Convertor de unități de energie: jouli, kWh, calorii și BTU

Convertor de unități de energie

Energia este capacitatea de a efectua lucru mecanic sau de a produce căldură. Un convertor de unități de energie transformă o valoare energetică dintr-o unitate în alta, de exemplu, din kilowați-oră în jouli. Această pagină convertește între jouli, kilojouli, calorii, kilocalorii, wați-oră, kilowați-oră și BTU și afișează simultan toate cele șapte valori.

Ce face convertorul

Utilizatorul introduce un număr și alege unitatea în care este exprimat. Pagina returnează aceeași energie în toate cele șapte unități.

• Rezultatele sunt afișate cu opt cifre semnificative. Numai afișarea este rotunjită. Conversia se efectuează folosind numărul introdus.

• Un rezultat mai mic decât 0,0001 ca valoare sau de cel puțin un miliard este afișat în notație științifică. Zero este afișat ca 0 simplu.

• Sunt acceptate valorile negative. O reacție care absoarbe căldură în loc să o elibereze are o valoare negativă.

• O casetă goală generează un mesaj de solicitare, nu un număr. Un link care conține o unitate pe care pagina nu o oferă generează un mesaj, nu o conversie.

Cele șapte unități

Joule-ul este unitatea SI: lucrul mecanic efectuat de un newton care acționează pe distanța de un metru. Fiecare dintre cele lalte șase unități reprezintă un număr fix de jouli. Niciunul dintre aceste șase numere nu este o măsurătoare, prin urmare niciunul nu se modifică în timp.

Formula conversiei energiei

Fiecare unitate de aici este un multiplu fix al joule-ului, astfel că o conversie constă într-o înmulțire urmată de o împărțire. Valoarea este transformată în jouli, apoi din jouli în unitatea dorită:

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

unde $E_1$ este energia introdusă, $k_1$ este numărul de jouli dintr-o unitate a unității alese, $k_2$ este numărul de jouli dintr-o unitate a unității dorite, iar $E_2$ este rezultatul.

Pe parcurs nu se adaugă și nu se scade nimic, deoarece toate cele șapte scale indică zero pentru aceeași energie. Se modifică doar mărimea treptei. Temperatura este cazul în care acest lucru nu este adevărat: Celsius și Fahrenheit încep numărătoarea din puncte diferite, astfel că un convertor care doar înmulțește ar afișa 0 °C ca 0 °F în loc de 32 °F.

Originea caloriilor și a BTU

Inițial, o calorie era energia necesară pentru a crește temperatura unui gram de apă cu un grad Celsius, însă două experimente diferite au stabilit această idee la două valori foarte puțin diferite. Această pagină folosește caloria termochimică, definită exact ca 4,184 J, valoare utilizată în chimie și la etichetarea energiei alimentelor (1.000 dintre ele formează kilocaloria înscrisă ca „Calorii” pe eticheta nutrițională). O a doua definiție distinctă, caloria din Tabelul internațional, este definită exact ca 4,1868 J și este inclusă în BTU de mai jos, în loc să fie prezentată ca unitate proprie aici, deoarece cele două calorii diferă cu aproximativ 0,06 % și sunt ușor de confundat.

BTU de pe această pagină este BTU din Tabelul internațional, valoarea înscrisă pe echipamentele HVAC și de aer condiționat. Este definită ca energia necesară pentru a crește temperatura unei livre de apă cu un grad Fahrenheit, folosind caloria din Tabelul internațional:

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

Valoarea 453,59237 g provine din Acordul internațional privind yardul și livra din 1959, care fixează livra la exact acest număr de grame. Factorul 5/9 transformă o diferență de temperatură de un grad Fahrenheit în kelvini. Toți cei trei factori sunt exacți, astfel că și produsul este exact, iar zecimala de mai sus se oprește, nu se repetă.

Exemplu: o baterie solară de 10 kWh

O baterie de uz casnic cu o capacitate nominală de 10 kWh stochează 10.000 wați-oră. Conversia în jouli, unitatea SI utilizată în fizică:

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

Conversia aceleiași valori de 10 kWh în BTU, unitatea utilizată pentru dimensionarea sarcinii de încălzire sau răcire pe care ar putea-o alimenta:

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

Și în kilocalorii, unitatea utilizată pe etichetele alimentelor:

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

Pentru această valoare introdusă, pagina afișează alăturat 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh și 34.121,416 BTU.

Conversii uzuale de energie

Fiecare rând arată la ce echivalează o unitate din coloana din stânga în fiecare dintre cele șapte unități, cu opt cifre semnificative.

Care valori sunt exacte și care sunt rotunjite

Fiecare unitate de aici se bazează pe o definiție, însă numai unele dintre aceste definiții pot fi scrise integral sub formă de zecimale.

• 1 kJ este exact 1.000 J. Kilo este prefixul SI pentru o mie.
• 1 cal este exact 4,184 J, iar 1 kcal este exact 4.184 J. Ambele zecimale se opresc.
• 1 Wh este exact 3.600 J, iar 1 kWh este exact 3.600.000 J: un watt este un joule pe secundă, iar o oră are 3.600 secunde, ambele valori fiind exacte.
• 1 BTU (1,1 kJ) este exact 1.055,05585262 J, fiind compus din trei definiții exacte, nu stocat ca o zecimală scurtată.

Convertorul calculează valoarea BTU din constantele care o definesc, în loc să stocheze o valoare rotunjită, astfel că rotunjirea observată de cititor provine din afișare, nu din numerele de la bază. Opt cifre semnificative sunt suficiente pentru a afișa clar o valoare definită și suficient de puține pentru a ascunde ultimele cifre ale calculelor computerului, care conțin zgomot de rotunjire, nu informație.

Întrebări frecvente

Câți jouli are un kilowatt-oră? Exact 3.600.000 J sau 3,6 MJ. Un kilowatt-oră este energia consumată de un aparat de un kilowatt care funcționează timp de o oră, iar numărul rezultă direct din faptul că o secundă reprezintă 1/3,600 dintr-o oră.

Este caloria aceeași peste tot? Nu. Această pagină folosește caloria termochimică (4,184 J), valoarea utilizată în chimie și inclusă în kilocaloriile energiei alimentare. Caloria din Tabelul internațional (4,1868 J), utilizată pentru definirea BTU de mai jos, este o definiție distinctă, ulterioară, cu aproximativ 0,06 % mai mare.

Cum se convertește kWh în BTU? Împărțiți kilowații-oră la 0,00029307107 sau înmulțiți-i cu aproximativ 3.412,14. Un kilowatt-oră este 3.412,1416 BTU (3.600 kJ).

Câtă energie în jouli are o Calorie alimentară? O „Calorie” alimentară (cu C majusculă) este o kilocalorie: exact 4.184 J sau aproximativ 4,184 kJ. O 250-Calorie gustare conține aproximativ 1.046 kJ.

Se poate converti o energie negativă? Da. Energia are semn, astfel că o valoare sub zero descrie energia care curge în direcția opusă, astfel ca o reacție care absoarbe căldură în loc să o elibereze. Pagina o convertește, nu o respinge.

De ce sunt afișate atât de multe cifre? Opt cifre semnificative păstrează lizibilă o valoare definită fără a afișa ultimele cifre ale calculului, care conțin zgomot de rotunjire. Constantele stocate nu sunt niciodată scurtate, astfel că o afișare mai scurtă nu influențează conversia următoare.