Μονάδες Ενέργειας
Στον επιστημονικό κόσμο, το τζάουλ (σύμβολο J) είναι η μονάδα ενέργειας. Δεν χρησιμοποιείται συχνά εκτός της επιστημονικής κοινότητας στις Ηνωμένες Πολιτείες, αλλά χρησιμοποιείται σε άλλες χώρες. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, για παράδειγμα, το ενεργειακό περιεχόμενο ενός τροφίμου αναφέρεται συχνότερα σε θερμίδες τροφίμων. Αυτή η ενέργεια μπορεί να αναπαρασταθεί σε joules, όπως συμβαίνει σε πολλά μέρη του κόσμου. Στην Αυστραλία, μια Coca Cola Διαίτης φέρει την ετικέτα Low Joule και όχι Low Cal, όπως συμβαίνει στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Μέτρηση Ενέργειας
Οι επιστήμονες έχουν εξετάσει την ενέργεια και την ισχύ με διάφορους τρόπους όλα αυτά τα χρόνια. Ως αποτέλεσμα, κάθε είδος ενέργειας – ηλεκτρική, μηχανική, χημική, θερμική και πυρηνική – ανέπτυξε τη δική της μέθοδο μέτρησης και σχεδόν κάθε ενεργειακός τομέας εξέλιξε το δικό του λεξιλόγιο – για παράδειγμα, πωλητές αυτοκινήτων όταν συζητούσαν την ιπποδύναμη. Οι τόνοι και οι BTU εγκαθίστανται από εργολάβους HVAC. Οι κιλοβατώρες παραδίδονται από ηλεκτρικές επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Νεύτωνα και τζάουλ είναι όροι που χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες.
Το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) ιδρύθηκε από το μετρικό σύστημα το 1960 για να προσφέρει μια ενιαία γλώσσα για όλα τα φυσικά πρόσωπα. Το SI βασίζεται σε επτά βασικές μονάδες, από τις οποίες μπορούν να υπολογιστούν όλες οι άλλες φυσικές τιμές. Ένα Newton (προερχόμενη μονάδα δύναμης), για παράδειγμα, δηλώνεται ως 1 κιλό (μονάδα βάσης μάζας) επιταχυνόμενο στο τετράγωνο ενός μέτρου (μονάδα βάσης μήκους) ανά δευτερόλεπτο (μονάδα βάσης χρόνου). Έχουμε επίσης μερικά πολλαπλάσια και κλάσματα μονάδων. Ένα μεγαβάτ (MW), για παράδειγμα, είναι ένα εκατομμύριο (106) Watt. ένα milliwatt (mW) είναι το ένα χιλιοστό (10-3) του watt.
Αν και η βιομηχανία ενέργειας αρχίζει να χρησιμοποιεί τη γλώσσα SI, οι συμβατικές ορολογίες συνεχίζουν να κυριαρχούν. Πολλοί κατασκευαστές αυτοκινήτων υποδεικνύουν τώρα την ισχύ του κινητήρα σε κιλοβάτ, αλλά σε παρένθεση ακολουθώντας την ονομαστική ιπποδύναμη:187 hp (140 kW). Στη συνέχεια, μια σύντομη εισαγωγή στην ενέργεια, την ισχύ και τη δύναμη, οι ακόλουθες ενότητες εξετάζουν τις μονάδες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Σκεφτείτε τα ακόλουθα γεγονότα για να έχετε μια αίσθηση του μεγέθους ενός τζάουλ:
Η ηχητική ενέργεια σε έναν ψίθυρο είναι περίπου 0,01 joule.
Η κινητική ενέργεια ενός αυτοκινήτου 1.000 κιλών που ταξιδεύει 25 μέτρα το δευτερόλεπτο (55 μίλια την ώρα) είναι περίπου 300.000 τζάουλ.
Η ενέργεια από την καύση ενός βαρελιού πετρελαίου είναι περίπου 6.000.000 τζάουλ.
Η ετήσια χρήση ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι περίπου 100 δισεκατομμύρια τζάουλ.
Η ημερήσια εισροή ενέργειας στη Γη από τον ήλιο είναι περίπου 10.000 δισεκατομμύρια τζάουλ.
Περισσότερες Ενεργειακές Μονάδες
1 θερμίδες (IT) =4,1868 J, 1 θερμίδες (th) =4,184 J, θερμοχημικές θερμίδες 1 θερμίδες 15 =4,1855 J, θερμίδες για θέρμανση από 14,5 °C έως 15,5 °C
1 erg =107 J, cgs =εκατοστό-γραμμάριο-δευτερόλεπτο βολτ ηλεκτρονίων 1 Eh 4,35975 1018 J, μονάδα 1 eV 1,60218 1019 J Hartree, μονάδα ατομικής ενέργειας 1 Btu =1055,06 J, βρετανική θερμική μονάδα κατά ISO, για θέρμανση 1 λίβρας νερού από 63 έως 64 βαθμούς Φαρενάιτ.
1 tce =29.3076 109 J, τόνος ισοδύναμου άνθρακα, 7000 kcal (IT).
1 δάκτυλο ισούται με 41.868 109 J, τόνος ισοδύναμου λαδιού, 10000 kcal (IT).
Μονάδες μεγάλης κλίμακας
Είναι συνήθης πρακτική η χρήση μονάδων μεγάλης κλίμακας με βάση το joule, το Btu και την kWh κατά την αντιμετώπιση εθνικών ή παγκόσμιων ενεργειακών προϋπολογισμών:
Exajoule (EJ):
1 EJ =1018 J
Quadrillion Btu(quad):
1 quad =1015 Btu =1.055 EJ
Terawatt-έτος (TWyr):
1 TWyr =8,76 x 1012 kWh =31,54 EJ =29,89 τετραγωνικά
Άλλες βασικές μονάδες ενέργειας
Θερμίδες
Ιπποδύναμη
Joule (J)
kWh (κιλοβατώρα) (kWh)
Κιλοβάτ (kW)
Ένα εκατομμύριο Joule είναι ένα megajoule (MJ).
Μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας
Βολταϊκό (V)
Watt (Ηλεκτρική)
Watt (Θερμικό)
Watt-hour (Wh)
Συμπέρασμα
Επεξηγείται απλά, η ενέργεια είναι η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας (W), η οποία περιλαμβάνει οτιδήποτε, από τη μετακίνηση ενός αυτοκινήτου έως τη θέρμανση ενός σπιτιού έως το φωτισμό ενός δωματίου. Πολλοί τύποι εργασίας περιλαμβάνουν τον μετασχηματισμό της ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική και φωτεινή ενέργεια από έναν λαμπτήρα. Η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα και μηχανική ενέργεια από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Το δυναμό είναι μια μηχανή που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια.
