings- of koellast te bepalen die erdoor kan worden geleverd:

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

En naar kilocalorieën, de eenheid die op een voedingsetiket wordt gebruikt:

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

Voor deze invoer toont de pagina 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh en 34.121,416 BTU naast elkaar.

Veelvoorkomende energieomrekeningen

Elke rij toont waartoe één eenheid in de linkerkolom omgerekend wordt in elk van de zeven eenheden, met acht significante cijfers.

Welke waarden exact zijn en welke afgerond

Elke eenheid hier berust op een definitie, maar slechts enkele van die definities kunnen volledig in decimalen worden uitgeschreven.

• 1 kJ is exact 1.000 J. Kilo is het SI-voorvoegsel voor duizend.
• 1 cal is exact 4,184 J, en 1 kcal is exact 4.184 J. Beide decimalen stoppen.
• 1 Wh is exact 3.600 J, en 1 kWh is exact 3.600.000 J: een watt is een joule per seconde en een uur is 3.600 seconden; beide zijn exact.
• 1 BTU (1,1 kJ) is exact 1.055,05585262 J, samengesteld uit drie exacte definities in plaats van opgeslagen te worden als een verkort decimaal getal.

De omzetter berekent de BTU-waarde uit de bepalende constanten in plaats van een afgerond getal op te slaan, zodat de afronding die een lezer ziet afkomstig is van de weergave en niet van de getallen erachter. Acht significante cijfers zijn voldoende om een bepalende waarde duidelijk te tonen en beperkt genoeg om de laatste cijfers van de berekening door de computer te verbergen, die afrondingsruis bevatten in plaats van informatie.

Veelgestelde vragen

Hoeveel joule is één kilowattuur? Exact 3.600.000 J, of 3,6 MJ. Een kilowattuur is de energie die wordt gebruikt door een apparaat van één kilowatt dat één uur werkt, en het getal volgt rechtstreeks uit het feit dat een seconde 1/3,600 van een uur is.

Is een calorie overal hetzelfde? Nee. Deze pagina gebruikt de thermochemische calorie (4,184 J), de waarde die in de scheikunde wordt gebruikt en is verwerkt in kilocalorieën voor voedingsenergie. De calorie volgens de International Table (4,1868 J), die wordt gebruikt om de onderstaande BTU te definiëren, is een afzonderlijke, latere definitie die ongeveer 0,06% groter is.

Hoe wordt kWh omgerekend naar BTU? Deel de kilowatturen door 0,00029307107, of vermenigvuldig ze met ongeveer 3.412,14. Eén kilowattuur is 3.412,1416 BTU (3.600 kJ).

Wat is een voedingscalorie in joule? Een "Calorie" uit voeding (met hoofdletter C) is een kilocalorie: exact 4.184 J, of ongeveer 4,184 kJ. Een 250-Calorie-snack bevat ongeveer 1.046 kJ.

Kan negatieve energie worden omgerekend? Ja. Energie heeft een teken, dus een waarde onder nul beschrijft energie die de andere kant op stroomt, bijvoorbeeld een reactie die warmte opneemt in plaats van afgeeft. De pagina rekent de waarde om in plaats van deze te weigeren.

Waarom worden zoveel cijfers weergegeven? Acht significante cijfers houden een kenmerkende waarde leesbaar zonder de laatste cijfers van de berekening te tonen, die afrondingsruis bevatten. De opgeslagen constanten worden nooit ingekort, dus een kortere weergave heeft geen invloed op de volgende omrekening.