Omregner for energienheter: joule, kWh, kalorier og BTU

Omregner for energienheter

Energi er evnen til å utføre arbeid eller produsere varme. En omregner for energienheter skriver om et energital fra én enhet til en annen, for eksempel fra kilowattimer til joule. Denne siden konverterer mellom joule, kilojoule, kalorier, kilokalorier, wattimer, kilowattimer og BTU, og viser alle sju verdiene samtidig.

Hva omregneren gjør

Brukeren skriver inn ett tall og velger enheten tallet er oppgitt i. Siden viser den samme energien i alle sju enhetene.

• Resultatene vises med åtte signifikante sifre. Det er bare visningen som avrundes. Konverteringen utføres på tallet slik det ble skrevet inn.
• Et resultat som er mindre enn 0,0001, eller på en milliard eller mer, vises i vitenskapelig notasjon. Null vises som et vanlig 0.
• Negative verdier godtas. En reaksjon som absorberer varme i stedet for å frigjøre den, har en negativ verdi.
• Et tomt felt gir en melding i stedet for et tall. En lenke med en enhet siden ikke tilbyr, gir en melding i stedet for en konvertering.

De sju enhetene

Joule er SI-enheten: det arbeidet som utføres når én newton virker over én meter. Hver av de andre seks enhetene er et fast antall joule. Ingen av disse seks tallene er en måling, så ingen av dem endres over tid.

Formel for energikonvertering

Alle enhetene her er faste multipler av joule-enheten, så en konvertering består av én multiplikasjon etterfulgt av én divisjon. Verdien konverteres først til joule og deretter tilbake til den ønskede enheten:

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

der $E_1$ er energien som ble skrevet inn, $k_1$ er antallet joule i én enhet av den valgte enheten, $k_2$ er antallet joule i én enhet av den ønskede enheten, og $E_2$ er svaret.

Ingenting legges til eller trekkes fra underveis, fordi alle sju skalaene viser null ved den samme energien. Det er bare størrelsen på trinnet som endres. Temperatur er tilfellet der dette ikke stemmer: Celsius og Fahrenheit begynner å telle fra ulike utgangspunkter, så en omregner som bare multipliserte, ville vist 0 °C som 0 °F i stedet for 32 °F.

Kaloriens og BTU-enhetens opprinnelse

En kalori var opprinnelig energien som skulle til for å varme opp ett gram vann med én grad Celsius, men to ulike eksperimenter fastsatte denne ideen til to svært litt forskjellige størrelser. Denne siden bruker den termokjemiske kalorien, fastsatt til nøyaktig 4,184 J, som er tallet som brukes i kjemi og i merking av energiinnhold i matvarer (1 000 av dem utgjør kilokalorien som trykkes som «Kalorier» på en næringsdeklarasjon). En annen, separat definisjon, International Table-kalorien, er fastsatt til nøyaktig 4,1868 J og er innbakt i BTU-enheten nedenfor i stedet for å vises som en egen enhet her, fordi de to kaloriene skiller seg med omtrent 0,06 % og er lette å forveksle.

BTU-enheten på denne siden er den internasjonale tabellens BTU, tallet som står på HVAC- og AC utstyr. Den er definert som energien som skal til for å varme opp ett pund vann med én grad Fahrenheit, ved bruk av den internasjonale tabellkalorien:

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

453,59237 g kommer fra avtalen om den internasjonale yard og det internasjonale pundet fra 1959, som fastsetter pundet til nøyaktig så mange gram. 5/9 omregner en temperaturforskjell på én grad Fahrenheit til kelvin. Alle tre faktorene er eksakte, så produktet er også eksakt, og desimalen ovenfor stopper i stedet for å fortsette.

Eksempel: et 10 kWh solbatteri

Et hjemmebatteri med kapasitet på 10 kWh lagrer 10 000 wattimer. Konvertert til joule, SI- enheten som brukes i fysikk:

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

Den samme 10 kWh konvertert til BTU, enheten som brukes til å dimensjonere varme- eller kjølebelastningen det kan drive:

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

Og til kilokalorier, enheten som brukes på en næringsdeklarasjon:

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

For denne inndataen viser siden 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh og 34 121,416 BTU side om side.

Vanlige energikonverteringer

Hver rad viser hva én enhet i kolonnen til venstre tilsvarer i hver av de sju enhetene, med åtte signifikante sifre.

Hvilke verdier er eksakte, og hvilke er avrundede

Alle enhetene her bygger på en definisjon, men bare noen av disse definisjonene kan skrives fullt ut som desimaltall.

• 1 kJ er nøyaktig 1 000 J. Kilo er SI-prefikset for tusen.
• 1 cal er nøyaktig 4,184 J, og 1 kcal er nøyaktig 4 184 J. Begge desimaltallene stopper.
• 1 Wh er nøyaktig 3 600 J, og 1 kWh er nøyaktig 3 600 000 J: en watt er én joule per sekund, og en time er 3 600 sekunder, begge eksakte.
• 1 BTU (1,1 kJ) er nøyaktig 1 055,05585262 J, sammensatt av tre eksakte definisjoner i stedet for å være lagret som et forkortet desimaltall.

Omregneren beregner BTU-verdien fra de definerende konstantene i stedet for å lagre et avrundet tall, så avrundingen leseren ser, kommer fra visningen og ikke fra tallene bak den. Åtte signifikante sifre er nok til å vise en definert verdi tydelig og få nok til å skjule de siste sifrene i datamaskinens beregning, som inneholder avrundingsstøy og ikke informasjon.

Ofte stilte spørsmål

Hvor mange joule er én kilowattime? Nøyaktig 3 600 000 J, eller 3,6 MJ. En kilowattime er energien som brukes av et apparat på én kilowatt som går i én time, og tallet følger direkte av at ett sekund er 1/3,600 av en time.

Er en kalori den samme overalt? Nei. Denne siden bruker den termokjemiske kalorien (4,184 J), tallet som brukes i kjemi og som inngår i kilokalorier for matenergi. Den internasjonale tabellkalorien (4,1868 J), som brukes til å definere BTU-enheten nedenfor, er en separat, senere definisjon som er omtrent 0,06 % større.

Hvordan konverteres kWh til BTU? Del kilowattimene på 0,00029307107, eller multipliser med omtrent 3 412,14. Én kilowattime er 3 412,1416 BTU (3 600 kJ).

Hvor mange joule er det i en matkalori? En «Kalori» i mat (med stor K) er en kilokalori: nøyaktig 4 184 J, eller omtrent 4,184 kJ. En 250-Kalori-snack inneholder omtrent 1 046 kJ.

Kan negativ energi konverteres? Ja. Energi har fortegn, så en verdi under null beskriver energi som strømmer den andre veien, for eksempel en reaksjon som absorberer varme i stedet for å frigjøre den. Siden konverterer den i stedet for å avvise den.

Hvorfor vises så mange sifre? Åtte signifikante sifre gjør en definert verdi lesbar uten å vise de siste sifrene i beregningen, som inneholder avrundingsstøy. De lagrede konstantene forkortes aldri, så en kortere visning påvirker ikke den neste konverteringen.