Единицы энергии

Единицы измерения энергии

Энергия определяется через работу , поэтому единица измерения энергии в системе СИ совпадает с единицей измерения работы – джоуль (Дж), названный в честь Джеймса Прескотта Джоуля ^[1] и его экспериментов по механическому эквиваленту тепла . В несколько более фундаментальных терминах,1 джоуль равен 1  ньютон-метру и, в терминах основных единиц СИ,

${\displaystyle 1\ \mathrm {J} =1\ \mathrm {kg} \left({\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}\right)^{2}=1\ {\frac {\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{2}}}}$

Единицей измерения энергии, используемой в атомной физике , физике элементарных частиц и физике высоких энергий, является электронвольт (эВ). Один эВ эквивалентен1,602 176 634 × 10 ⁻¹⁹  Дж . ^[2]

В спектроскопии единица см ⁻¹ ≈Для представления энергии используется 0,000 123 9842  эВ , поскольку из уравнения энергия обратно пропорциональна длине волны . ${\displaystyle E=h\nu =hc/\lambda }$

При обсуждении производства и потребления энергии часто используются такие единицы, как баррель нефтяного эквивалента и тонна нефтяного эквивалента .

Британские имперские / американские традиционные единицы

Британские имперские единицы и общепринятые единицы США для измерения энергии и работы включают фут-фунт-силу (1,3558 Дж), британскую тепловую единицу (БТЕ), которая имеет различные значения в районе 1055 Дж, лошадиную силу в час (2,6845 МДж) и эквивалент галлона бензина (около 120 МДж).

Логарифм по основанию 10 соотношений между различными мерами энергии

Таблица иллюстрирует широкий диапазон величин среди условных единиц энергии. Например, 1 БТЕ эквивалентна примерно 1000 джоулей, а разница между киловатт-часом и электрон-вольтом составляет 25 порядков.

Электричество

Единицей измерения электроэнергии, в частности, для счетов за коммунальные услуги, является киловатт-час (кВт·ч); ^[3] один киловатт-час эквивалентен3,6 мегаджоулей . Потребление электроэнергии часто указывается в единицах киловатт-часов в год или другие периоды. ^[4] Это измерение среднего потребления энергии , то есть средняя скорость, с которой передается энергия. Один киловатт-час в год составляет около 0,11 Вт.

Природный газ

Природный газ часто продается в единицах энергосодержания или по объему. Обычными единицами для продажи по энергосодержанию являются джоули или термы . Один терм равен примерно 1055 мегаджоулям. Обычными единицами для продажи по объему являются кубический метр или кубический фут. Природный газ в США продается в термах или 100 кубических футах (100 футов ³ ). В Австралии природный газ продается в кубических метрах. Один кубический метр содержит около 38 мегаджоулей. В большинстве стран мира природный газ продается в гигаджоулях.

Пищевая промышленность

Калория определяется как количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на 1  градус Цельсия от температуры14,5 °C , при давлении1  атм . Для термохимии калорияИспользуется 4,184 Дж , но также определены и другие калории, например, калория Международной таблицы паров4,1868 Дж . Во многих регионах пищевая энергия измеряется в больших калориях ( большая калория — это килокалория, равная1000 калорий ), иногда пишется с заглавной буквы Калории . В Европейском Союзе маркировка пищевой энергии в джоулях является обязательной, часто с указанием калорий в качестве дополнительной информации.

Атомная физика и химия

В физике и химии принято измерять энергию в атомном масштабе в не-СИ, но удобных единицах электронвольтах (эВ). 1 эВ эквивалентен кинетической энергии, приобретаемой электроном при прохождении через разность потенциалов в 1 вольт в вакууме. Принято использовать префиксы СИ (например, милли-, мега- и т. д.) с электронвольтами. Из-за релятивистской эквивалентности между массой и энергией эВ также иногда используется в качестве единицы массы. Хартри ( атомная единица энергии) обычно используется в области вычислительной химии, поскольку такие единицы возникают непосредственно из алгоритмов вычислений без какой-либо необходимости преобразования. Исторически использовались единицы Ридберга .

Спектроскопия

В спектроскопии и смежных областях принято измерять уровни энергии в единицах обратных сантиметров . Эти единицы (см ⁻¹ ), строго говоря, не являются единицами энергии, а единицами, пропорциональными энергиям, причем — константа пропорциональности. ^[5] ${\displaystyle \ hc\sim 2\cdot 10^{-23}\ \mathrm {J} \ \mathrm {cm} }$

Взрывы

Грамм ТНТ выделяет от 4100 до 4600 джоулей (от 980 до 1100 калорий ) при взрыве. Чтобы определить тонну ТНТ , она была стандартизирована до 1 килокалории (4184 джоуля), что дало значение 4,184 гигаджоулей (1 миллиард калорий) для тонны ТНТ. ^[6]

Смотрите также

• Энергетический портал

• Потребление энергии
• Перевод единиц измерения температуры
• Преобразование единиц энергии, работы или количества теплоты
• Килокайзер
• Список необычных единиц измерения
• Максимальный показатель спроса
• Порядки величины (энергия)
• эрг
• Враг (единица)

Ссылки

1. "Определение ДЖОУЛЯ". www.merriam-webster.com . 2024-02-15 . Получено 2024-03-28 .
2. Международное бюро мер и весов (20 мая 2019 г.). Международная система единиц (СИ) (PDF) (9-е изд.). Париж: BIPM. ISBN 978-92-822-2272-0. Получено 3 декабря 2021 г. .
3. "Понимание и анализ счетов за коммунальные услуги". extension.psu.edu . Получено 2024-03-28 .
4. "Измерение электроэнергии - Управление энергетической информации США (EIA)". www.eia.gov . Получено 28.03.2024 .
5. Джонсон, RD, ред. (2002). "CCCBDB Что такое см-1?". Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase . Национальный институт стандартов и технологий. doi :10.18434/T47C7Z . Получено 13 ноября 2013 г.
6. Томпсон, А.; Тейлор, Б.Н., ред. (2019). «Приложение B8 — Факторы для единиц, перечисленных в алфавитном порядке». Руководство NIST по использованию Международной системы единиц (СИ) (9-е изд.). {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )