Pretvornik energijskih enot: džuli, kWh, kalorije in BTU

Pretvornik energijskih enot

Energija je zmožnost opravljanja dela ali proizvajanja toplote. Pretvornik energijskih enot prepiše vrednost energije iz ene enote v drugo, na primer iz kilovatnih ur v joule. Ta stran pretvarja med jouli, kilojouli, kalorijami, kilokalorijami, vatnimi urami, kilovatnimi urami in BTU ter hkrati prikaže vseh sedem vrednosti.

Kaj počne pretvornik

Uporabnik vnese eno številko in izbere enoto, v kateri je ta številka zapisana. Stran vrne enako energijo v vseh sedmih enotah.

• Rezultati so prikazani z osmimi pomembnimi števkami. Zaokrožen je samo prikaz. Pretvorba se izvede na številu, kot je bilo vneseno.
• Rezultat, manjši od 0,0001 ali enak milijardi oziroma večji, je prikazan v znanstvenem zapisu. Nič je prikazana kot navadna 0.
• Negativne vrednosti so dovoljene. Reakcija, ki absorbira toploto, namesto da bi jo oddajala, ima negativno vrednost.
• Prazno polje prikaže poziv namesto številke. Povezava z enoto, ki je stran ne ponuja, prikaže sporočilo namesto pretvorbe.

Sedem enot

Džul je enota SI: delo, ki ga opravi sila enega njutna na razdalji enega metra. Vsaka od drugih šestih enot je določeno število joulov. Nobeno od teh šestih števil ni meritev, zato se s časom ne spreminja.

Formula za pretvorbo energije

Vsaka enota na tej strani je določeni mnogokratnik joula, zato je pretvorba eno množenje, ki mu sledi eno deljenje. Vrednost se najprej pretvori v joule, nato pa iz njih v želeno enoto:

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

kjer je $E_1$ vnesena energija, $k_1$ število joulov v eni enoti izbrane enote, $k_2$ število joulov v eni enoti želene enote, $E_2$ pa je rezultat.

Na poti se nič ne prišteje ali odšteje, ker vseh sedem lestvic pri isti energiji kaže nič. Spremeni se samo velikost koraka. Pri temperaturi to ne velja: Celzijeva in Fahrenheitova lestvica začneta šteti pri različnih točkah, zato bi pretvornik, ki bi samo množil, prikazal 0 °C kot 0 °F namesto kot 32 °F.

Izvor kalorije in BTU

Kalorija je bila prvotno energija, potrebna za segretje enega grama vode za eno stopinjo Celzija, vendar sta dva različna poskusa to zamisel določila z dvema zelo malo različnima velikostma. Ta stran uporablja termokemijsko kalorijo, določeno kot natanko 4,184 J, kar je vrednost, uporabljena v kemiji in pri označevanju energijske vrednosti živil (1.000 kalorij tvori kilokalorijo, na hranilni etiketi zapisano kot »Calories«). Druga, ločena opredelitev, kalorija po mednarodni tabeli, je določena kot natanko 4,1868 J in je vključena v spodnji BTU, namesto da bi bila tukaj prikazana kot lastna enota, ker se kaloriji razlikujeta za približno 0,06 % in ju je lahko zamenjati.

BTU na tej strani je BTU po mednarodni tabeli, vrednost, natisnjena na opremi HVAC in klimatskih napravah. Določena je kot energija, potrebna za segretje ene funte vode za eno stopinjo Fahrenheita, pri čemer se uporablja kalorija po mednarodni tabeli:

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

Vrednost 453,59237 g izhaja iz Sporazuma o mednarodnem jardu in funtu iz leta 1959, ki funt določa kot natanko toliko gramov. Faktor 5/9 pretvori enostopenjsko razliko temperature po Fahrenheitovi lestvici v kelvine. Vsi trije faktorji so eksaktni, zato je eksakten tudi produkt in zgornja decimalna vrednost se konča, namesto da bi se ponavljala.

Primer: 10 kWh sončna baterija

Domača baterija z nazivno zmogljivostjo 10 kWh shranjuje 10.000 vatnih ur. Pretvorba v joule, enoto SI, ki se uporablja v fiziki:

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

Pretvorba istih 10 kWh v BTU, enoto, ki se uporablja za določanje velikosti ogrevalne ali hladilne obremenitve, ki bi jo lahko poganjala:

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

Pa še kilokalorije, enoto, ki se uporablja na deklaraciji živila:

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

Za ta vnos stran vzporedno prikaže 36.000.000 J, 36.000 kJ, 8.604.206,5 cal, 8.604,2065 kcal, 10.000 Wh, 10 kWh in 34.121,416 BTU.

Pogoste pretvorbe energije

Vsaka vrstica prikazuje, koliko ena enota iz levega stolpca znaša v vsaki od sedmih enot, z osmimi pomembnimi števkami.

Katere vrednosti so natančne in katere zaokrožene

Vsaka enota na tej strani temelji na opredelitvi, vendar je mogoče le nekatere od teh opredelitev v celoti zapisati z decimalkami.

• 1 kJ je natanko 1.000 J. Kilo je predpona SI za tisoč.
• 1 cal je natanko 4,184 J, 1 kcal pa je natanko 4.184 J. Obe decimalni vrednosti se končata.
• 1 Wh je natanko 3.600 J, 1 kWh pa je natanko 3.600.000 J: vat je joule na sekundo, ura pa je 3.600 sekund; oboje je eksaktno.
• 1 BTU (1,1 kJ) je natanko 1.055,05585262 J, sestavljen iz treh eksaktnih opredelitev, namesto da bi bil shranjen kot skrajšana decimalna vrednost.

Pretvornik izračuna vrednost BTU iz konstant, s katerimi je ta določena, namesto da bi shranil zaokroženo število, zato zaokrožitev, ki jo vidi bralec, izhaja iz prikaza in ne iz števil v ozadju. Osem pomembnih števk je dovolj, da jasno prikaže določujočo vrednost, in hkrati dovolj malo, da skrije zadnje števke računalniškega računanja, ki vsebujejo napako zaokroževanja, ne pa informacij.

Pogosta vprašanja

Koliko joulov je ena kilovatna ura? Natanko 3.600.000 J oziroma 3,6 MJ. Kilovatna ura je energija, ki jo porabi naprava z močjo enega kilovata, ki deluje eno uro, vrednost pa neposredno sledi iz dejstva, da je sekunda 1/3,600 ure.

Ali je kalorija povsod enaka? Ne. Ta stran uporablja termokemijsko kalorijo (4,184 J), vrednost, ki se uporablja v kemiji in je vključena v kilokalorije za energijsko vrednost živil. Kalorija po mednarodni tabeli (4,1868 J), ki se uporablja za opredelitev spodnjega BTU, je ločena, poznejša opredelitev, približno 0,06 % večja.

Kako se kWh pretvori v BTU? Kilovatne ure delite z 0,00029307107 ali jih pomnožite s približno 3.412,14. Ena kilovatna ura je 3.412,1416 BTU (3600 kJ).

Koliko joulov ima prehranska kalorija? Prehranska »kalorija« z veliko začetnico C je kilokalorija: natanko 4.184 J oziroma približno 4,184 kJ. Prigrizek z 250 kalorijami vsebuje približno 1.046 kJ.

Ali je mogoče pretvoriti negativno energijo? Da. Energija ima predznak, zato vrednost pod ničlo opisuje tok energije v nasprotni smeri, na primer reakcijo, ki absorbira toploto, namesto da bi jo oddajala. Stran jo pretvori, namesto da bi jo zavrnila.

Zakaj je prikazanih toliko števk? Osem pomembnih števk ohrani določujočo vrednost berljivo, ne da bi prikazalo zadnje števke računanja, ki vsebujejo napako zaokroževanja. Shranjene konstante niso nikoli skrajšane, zato krajši prikaz ne vpliva na naslednjo pretvorbo.