Joule - Joule
Joule | |
---|---|
Birim sistemi | SI türetilmiş birim |
Birimi | Enerji |
Sembol | J |
Adı üstünde | James Prescott Joule |
Dönüşümler | |
1 J içinde ... | ... eşittir ... |
SI temel birimleri | kg ⋅ m 2 ⋅ s -2 |
CGS birimleri | 1 × 10 7 erg |
Watt-saniye | 1 W ⋅ s |
kilovat saat | ≈2,78 × 10 −7 kW⋅h |
kilokalori ( termokimyasal ) | 2.390 × 10 −4 kcal th |
BTU'lar | 9,48 × 10 −4 BTU |
elektronvolt | ≈6.24 × 10 18 eV |
Joule ( / dʒ aʊ l , dʒ Û l / alt çene, jool ; sembolü J ) a, türetilmiş birim arasında enerji olarak Uluslararası Birim Sistemi . Bir cisme aktarılan (veya üzerinde yapılan iş ) enerjiye eşittir , bir Newton'luk bir kuvvet , bu cisme, kuvvetin hareketi yönünde bir metre (1 newton-metre veya N⋅m) mesafede etki ettiğinde eşittir . Bir zaman da ısı olarak yayılan enerji olan elektrik akımı biri amper bir geçer direnç biri ohm bir saniye. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'den (1818-1889) almıştır.
Tanım
Joule, önce temel SI birimleri cinsinden, ardından diğer SI birimleri cinsinden şu şekilde tanımlanır:
nerede
Sembol | Anlam |
---|---|
J | joule |
kilogram | kilogram |
m | metre |
s | ikinci |
n | Newton |
baba | paskalya |
W | watt |
C | kulomb |
V | volt |
Ω | ohm |
A | amper |
Bir joule aşağıdaki şekilde de tanımlanabilir:
- Çalışma, bir hareket ettirmek için gereken elektrik yükü biri coulomb bir ile elektrik potansiyeli farkı bir volt, veya bir bölgesinin Coulomb volt (C⋅V). Bu ilişki voltu tanımlamak için kullanılabilir.
- Bir saniyede bir watt güç veya bir watt-saniye (W⋅s) üretmek için gereken iş ( kilowatt saati karşılaştırın – 3,6 megajoule). Bu ilişki watt'ı tanımlamak için kullanılabilir.
Joule adını James Prescott Joule'den almıştır . Bir kişi için adlandırılan her SI biriminde olduğu gibi , sembolü büyük harf (J) ile başlar , ancak tam olarak yazıldığında ortak bir ismin büyük harfle yazılması kurallarına uyar ; yani, " joule " bir cümlenin başında ve başlıklarda büyük harfle yazılır , ancak bunun dışında küçük harfle yazılır.
Tarih
Cgs sistemi ilk başta, 1881 yılında resmi olarak ilan edilmişti Uluslararası Elektrik Kongresi'nde . Erg 1882 yılında enerji onun birimi olarak kabul edilmiştir Wilhelm Siemens başkanı olarak yaptığı açılış konuşmasında, Advancement of Science için İngiliz Kültür Derneği (1882, 23 Ağustos) ilk teklif edilen Joule birimi olarak ısı , elektromanyetik elde edilecek birimleri Amper ve Ohm , cgs birimlerinde eşdeğerdir10 7 erg . Ünitenin adı , o sırada emekli olan ancak hala yaşayan (63 yaşında) James Prescott Joule (1818-1889) onuruna Siemens'e aittir:
- "Böyle bir ısı birimi, kabul edilebilir bulunursa, büyük bir yerindelikle, dinamik ısı teorisini geliştirmek için bu kadar çok şey yapan adamdan sonra Joule olarak adlandırılabilir."
31 Ağustos 1889'daki ikinci Uluslararası Elektrik Kongresi'nde, joule resmi olarak watt ve kadran (daha sonra Henry olarak yeniden adlandırıldı ) ile birlikte kabul edildi . Joule aynı yıl, 11 Ekim 1889'da öldü. Dördüncü kongrede (1893), "uluslararası Amper" ve "uluslararası Ohm", ölçüm özelliklerinde küçük değişikliklerle "uluslararası Joule" olmak üzere tanımlandı. onlardan türetilen birim.
1935'te Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (Uluslararası Elektrik Kongresi'nin halefi organizasyonu olarak) , manyetik sabit için tanımlanmış bir değer varsayması nedeniyle Joule'nin yeniden tanımlanmasını da ima eden " Giorgi sistemini" kabul etti . Giorgi sistemi 1946'da Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Komitesi tarafından onaylandı . Joule artık elektromanyetik birime göre tanımlanmıyordu, bunun yerine bir kuvvet birimi tarafından gerçekleştirilen iş birimi olarak tanımlanıyordu (o zamanlar henüz Newton olarak adlandırılmamış ) 1 metre mesafede . Joule, hem elektromanyetik hem de mekanik bağlamlarda kullanılacak enerji birimi olarak açıkça tasarlanmıştı. Tanımın 1948'de yapılan Dokuzuncu Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı'nda onaylanması, kalorimetri bağlamında ısı birimi olarak joule'nin de tercih edilmesi gerektiği belirtimini ekledi ve böylece kalorinin kullanımını resmi olarak kullanımdan kaldırdı . Bu tanım, 1960 yılında modern Uluslararası Birimler Sisteminde kabul edilen joule'ün doğrudan habercisiydi .
Joule'nin J=kg⋅m 2 ⋅s −2 olarak tanımı 1946'dan beri değişmeden kalmıştır, ancak türetilmiş bir birim olarak joule, ikinci (1960 ve 1967'de), metrenin (1983'te ) tanımlarındaki değişiklikleri miras almıştır. ) ve kilogram ( 2019'da ).
pratik örnekler
Bir joule (yaklaşık olarak) temsil eder:
- hızlandırmak için gereken enerji 1 kg kütle1 m/s 2 mesafe boyunca1 m .
- Kinetik enerji a'nın2 kg kütle seyahat1 m/s .
- Orta boy bir domatesi 1 metre (3 ft 3 inç) yukarı kaldırmak için gereken enerji, domatesin kütlesinin 101.97 gram (3.597 oz) olduğunu varsayalım.
- Isı 33.8 ° F, 0 ° C ile 1 ° C veya 32 ile ° F ile suyun sıcaklığı 0.239 g yükseltmek için gerekli zamandır.
- Her 1/60 s'de bir istirahat halindeki bir kişi tarafından ısı olarak salınan tipik enerji (17 ms ).
- Kinetik enerji a'nın50 kg insan çok yavaş hareket ediyor (0,2 m/s veya 0,72 km/s).
- kinetik enerjisi bir 6 m/s (22 km/s) hızla hareket eden 56 g tenis topu.
- Çalıştırmak için gereken elektrik miktarı için 1 W cihaz1 sn .
- Bir şeker kristalinin yarısından biraz fazlasındaki besin enerjisi (kcal) (0.102 mg /kristal).
katlar
|
- Yoktojoule
- Yoctojoule (yJ) eşittir 10 -24 jul .
- Zeptojoule
- Zeptojoule (zJ) sekstilyonda birine eşittir (10 −21 ) bir joule.160 zJ yaklaşık bir elektron volttur . Oda sıcaklığında biraz değiştirmek için gereken minimum enerji – yaklaşık 2,75 zJ – Landauer limiti ile verilir .
- attojoule
- Attojoule (aJ) eşittir 10 -18 jul .
- femtojoule
- Femtojoule (fJ) eşittir 10 -15 jul .
- pikojoule
- Picojoule (pJ) bir trilyonda birine eşittir (10 -12 ) bir joule.
- nanojoule
- Nanojoule (nJ) milyarda birine eşittir (10 −9 ) bir joule.160 nanojoule , uçan bir sivrisineğin kinetik enerjisiyle ilgilidir.
- mikrojoule
- Mikrojoule (μJ) milyonda birine eşittir (10 −6 ) bir joule. Buyuk Hadron (LHC) partikül başına microjoule düzenine (7 TEV) çarpışmasını üretir.
- Milijoule
- Milijoule (mJ) binde birine eşittir (10 −3 ) bir joule.
- kilojoule
- Kilojoule (kJ) bin (10 3 ) joule. Çoğu ülkede besleyici gıda etiketleri enerjiyi kilojul (kJ) cinsinden ifade eder.Biri metrekare Dünya'nın hakkında aldığı1.4 kilojul ait güneş radyasyonu tam gün ışığında her saniye.
- megajul
- Megajoule (MJ) bir milyona eşittir (10 6 ) joule veya yaklaşık olarak bir megagram (ton) hızla hareket eden bir aracın kinetik enerjisi161 km/sa (100 mil /sa ). Isınmak için gerekli enerji 0 °C (32 °F) ila 100 °C (212 °F) arasında sabit basınçta 10 L sıvı su yaklaşık4.2 MJ .Bir kilovat saat elektrik3.6 megajul .
- Gigajoule
- Gigajoule (GJ) bir milyara eşittir (10 9 ) joule.6 GJ , 1 varil (159 l) petrolün yakılmasının kimyasal enerjisi ile ilgilidir . 2 GJ, Planck enerji birimi ile ilgilidir.
- terajoule
- Terajoule (TJ) bir trilyona eşittir (10 12 ) jul; veya hakkında0.278 GWh (genellikle enerji tablolarında kullanılır). Hakkında63 TJ enerji Little Boy tarafından serbest bırakıldı . Uluslararası Uzay İstasyonu yaklaşık bir kütleye sahip,450 megagram ve yörünge hızı7700 m/s , kabaca kinetik enerjiye sahiptir13 TJ . 2017 yılında Irma Kasırgası'nın en yüksek rüzgar enerjisine sahip olduğu tahmin ediliyordu.112 TJ .90 TJ , yaklaşık olarak eşdeğer enerji miktarıdır.1 gram kütle .
- Petajoule
- Petajoule (PJ) bir katrilyona eşittir (10 15 ) joule.210 PJ hakkında50 megaton TNT , şimdiye kadarki en büyük insan yapımı patlama olan Çar Bomba tarafından salınan enerji miktarıdır .
- Exajoule
- Exajoule (EJ) bir kentilyon (10 18 ) joule. 2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi Japonya'da vardıAnlık büyüklük ölçeğinde 9.0 değerine göre 1.41 EJ enerji . Yıllık ABD enerji tüketimi kabaca94 EJ .
- Zettajoule
- Zettajoule (ZJ) bir sekstilyona eşittir (10 21 ) joule. İnsan yıllık dünya enerji tüketimi yaklaşık0,5 ZJ . Dünya atmosferinin sıcaklığını 1 °C yükseltecek enerji yaklaşık olarak2.2 ZJ .
- Yottajoule
- Yottajoule (YJ) bir septilyona eşittir (10 24 ) joule. Bu yaklaşık olarak dünyadaki tüm suyu 1 °C ısıtmak için gereken enerji miktarıdır . Güneş'in termal çıkışı yaklaşık olarakSaniyede 400 YJ .
Dönüşümler
1 joule eşittir (aksi belirtilmedikçe yaklaşık olarak):
- 10 7 erg (tam olarak)
- 6.241 509 74 × 10 18 eV
- 0.2390 kalori (gram kalori)
- 2.390 × 10 −4 kcal (gıda kalorisi)
- 9.4782 × 10 −4 BTU
- 0,7376 ft⋅lb (ayak-libre)
- 23,7 ft⋅pdl (foot- poundal )
- 2.7778 × 10 −7 kW⋅h (kilowatt-saat)
- 2.7778 × 10 −4 W⋅h (watt-saat)
- 9.8692 × 10 −3 latm (litre-atmosfer)
- 11.1265 × 10 −15 g ( kütle-enerji denkliği yoluyla)
- 10 −44 düşman (tam olarak)
Tam olarak joule cinsinden tanımlanan birimler şunları içerir:
- 1 termokimyasal kalori = 4.184 J
- 1 Uluslararası Tablo kalori = 4.1868 J
- 1 W⋅h = 3600 J (veya 3,6 kJ)
- 1 kW⋅h =3,6 × 10 6 J (veya 3,6 MJ)
- 1 W⋅s =1 J
- 1 ton TNT = 4.184 GJ
Newton-metre ve tork
Olarak mekanik kavramı kuvveti (bazı yönde) kavramı ile yakından analogu olan tork (bir açı ile ilgili):
Doğrusal | Açısal |
---|---|
Kuvvet | tork |
Yığın | eylemsizlik momenti |
Yer değiştirme | Açı |
Bu benzerlik bir sonucu tork için SI birim olmasıdır Newton-metre üzerinden çalışır, cebirsel olarak aynı olması boyutları joule olarak, ancak kendi arasında değişmeyen. Ölçüler ve Genel Konferansı birimi vermiştir enerji adı jul kurucu türetilen bir bileşik ismi - dolayısıyla Newton-metre (N⋅m) basitçe, ancak herhangi bir özel isim tork birimi vermemiştir parçalar. Tork için Newton-metre ve enerji için joule kullanımı, yanlış anlamaları ve yanlış iletişimi önlemeye yardımcı olur.
Ayrım, enerjinin skaler bir nicelik olduğu gerçeğinde de görülebilir - bir kuvvet vektörünün ve bir yer değiştirme vektörünün nokta çarpımı . Buna karşılık, tork bir vektördür - bir kuvvet vektörünün ve bir mesafe vektörünün çapraz ürünüdür . Tork ve enerji, denklemle birbiriyle ilişkilidir.
burada E enerjidir, τ torktur ( vektör büyüklüğü ) ve θ süpürülen açıdır ( radyan cinsinden ). Düzlem açıları boyutsuz olduğundan, tork ve enerjinin aynı boyutlara sahip olduğu sonucu çıkar.
Watt-saniye
Bir watt saniyelik (sembol W s ya da W-s ) a, türetilmiş birim arasında enerji joule eşdeğer. Watt-saniye, bir saniye boyunca sürdürülen bir watt'ın gücüne eşdeğer enerjidir . Watt-saniye, hem birim hem de anlam bakımından joule'ye eşdeğer olsa da, "joule" yerine "watt-saniye" teriminin kullanıldığı bazı bağlamlar vardır.
Fotoğrafçılık
Fotoğrafçılıkta flaş birimi watt-saniyedir. Bir flaş, watt-saniye (örneğin, 300 W⋅s) veya joule (aynı şey için farklı isimler) olarak derecelendirilebilir, ancak tarihsel olarak "watt-saniye" terimi kullanılmış ve kullanılmaya devam etmektedir.
Bir flaşa verilen enerji derecesi, enerji dönüşüm verimliliğini etkileyen çok sayıda faktör olduğundan, ışık çıkışı için güvenilir bir ölçüt değildir. Örneğin, tüpün yapısı verimliliği etkileyecek ve reflektör ve filtrelerin kullanılması konuya yönelik kullanılabilir ışık çıkışını değiştirecektir. Bazı şirketler ürünlerini "gerçek" watt-saniye cinsinden belirtirken, bazıları ürünlerini "nominal" watt-saniye cinsinden belirtir.
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
Dış bağlantılar
- Joule'nin Vikisözlük'teki sözlük tanımı