Πώς να υπολογίσετε τα Joules

Στην επιστήμη, το joule είναι η μονάδα ενέργειας ή έργου. Είναι μια σύνθετη μονάδα που ορίζεται ως δύναμη 1 newton σε απόσταση 1 μέτρου ή ως η κινητική ενέργεια μάζας 1 κιλού που κινείται με ταχύτητα ένα μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Τα τζάουλ μπορούν επίσης να μετατραπούν από θερμίδες, καθώς οι θερμίδες είναι μια άλλη μονάδα ενέργειας. Υπάρχουν 4,19 joules σε κάθε θερμίδα. Μπορείτε να υπολογίσετε τα τζάουλ υπολογίζοντας την κινητική ενέργεια, ή ενέργεια κίνησης, ενός αντικειμένου. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε τα τζάουλ υπολογίζοντας την ποσότητα της εργασίας που ολοκληρώθηκε από ένα άτομο ή ένα μηχάνημα. Τέλος, μπορείτε να υπολογίσετε τα τζάουλ μετατρέποντας απευθείας από μια μέτρηση σε θερμίδες.

Υπολογισμός Joules κινητικής ενέργειας

Να γράψετε την εξίσωση για την κινητική ενέργεια:

\text{κινητική ενέργεια} =\frac{1}{2}\times \text{mass}\times \text{velocity}^2

όπου η κινητική ενέργεια είναι σε τζάουλ, η μάζα σε κιλά και η ταχύτητα σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Εξετάστε το κινούμενο αντικείμενο για το οποίο θα θέλατε να υπολογίσετε την κινητική ενέργεια σε τζάουλ. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε την ενέργεια ενός αυτοκινήτου 700 κιλών (kg) που κινείται με 20 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s).

Συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση κινητικής ενέργειας για να υπολογίσετε τα τζάουλ, όπως φαίνεται παρακάτω:

\text{κινητική ενέργεια} =\frac{1}{2}\times 700\text{ kg}\times (20\text{ m/s})^2=140.000\text{ J}

Υπολογισμός Joules εργασίας

Γράψτε την εξίσωση για την εργασία:

\text{work}=\text{force}\times\text{displacement}

όπου η εργασία είναι σε τζάουλ, η δύναμη σε νεύτονα και η μετατόπιση σε μέτρα.

Εξετάστε την κατάσταση για την οποία θα θέλατε να υπολογίσετε τα τζάουλ της εργασίας που εκτελείται. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε την εργασία που έκανε ένας άνθρωπος που χρησιμοποιεί δύναμη 250 newton (n) για να σπρώξει ένα κουτί 8 μέτρα (m) κατά μήκος του δαπέδου.

Συνδέστε τις τιμές στην εξίσωση εργασίας για να υπολογίσετε τα Joule, όπως:

\text{work}=250\text{ N}\times 8\text{ m}=2000\text{ J}

Μετατροπή θερμίδων σε τζάουλ

Κατασκευάστε έναν παράγοντα μετατροπής για τη μετατροπή των θερμίδων σε joules. Γνωρίζετε ότι υπάρχουν 4,19 joules σε μια θερμίδα, η οποία μπορεί να γραφτεί μαθηματικά ως 4,19 joules/θερμίδα.

Εξετάστε την τιμή θερμίδων που θέλετε να μετατρέψετε σε joules. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι θέλετε να μάθετε πόσα τζάουλ ενέργειας είναι σε 300 θερμίδες.

Πολλαπλασιάστε την τιμή θερμίδων με τον συντελεστή μετατροπής, όπως δείχνει η ακόλουθη γραμμή:

300\text{ calories}\times\frac{4,19\text{ J}}{\text{calorie}}=1257\text{ J}