Джаул

от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от Joule)
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница Тази статия е за единицата за енергия. За британския физик вижте Джеймс Джаул.

Джаул, наричан понякога още ватсекунда и означаван със символа J, е единицата от Международната система единици (SI) за измерване на енергия (потенциална, кинетична, електрическа, топлинна), а също така на работа и количество топлина. Стандартното определение на джаул е следното:

Джеймс Джаул

1 J е работата, извършена от сила 1 N при преместване на тяло на разстояние 1 m по направление на силата, т.е.

Други дефиниции:

Единицата носи името на английския физик Джеймс Джаул (1818 – 1889), който установява, че няколко различни вида енергия (механична, електрическа, топлинна) могат да бъдат преобразувани една в друга, като по този начин създава предпоставки за формулирането на Закона за запазване на енергията. През 1840 г. Джаул открива връзката между електрическия ток, протичащ през резистор, и отделяната топлина (Закон на Джаул), а по-късно, независимо от Юлиус Роберт фон Майер, открива връзката на топлината с механичната работа.

История[редактиране | редактиране на кода]

На първия Международен конгрес на електротехниците на 20 и 21 септември 1881 г. в Париж, освен че CGS-системата е обявена за задължителна, допълнително към тази „абсолютна система“ се обявява и една „практическа система“, която съдържа единиците ом, ампер, волт, кулон и фарад, които са по-удобни за използване в електротехниката от единиците, пряко следващи от CGS-системата. Двете системи се различават единствено от коефициенти със степени на десет.

Във встъпителната си реч като президент на Британската асоциация за напредък на науката Карл Вилхелм Сименс допълва практическата система с вебер, ват и гаус; джаулът е предложен като единица за топлинна енергия. Предлага се да бъде определен като еквивалентен на 107 erg, единицата за енергия в CGS. Джаулът е въведен на Втория международен конгрес по електричество, провеждащ се в годината на смъртта на Джеймс Прескот Джаул (31 август 1889 г.) като абсолютна практическа електрическа единица за работа и енергия на електрическия ток.[1] Четвъртият международен конгрес по електротехника през 1893 г. в Чикаго подкрепя въвеждането на единицата, като леко го променя и го нарича теоретичен вместо абсолютен.

Международната конференция по електрически единици и еталони (Лондон, 1908 г.) установява международни електрически единици, в това число и международния джаул. След възвръщането на 1 януари 1948 г. към абсолютните електрически единици е прието съотношението: 1 международен джаул = 1,00020 абсолютни джаула[2].

През юни 1935 г. Международната електротехническа комисия, наследник на Международния електрически конгрес приема MKS (предшественика на SI), в която е включен и джаулът.[3]

Международният комитет по мерки и теглилки през 1946 г. определя джаула като работата, което се извършва от сила на един метър в посоката на преместване.[4] Генералната конференция по мерки и теглилки ратифицира тази дефиниция на деветото си заседание през 1948 г., и по-специално изисква джаул да се използва в калориметрията, вместо калория.[5] От 1960 г. насам джаулът е част от Международната система единици (SI).

Практически примери[редактиране | редактиране на кода]

Равностойност на един джаул[редактиране | редактиране на кода]

Един джаул (1 J) енергия се получава например и в следните случаи:

  • завъртане на ъгъл 1 rad с момент 1 N·m (единицата радиан е безразмерна);
  • протичане на ток 1 А при напрежение 1 V (т. е. действие на мощност 1 W) в продължение на 1 s.

Други примери[редактиране | редактиране на кода]

Превръщане в други единици[редактиране | редактиране на кода]

Превръщане в други единици
1 cal = 4,1855 J 1 J = 0,2389 cal
1 th = 4,1855 MJ 1 J = 2,389·10-7 th
1 kWh = 3 600 000 J 1 J = 2,777·10-7 kWh
1 Ws = 1 J 1 J = 1 Ws
1 erg = 10-7 J 1 J = 107 erg
1 Pa·m3 = 1 J 1 J = 1 Pa·m3
1 eV = 1,602 177 33·10-19 J 1 J = 6,241 506 363 09·1018 eV
Друга таблица за превръщане от една енергийна единица в друга
Джаул Киловатчас Електронволт Килопондметър Калория Ерг
1 kg·m²/s² 0 1 0 2,778·10−7 0 6,242·1018 0 0,102 0 0,239 0 10·106
1 kW·h 0 3,6·106 0 1 0 2,25·1025 0 3,667·105 0 8,60·105 0 36·1012
1 eV 0 1,602·10−19 0 4,45·10−26 0 1 0 1,63·10−20 0 3,83·10−20 0 1,602·10−12
1 kp·m 0 9,80665 0 2,72·10−6 0 6,13·1019 0 1 0 2,34 0 98,0665·106
1 calIT 0 4,1868 0 1,163·10−6 0 2,611·1019 0 0,427 0 1 0 41,868·106
1 g·cm²/s² 0 0,1·10−6 0 27,78·10−15 0 62,42·1012 0 10,2·10-9 0 23,9·10-9 0 1


Киловатчас[редактиране | редактиране на кода]

Електромер, на който се вижда единицата kWh, в която се измерва консумираната енергия

Киловатчас (kWh) е мерна единица за активната енергия. Тя не е част от единиците на SI, но поради голямото ѝ практическо значение, ISO позволява използването ѝ в специални области. Такава специална област например е електротехниката. Чрез стандартната SI-единица за работа и енергия джаул тя се изразява по следния начин:

1 kWh = 3,6 MJ (3 600 000 J)

Киловатчасът се използва в месечните сметки за консумираната от потребителите електрическа енергия. Тя е за предпочитане, защото по-този начин числата са малки, а и цената се изчислява на базата на киловатчас, а не джаул. Например печка с мощност 1000 W (1 kW), работеща за 1 h, изразходва енергия 1 kWh (или 3,6 MJ). Електрическа крушка от 60 W за един час консумира 0,06 kWh енергия, а примерно за хиляда часа – 60 kWh. Ако една крушка от 100 W свети по 1 час на ден в течение на 30 дни, изразходваната енергия се изчислява на:

100 W · 30 h = 3 000 Wh = 3 kWh (или 10,8 MJ).

В Германия през януари 2011 г. стойността на 1 kWh за населението средно е 0,2455.[7]. За сравнение, с помощта на 1 kWh може да се добият 75 kg въглища, 35 kg нефт, да се изпекат 88 хляба, и да се изтъкат 10 m плат.[8]

Кратни единици[редактиране | редактиране на кода]

Понякога, когато измерваните стойности са особено големи или особено малки (на няколко порядъка), по-удобни се оказват единици, образувани със стандартните представки в SI. В таблицата по-долу са дадени най-употребяваните стойности, образувани чрез тях.

Кратни единици за енергия
Стойност Символ Име Стойност Символ Име

10-1 J
10-2 J
10-3 J
10-6 J
10-9 J
10-12 J
10-15 J
10-18 J
10-21 J
10-24 J

dJ
cJ
mJ
µJ
nJ
pJ
fJ
aJ
zJ
yJ

дециджаул
сантиджаул
милиджаул
микроджаул
наноджаул
пикоджаул
фемтоджаул
атоджаул
септоджаул
йоктоджаул

101 J
102 J
103 J
106 J
109 J
1012 J
1015 J
1018 J
1021 J
1024 J

daJ
hJ
kJ
MJ
GJ
TJ
PJ
EJ
ZJ
YJ

декаджаул
хектоджаул
килоджаул
мегаджаул
гигаджаул
тераджаул
петаджаул
ексаджаул
сетаджаул
йотаджаул

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]

Източници[редактиране | редактиране на кода]