Omvandlare för energienheter: joule, kWh, kalorier, BTU

Omvandlare för energienheter

Energi är förmågan att utföra arbete eller alstra värme. En omvandlare för energienheter skriver om en energimängd från en enhet till en annan, till exempel kilowattimmar till joule. Den här sidan omvandlar mellan joule, kilojoule, kalorier, kilokalorier, wattimmar, kilowattimmar och BTU och visar alla sju värden samtidigt.

Vad omvandlaren gör

Besökaren skriver in ett tal och väljer vilken enhet talet anges i. Sidan visar samma energi i alla sju enheterna.

• Resultaten visas med åtta signifikanta siffror. Endast visningen avrundas. Omvandlingen utförs på det tal som skrevs in.
• Ett resultat som är mindre än 0,0001, eller som är en miljard eller större, visas med grundpotensnotation. Noll visas som ett vanligt 0.
• Negativa värden accepteras. En reaktion som absorberar värme i stället för att avge den har ett negativt värde.
• En tom ruta visar en uppmaning i stället för ett tal. En länk med en enhet som sidan inte erbjuder visar ett meddelande i stället för en omvandling.

De sju enheterna

Joule är SI-enheten för arbete: det arbete som utförs av en kraft på en newton över en meter. Var och en av de andra sex enheterna motsvarar ett fast antal joule. Inget av dessa sex tal är en mätning, så inget av dem förändras över tid.

Formel för energiomvandling

Alla enheter här är fasta multiplar av joule, så en omvandling består av en multiplikation följd av en division. Värdet omvandlas först till joule och sedan från joule till den önskade enheten:

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

där $E_1$ är den energi som skrivits in, $k_1$ är antalet joule i en enhet av den valda enheten, $k_2$ är antalet joule i en enhet av den önskade enheten, och $E_2$ är svaret.

Inget läggs till eller dras ifrån på vägen, eftersom alla sju skalor visar noll vid samma energi. Det är bara stegets storlek som ändras. Temperatur är fallet där detta inte stämmer: Celsius och Fahrenheit börjar räkna från olika punkter, så en omvandlare som bara multiplicerade skulle visa 0 °C som 0 °F i stället för 32 °F.

Kaloriens och BTU:ns ursprung

En kalori var ursprungligen den energi som krävs för att höja temperaturen hos ett gram vatten med en grad Celsius, men två olika experiment fastställde idén till två mycket lite olika storlekar. Den här sidan använder den termokemiska kalorien, exakt fastställd till 4,184 J, vilket är värdet som används inom kemin och i märkning av livsmedelsenergi (1 000 sådana utgör den kilokalori som trycks som "Kalorier" på en näringsdeklaration). En annan, separat definition, International Table-kalorien, är exakt fastställd till 4,1868 J och ingår i BTU:n nedan i stället för att visas som en egen enhet här, eftersom de två kalorierna skiljer sig med cirka 0,06 % och är lätta att blanda ihop.

BTU:n på den här sidan är International Table BTU, det värde som anges på utrustning för HVAC och AC. Den definieras som den energi som krävs för att höja temperaturen hos ett pund vatten med en grad Fahrenheit, med International Table-kalorien:

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

453,59237 g kommer från avtalet International Yard and Pound Agreement från 1959, som fastställer pundet till exakt så många gram. 5/9 omvandlar en temperaturskillnad på en grad Fahrenheit till kelvin. Alla tre faktorerna är exakta, så produkten är också exakt och decimalutvecklingen upphör i stället för att upprepas.

Exempel: ett 10 kWh solbatteri

Ett hembatteri med märkningen 10 kWh lagrar 10 000 wattimmar. Omräknat till joule, den SI- enhet som används inom fysiken:

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

Om samma 10 kWh omvandlas till BTU, den enhet som används för att dimensionera den värme- eller kyllast som det skulle kunna driva:

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

Och till kilokalorier, den enhet som används på en livsmedelsdeklaration:

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

För detta indata visar sidan 36 000 000 J, 36 000 kJ, 8 604 206,5 cal, 8 604,2065 kcal, 10 000 Wh, 10 kWh och 34 121,416 BTU sida vid sida.

Vanliga energiomvandlingar

Varje rad visar vad en enhet i den vänstra kolumnen motsvarar i var och en av de sju enheterna, med åtta signifikanta siffror.

Vilka värden är exakta och vilka är avrundade

Varje enhet här bygger på en definition, men bara vissa av dessa definitioner kan skrivas ut fullständigt som decimaler.

• 1 kJ är exakt 1 000 J. Kilo är SI-prefixet för tusen.
• 1 cal är exakt 4,184 J, och 1 kcal är exakt 4 184 J. Båda decimalerna tar slut.
• 1 Wh är exakt 3 600 J, och 1 kWh är exakt 3 600 000 J: en watt är en joule per sekund, och en timme är 3 600 sekunder; båda är exakta.
• 1 BTU (1,1 kJ) är exakt 1 055,05585262 J, sammansatt av tre exakta definitioner i stället för att lagras som en förkortad decimal.

Omvandlaren beräknar BTU-värdet från dess definierande konstanter i stället för att lagra ett avrundat tal, så den avrundning läsaren ser kommer från visningen och inte från de underliggande talen. Åtta signifikanta siffror räcker för att visa ett definierande värde tydligt och är samtidigt tillräckligt få för att dölja datorns sista beräkningssiffror, som innehåller avrundningsbrus snarare än information.

Vanliga frågor och svar

Hur många joule är en kilowattimme? Exakt 3 600 000 J, eller 3,6 MJ. En kilowattimme är den energi som används av en apparat på en kilowatt under en timme, och talet följer direkt av att en sekund är 1/3,600 av en timme.

Är en kalori samma överallt? Nej. Den här sidan använder den termokemiska kalorien (4,184 J), det värde som används inom kemin och ingår i kilokalorier för livsmedelsenergi. International Table-kalorien (4,1868 J), som används för att definiera BTU:n nedan, är en separat, senare definition som är cirka 0,06 % större.

Hur omvandlas kWh till BTU? Dividera kilowattimmarna med 0,00029307107 eller multiplicera med cirka 3 412,14. En kilowattimme är 3 412,1416 BTU (3 600 kJ).

Hur många joule motsvarar en matkalori? En "Kalori" i mat (med stort K) är en kilokalori: exakt 4 184 J, eller cirka 4,184 kJ. Ett mellanmål på 250 Kalorier innehåller cirka 1 046 kJ.

Kan negativ energi omvandlas? Ja. Energi har tecken, så ett värde under noll beskriver energi som flödar åt andra hållet, till exempel en reaktion som absorberar värme i stället för att avge den. Sidan omvandlar värdet i stället för att avvisa det.

Varför visas så många siffror? Åtta signifikanta siffror gör ett definierande värde läsbart utan att visa beräkningens sista siffror, som innehåller avrundningsbrus. De lagrade konstanterna förkortas aldrig, så en kortare visning påverkar inte nästa omvandling.