Prevodník jednotiek energie: jouly, kWh, kalórie a BTU

Prevodník jednotiek energie

Energia je schopnosť vykonať prácu alebo vytvoriť teplo. Prevodník jednotiek energie prepisuje hodnotu energie z jednej jednotky do inej, napríklad kilowatthodiny na jouly. Táto stránka prevádza medzi joulami, kilojoulami, kalóriami, kilokalóriami, watthodinami, kilowatthodinami a BTU a zobrazuje všetkých sedem hodnôt naraz.

Čo prevodník robí

Návštevník zadá jedno číslo a vyberie jednotku, v ktorej je toto číslo uvedené. Stránka vráti rovnakú energiu vo všetkých siedmich jednotkách.

• Výsledky sa zobrazujú na osem platných číslic. Zaokrúhľuje sa iba zobrazenie. Samotný prepočet sa vykoná s tak, ako bolo číslo zadané.
• Výsledok menší ako 0,0001 alebo rovný či väčší ako miliarda sa zobrazuje vo vedeckom zápise. Nula sa zobrazuje ako obyčajné 0.
• Záporné hodnoty sú povolené. Reakcia, ktorá pohlcuje teplo namiesto jeho uvoľňovania, má zápornú hodnotu.
• Prázdne políčko zobrazí výzvu namiesto čísla. Odkaz s jednotkou, ktorú stránka neponúka, zobrazí správu namiesto prepočtu.

Sedem jednotiek

Joule je jednotka SI: práca vykonaná silou jedného newtonu pôsobiacou po dráhe jedného metra. Každá z ďalších šiestich jednotiek je pevne stanovený počet joulov. Žiadne z týchto šiestich čísel nie je meraním, preto sa časom nemení.

Vzorec na prepočet energie

Každá jednotka na tejto stránke je pevným násobkom joulu, takže prepočet pozostáva z jedného násobenia nasledovaného jedným delením. Hodnota sa najprv prevedie na jouly a potom späť na požadovanú jednotku:

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

kde $E_1$ je zadaná energia, $k_1$ je počet joulov v jednej jednotke zvolenej jednotky, $k_2$ je počet joulov v jednej jednotke požadovanej jednotky a $E_2$ je výsledok.

Počas prepočtu sa nič nepripočítava ani neodpočítava, pretože všetkých sedem stupníc ukazuje pri rovnakej energii nulu. Mení sa iba veľkosť kroku. Pri teplote to neplatí: Celsiusova a Fahrenheitova stupnica začínajú od rôznych bodov, takže prevodník, ktorý by iba násobil, by uviedol 0 °C ako 0 °F namiesto 32 °F.

Pôvod kalórie a BTU

Kalória pôvodne predstavovala energiu potrebnú na ohriatie jedného gramu vody o jeden stupeň Celzia, ale dva odlišné pokusy ustálili túto predstavu na dvoch veľmi mierne odlišných hodnotách. Táto stránka používa termochemickú kalóriu, presne stanovenú na 4,184 J, čo je hodnota používaná v chémii a pri označovaní energetickej hodnoty potravín (1 000 kalórií tvorí kilokalóriu uvedenú ako „Calories“ na výživovom štítku). Druhá, samostatná definícia, kalória International Table, je presne stanovená na 4,1868 J a nižšie sa započítava do BTU namiesto toho, aby sa tu uvádzala ako samostatná jednotka, pretože obe kalórie sa líšia približne o 0,06 % a dajú sa ľahko zameniť.

BTU na tejto stránke je hodnota BTU podľa medzinárodnej tabuľky, ktorá je uvedená na zariadeniach HVAC a klimatizáciách. Je definovaná ako energia potrebná na ohriatie jednej libry vody o jeden stupeň Fahrenheita s použitím kalórie podľa medzinárodnej tabuľky:

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

Hodnota 453,59237 g pochádza z Dohody o medzinárodnom yardovom a librovom systéme z roku 1959, ktorá stanovuje libru presne na tento počet gramov. Faktor 5/9 prevádza rozdiel teploty jedného stupňa Fahrenheita na kelviny. Všetky tri faktory sú presné, takže presný je aj ich súčin a desatinné číslo uvedené vyššie sa končí, nie opakuje.

Príklad: solárna batéria s kapacitou 10 kWh

Domáca batéria s menovitou kapacitou 10 kWh uchováva 10 000 watthodín. Prevod na jouly, jednotku SI používanú vo fyzike:

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

Prevod rovnakej hodnoty 10 kWh na BTU, jednotku používanú na určenie veľkosti vykurovacieho alebo chladiaceho zaťaženia, ktoré by mohla poháňať:

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

A na kilokalórie, jednotku používanú na výživovom štítku:

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

Pri tomto zadaní stránka zobrazí vedľa seba 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh a 34 121,416 BTU.

Bežné prepočty energie

Každý riadok uvádza, akej hodnote v každej zo siedmich jednotiek zodpovedá jedna jednotka z ľavého stĺpca, na osem platných číslic.

Ktoré hodnoty sú presné a ktoré zaokrúhlené

Každá jednotka na tejto stránke vychádza z definície, ale iba niektoré z týchto definícií možno úplne zapísať desatinným číslom.

• 1 kJ je presne 1 000 J. Kilo je predpona SI pre tisíc.
• 1 cal je presne 4,184 J a 1 kcal je presne 4 184 J. Obe desatinné čísla sa končia.
• 1 Wh je presne 3 600 J a 1 kWh je presne 3 600 000 J: watt je joule za sekundu a hodina má 3 600 sekúnd, pričom obidve hodnoty sú presné.
• 1 BTU (1,1 kJ) je presne 1 055,05585262 J, odvodená z troch presných definícií, nie uložená ako skrátené desatinné číslo.

Prevodník vytvára hodnotu BTU z definičných konštánt namiesto uloženia zaokrúhleného čísla, takže zaokrúhlenie, ktoré čitateľ vidí, pochádza zo zobrazenia, nie z čísel použitých na výpočte. Osem platných číslic stačí na jasné zobrazenie definičnej hodnoty a zároveň skryje posledné číslice počítačovej aritmetiky, ktoré obsahujú zaokrúhľovací šum, nie informáciu.

Najčastejšie otázky

Koľko joulov má jedna kilowatthodina? Presne 3 600 000 J alebo 3,6 MJ. Kilowatthodina je energia spotrebovaná jednokilowattovým spotrebičom za jednu hodinu a toto číslo vyplýva priamo zo skutočnosti, že sekunda má 1/3,600 hodiny.

Je kalória všade rovnaká? Nie. Táto stránka používa termochemickú kalóriu (4,184 J), hodnotu používanú v chémii a započítanú do potravinových kilokalórií. Kalória International Table (4,1868 J), používaná na definovanie BTU nižšie, je samostatná, neskoršia definícia, približne o 0,06 % väčšia.

Ako sa kWh prevádza na BTU? Kilowatthodiny vydeľte číslom 0,00029307107 alebo ich vynásobte približne číslom 3 412,14. Jedna kilowatthodina je 3 412,1416 BTU (3 600 kJ).

Koľko joulov má kalória v potravinách? Potravinová „kalória“ s veľkým písmenom C je kilokalória: presne 4 184 J alebo približne 4,184 kJ. Desiata s hodnotou 250 kalórií obsahuje približne 1 046 kJ.

Možno previesť zápornú energiu? Áno. Energia má znamienko, takže hodnota pod nulou opisuje tok energie opačným smerom, napríklad reakciu, ktorá pohlcuje teplo namiesto jeho uvoľňovania. Stránka ju prevedie a neodmietne.

Prečo sa zobrazuje toľko číslic? Osem platných číslic udržiava definičnú hodnotu čitateľnú bez zobrazenia posledných číslic aritmetiky, ktoré obsahujú zaokrúhľovací šum. Uložené konštanty sa nikdy neskracujú, takže kratšie zobrazenie neovplyvní ďalší prepočet.