J Là đơn Vị Gì - Blog Của Thư

joule (; ký hiệu: J) là một đơn vị năng lượng có nguồn gốc trong Hệ thống đơn vị quốc tế. [1] Nó tương đương với năng lượng được truyền tới (hoặc công việc được thực hiện trên) một vật khi một lực của một newton tác dụng lên vật đó theo hướng chuyển động của nó qua khoảng cách một mét (1 newton hoặc N⋅m). Nó cũng là năng lượng tiêu tan dưới dạng nhiệt khi một dòng điện của một ampe đi qua điện trở một ohm trong một giây. Nó được đặt theo tên của nhà vật lý người Anh James Prescott Joule (1818 Ném1889). [2][3][4]

Về mặt trước tiên là các đơn vị SI cơ bản và sau đó là về các đơn vị SI khác:

J = kg ⋅ m 2 s 2 = N ⋅ ] = Pa ⋅ m 3 = W ⋅ s = C ⋅ { displaystyle { text {J}} = { frac {{ text {kg}} { cdot} { text {m}} ^ {2}} {{ text { s}} ^ {2}}} = { text {N}} { cdot} { text {m}} = { text {Pa}} { cdot} { text {m}} ^ {3 } = { text {W}} { cdot} { text {s}} = { text {C}} { cdot} { text {V}},}

trong đó kg là kilogam, m là mét, s là giây, N là newton, Pa là pascal, W là watt, C là coulomb và V là volt.

Một joule cũng có thể được định nghĩa là:

• Công việc cần thiết để di chuyển một điện tích của một coulomb thông qua sự chênh lệch điện thế một volt, hoặc một coulomb-volt (C⋅V). Mối quan hệ này có thể được sử dụng để xác định volt.
• Công việc cần thiết để tạo ra một watt năng lượng trong một giây, hoặc một watt-giây (W⋅s) (so sánh kilowatt-giờ – 3,6 megajoules ). Mối quan hệ này có thể được sử dụng để xác định watt.

Đơn vị SI này được đặt theo tên của James Prescott Joule. Như với mọi đơn vị Hệ thống Đơn vị Quốc tế (SI) được đặt tên cho một người, chữ cái đầu tiên của ký hiệu là chữ in hoa (J). Tuy nhiên, khi một đơn vị SI được đánh vần bằng tiếng Anh, nó được coi là một danh từ chung và phải luôn bắt đầu bằng một chữ cái viết thường ( joule ) – ngoại trừ trong một tình huống trong đó bất kỳ từ ở vị trí đó sẽ được viết hoa, chẳng hạn như ở đầu câu hoặc trong tài liệu sử dụng trường hợp tiêu đề.

Ngoại lệ của máy đo newton [ chỉnh sửa ]

Trong cơ học, khái niệm lực (theo một hướng nào đó) có sự tương đồng gần gũi trong khái niệm mô-men xoắn (về một số góc):

Một kết quả của sự giống nhau này là đơn vị SI cho mô-men xoắn là máy đo newton, hoạt động theo đại số để có cùng kích thước với joule. Nhưng chúng không thể thay thế cho nhau. CGPM đã đặt cho đơn vị năng lượng cái tên joule nhưng không đặt cho đơn vị mô-men xoắn bất kỳ tên đặc biệt nào, do đó nó chỉ đơn giản là máy đo newton (N⋅m) – một tên ghép có nguồn gốc từ thành phần của nó các bộ phận. [5] Việc sử dụng đồng hồ newton cho mô-men xoắn và joules cho năng lượng là hữu ích để tránh những hiểu lầm và thông tin sai lệch. [5]

– tích của một lực vectơ và chuyển vị vectơ. Ngược lại, mô-men xoắn là một vectơ – sản phẩm chéo của vectơ khoảng cách và vectơ lực. Mô-men xoắn và năng lượng có liên quan với nhau theo phương trình

E = τ θ { displaystyle E = tau theta ,}

trong đó E là năng lượng, τ là (mô-men xoắn của mô-men xoắn) và là góc quét (trong radian). Vì radian là không thứ nguyên, theo sau mô-men xoắn và năng lượng có cùng kích thước.

Ví dụ thực tế [ chỉnh sửa ]

Một joule trong cuộc sống hàng ngày đại diện cho:

• Năng lượng cần thiết để nâng một quả cà chua cỡ trung bình lên 1 mét (3 ft 3 in) (giả sử cà chua có khối lượng xấp xỉ 100 gram (3,5 oz)).
• Năng lượng được giải phóng khi cùng một quả cà chua rơi xuống lùi xuống một mét.
• Năng lượng cần thiết để tăng tốc khối lượng 1 kg ở tốc độ 1 m −2 thông qua khoảng cách 1 m.
• Nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ 1 g của nước bằng 0,24 ° C. [6]
• Năng lượng điển hình được giải phóng dưới dạng nhiệt bởi một người khi nghỉ ngơi cứ sau 1/60 giây (khoảng 17 ms). [7]
• Động năng của một người 50 kg di chuyển rất chậm (0,2 m / s hoặc 0,72 km / h).
• Động năng của một quả bóng tennis 56 g di chuyển với tốc độ 6 m / s (22 km / h) . [8]
• Động năng của một vật có khối lượng 1 kg chuyển động tại √ 2 ≈ 1,4 m / s.
• Lượng điện cần thiết để bật đèn LED 1 W trong 1 giây.

Si nce joule cũng là một watt-giây và đơn vị phổ biến để bán điện cho các gia đình là kW⋅h (kilowatt-giờ), do đó, kW⋅h là 1000 W × 3600 s = 3,6 MJ (megajoules).

Bội số [ chỉnh sửa ]

Để biết thêm ví dụ, xem: Đơn đặt hàng cường độ (năng lượng) Zeptojoule Zeptojoule (zJ) bằng với một sextillionth (10 21 ) của một joule. 160 zeptojoules là về một electronvolt. Picojoule Picojoule (pJ) bằng một nghìn tỷ (10 −12 ) của một joule. [1965914] ) bằng một phần tỷ (10 9 ) của một joule. 160 nanojoules nói về động năng của một con muỗi bay. [9] Microjoule Microjoule (μJ) bằng một phần triệu (10 6 một joule. Máy va chạm Hadron lớn (LHC) tạo ra các va chạm của thứ tự microjoule (7 TeV) cho mỗi hạt. Milledomle Millomanle (mJ) bằng một phần nghìn (10 −3 ) joule. Kilojoule Kilojoule (kJ) tương đương với một nghìn (10 3 ) joules. Nhãn thực phẩm dinh dưỡng ở hầu hết các quốc gia thể hiện năng lượng tính bằng kilôgam (kJ). [10] Một mét vuông Trái đất nhận được khoảng 1,4 kilôgam bức xạ mặt trời mỗi giây trong ánh sáng ban ngày. [11] 19659140] megajoule (MJ) tương đương với một triệu (10 6 ) joules, hoặc xấp xỉ động năng của một phương tiện một megagram (tấn) di chuyển với tốc độ 161 km / h. Năng lượng cần thiết để làm nóng 10 lít nước lỏng ở áp suất không đổi từ 0 ° C (32 ° F) đến 100 ° C (212 ° F) là khoảng 4.2 MJ. Một kilowatt giờ điện là 3,6 megajoules. Gigajoule Gigajoule (GJ) tương đương với một tỷ (10 9 ) joules. 6 GJ nói về năng lượng hóa học của việc đốt cháy 1 thùng (159 l) dầu thô. [12] 2 GJ nói về đơn vị năng lượng Planck. Terajoule Terajoule (TJ) bằng một nghìn tỷ 12 ) joules; hoặc khoảng 0,278 GWh (thường được sử dụng trong các bảng năng lượng). Khoảng 63 TJ năng lượng đã được giải phóng bởi quả bom nguyên tử phát nổ ở Hiroshima. [13] Trạm vũ trụ quốc tế, với khối lượng khoảng 450 megagram và vận tốc quỹ đạo 7,7 km / s, [14] có động năng khoảng 13 TJ. Trong năm 2017, cơn bão Irma được ước tính có năng lượng gió cực đại là 112 TJ. [15] [16] Petajoule Petajoule (PJ) một phần tư (10 15 ) joules. 210 PJ là khoảng 50 megatons TNT. Đây là lượng năng lượng được giải phóng bởi Tsar Bomba, vụ nổ nhân tạo lớn nhất từ ​​trước đến nay. Exajoule Exajoule (EJ) tương đương với một triệu (10 18 ) joules. Trận động đất và sóng thần Tōhoku năm 2011 tại Nhật Bản có 1,41 EJ năng lượng theo đánh giá 9.0 trên thang độ lớn. Mức tiêu thụ năng lượng hàng năm của Hoa Kỳ lên tới khoảng 94 EJ. Zettajoule Zettajoule (ZJ) tương đương với một sextillion (10 21 ) joules. Mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu hàng năm của con người là khoảng 0,5 ZJ. Yottajoule Yottajoule (YJ) tương đương với một tỷ (10 24 ) joules. Đây là xấp xỉ lượng năng lượng cần thiết để làm nóng tất cả nước trên Trái đất thêm 1 ° C. Sản lượng nhiệt của Mặt trời là khoảng 400 YJ mỗi giây.

Chuyển đổi [ chỉnh sửa ]

1 joule bằng (khoảng trừ khi có quy định khác):

• 7000100000000000000 ♠ 1 × 10 7 erg (chính xác)
• 70001000000484890 74 × 10 18 eV
• 6999999976000000000 0.2390 cal ♠ 2.390 × 10 −4 kcal (calo thực phẩm)
• 7000100000303823028 ♠ 9,4790 −4 BTU
• 6999737600000000000 0.7376 ft⋅lb (foot-pound)
• (foot-poundal)
• 6993277780000000000 ♠ 2.7778 × 10 −7 kW⋅h 19659191] 6996277780000000000 ♠ 2.7778 × 10 4 W⋅h (watt-giờ)
• 6999999996690000000 9.8692 × l⋅atm (lít-khí quyển)
• 6983111265000000000 11.1265 × 10 −15 [194590038] tương đương năng lượng khối lượng]
• 7000100000000000000 1 × 10 −44 kẻ thù (chính xác)

joule bao gồm:

• 1 calorie nhiệt hóa học = 4.184 J [17]
• 1 Bảng quốc tế calorie = 4.1868 J [194592] 19659035] 1 W⋅h = 3600 J (hoặc 3.6 kJ)
• 1 kW⋅h = ♠ 3.6 × 10 6 J (hoặc 3.6 MJ)
• 1 W⋅s = 19659191] 7000100000000000000 ♠ 1 J
• 1 tấn TNT = 7009418400000000000 4.184 GJ

]]

A watt giây (cũng watt-giây ký hiệu W s hoặc W · s ) là một đơn vị dẫn xuất năng lượng tương đương với joule. [19] watt-giây là năng lượng tương đương với năng lượng của một watt duy trì trong một giây Mặc dù watt-giây tương đương với joule ở cả hai đơn vị và ý nghĩa, có một số bối cảnh trong đó thuật ngữ "watt-giây" được sử dụng thay vì "joule".

Nhiếp ảnh [ chỉnh sửa ]

Trong nhiếp ảnh, đơn vị cho đèn flash là watt-giây. Một đèn flash có thể được xếp hạng theo watt-giây (ví dụ: 300 W⋅s) hoặc theo joules (tên khác nhau cho cùng một thứ), nhưng trong lịch sử thuật ngữ "watt-giây" đã được sử dụng và tiếp tục được sử dụng. Đèn flash trên máy ảnh, sử dụng tụ điện 1000 microfarad ở 300 volt, sẽ là 45 watt-giây. Đèn flash studio, sử dụng tụ điện lớn hơn và điện áp cao hơn, nằm trong phạm vi 200 watt2000 watt-giây.

Năng lượng của đèn flash trong joules hoặc watt-giây = 1 2 ⋅ điện dung của tụ điện lưu trữ trong farads điện áp 2 { displaystyle { text {Năng lượng của đèn flash trong joules hoặc watt-giây}} = { dfrac {1} {2}} cdot { text {điện dung của tụ điện lưu trữ trong farads}} cdot { text {điện áp làm việc}} ^ {2}}

Xếp hạng năng lượng mà đèn flash đưa ra không phải là điểm chuẩn đáng tin cậy cho đầu ra ánh sáng của nó bởi vì có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chuyển đổi năng lượng. Ví dụ, việc xây dựng ống sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và việc sử dụng gương phản xạ và bộ lọc sẽ thay đổi công suất ánh sáng có thể sử dụng đối với đối tượng. Một số công ty chỉ định sản phẩm của họ tính bằng watt "giây" thực sự và một số công ty chỉ định sản phẩm của họ tính bằng watt "giây" danh nghĩa.

Ghi chú và tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

1. ^ Cục đo lường và đo lường quốc tế (2006), Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) (PDF) Tái bản lần thứ 8.), Tr. 120, ISBN 92-822-2213-6, được lưu trữ (PDF) từ bản gốc vào ngày 2017-08-14
2. ^ Từ điển di sản Mỹ của ngôn ngữ tiếng Anh, Phiên bản trực tuyến (2009) . Công ty Houghton Mifflin, được tổ chức bởi Yahoo! Giáo dục.
3. ^ Từ điển di sản Mỹ Ấn bản đại học thứ hai (1985). Boston: Công ty Houghton Mifflin, trang. 691.
4. ^ Từ điển vật lý McGraw-Hill Phiên bản thứ năm (1997). McGraw-Hill, Inc., p. 224.
5. ^ a b "Các đơn vị có tên và ký hiệu đặc biệt". Cục quốc tế về trọng lượng và biện pháp. Lưu trữ từ bản gốc vào ngày 28 tháng 6 năm 2009 . Truy cập 18 tháng 3 2015 . Một đơn vị dẫn xuất thường có thể được thể hiện theo các cách khác nhau bằng cách kết hợp các đơn vị cơ sở với các đơn vị dẫn xuất có tên đặc biệt. Joule, ví dụ, có thể chính thức được viết newton mét, hoặc kilogam mét bình phương mỗi giây bình phương. Tuy nhiên, đây là một tự do đại số được điều chỉnh bởi những cân nhắc vật lý thông thường; trong một tình huống nhất định, một số hình thức có thể hữu ích hơn những hình thức khác. Trong thực tế, với một số lượng nhất định, ưu tiên cho việc sử dụng một số tên đơn vị đặc biệt hoặc kết hợp tên đơn vị nhất định, để tạo thuận lợi cho việc phân biệt giữa các đại lượng khác nhau có cùng kích thước.
6. ^ "Đơn vị của Nhiệt – BTU, Calorie và Joule ". Engineeringtoolbox.com . Truy xuất 2013-09-16 .
7. ^ Đây được gọi là tỷ lệ trao đổi chất cơ bản. Nó tương ứng với khoảng 5.000 kJ (1.200 kcal) mỗi ngày. Kilocalorie (ký hiệu kcal) còn được gọi là calo chế độ ăn uống. "Ở phần còn lại" có nghĩa là tỉnh táo nhưng không hoạt động.
8. ^ Ristinen, Robert A.; Kraushaar, Jack J. (2006). Năng lượng và môi trường (tái bản lần thứ 2). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. Sđt 0-471-73989-8.
9. ^ "Vật lý – Cern". công khai.web.cern.ch . Được lưu trữ từ bản gốc vào ngày 2012-12-13.
10. ^ "Bạn nói Calorie, chúng tôi nói Kilojoule: Ai đúng?" . Truy cập 2 tháng 5 2017 .
11. ^ "Xây dựng chuỗi thời gian tổng hợp bức xạ mặt trời tổng hợp (TSI) từ năm 1978 đến nay". Lưu trữ từ bản gốc vào ngày 2011-08-22 . Truy xuất 2005-10-05 .
12. ^ "Đơn vị năng lượng – Giải thích về năng lượng, Hướng dẫn của bạn để hiểu về năng lượng – Quản lý thông tin năng lượng". www.eia.gov .
13. ^ Malik, John (tháng 9 năm 1985). "Báo cáo LA-8819: Sản lượng của vụ nổ hạt nhân ở Hiroshima và Nagasaki" (PDF) . Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos. Lưu trữ từ bản gốc (PDF) vào ngày 11 tháng 10 năm 2009 . Truy cập 18 tháng 3 2015 .
14. ^ "Cấu hình cuối cùng của Trạm vũ trụ quốc tế" (PDF) . Cơ quan vũ trụ châu Âu. Lưu trữ từ bản gốc (PDF) vào ngày 21 tháng 7 năm 2011 . Truy cập 18 tháng 3 2015 .
15. ^ Bonnie Berkowitz; Laris Karklis; Reuben Fischer-Baum; Chiqui Esteban (11 tháng 9 năm 2017). "Phân tích – Bão Irma lớn đến mức nào?". Bưu điện Washington . Truy cập 2 tháng 11 2017 .
16. ^ "Irma giải phóng cơn giận dữ của mình ở phía nam Florida", Thời báo tài chính truy cập ngày 10 tháng 9 năm 2017 [1945915yêucầuđăngký)
17. ^ Việc sử dụng joules như là đơn vị năng lượng, Ủy ban chuyên gia về năng lượng và protein của FAO / WHO, 1971. Một báo cáo về sự thay đổi từ calo thành joules trong dinh dưỡng. [19659261] ^ Feynman, Richard (1963). "Đơn vị vật lý". Các bài giảng về vật lý của Feynman . Truy xuất 2014/03/07 .
18. ^ Cục đo lường và đo lường quốc tế (2006), Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) (PDF) (Tái bản lần thứ 8), tr. 39 Chân40, 53, ISBN 92-822-2213-6, được lưu trữ (PDF) từ bản gốc vào ngày 2017-08-14
19. ^ "Cái gì là thứ hai ? ".