Joule
Joule veya jul (sembolü: J), Uluslararası Birim Sistemi'nde enerji, iş veya ısı miktarından türetilmiş bir ölçü birimidir. Bir metre üzerinden bir newtonluk kuvvet uygulanarak harcanan enerjiye (veya yapılan iş) veya bir saniye içinde bir ohmuk bir direnç üzerinden geçen bir amperlik akımına eşittir. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'dan (1818-1889) almıştır.
Ölçü sistemi: | SI türetilmiş birim |
Neyin birimi | Enerji |
Sembol: | J |
İsim kaynak kişisi: | James Prescott Joule |
1 J | eşittir: |
SI ana birimi | 1 kg·m2/s2 |
CGS birimi | ×107 1erg |
kilowatt saat | ×10-7 kW•h 2.78 |
kilokalori | ×10-4 kcal 2.39 |
BTU | ×10-4 BTU 9.48 |
Öncelikle taban SI birimleri cinsinden ve daha sonra diğer SI birimleri cinsinden şu şekilde ifade edilir:
Burada kg kilogram, m metre, s saniye, N Newton, C coulomb, W watt, Pa pascal ve V volttur.
Bir joule ayrıca şu şekilde tanımlanabilir:
- Elektriksel potansiyel farkı yoluyla bir coulombluk bir elektrik yükü taşımak için gerekli olan iştir. Bu ilişki voltu tanımlamak için kullanılabilir.
- Bir saniyede bir wattlık güç üretmek için gerekli olan iştir. Bu ilişki wattı tanımlamak için kullanılabilir.
Kullanım
Bu SI birim adını James Prescott Joule'dan almıştır. Özel addan türetilmiş olmasına rağmen cümle başında yer almıyorsa ilk harfi küçük (joule) yazılır.
Newton-metre ile karşılığı
Açısal mekanikte; moment, doğrusal Newton mekaniği kuvvet parametresi, kütle atalet anı ve mesafe açısına benzerdir. Enerji her iki sistemde de aynıdır. Böylece, joule newton-metre olarak aynı boyutlara sahip olmasına rağmen (1 J = 1 N • m = 1 kg • m² • s-2), bu birimleri değiştirilebilir değildir: CGPM enerji ünitesi adını "joule " vermiştir. Ancak, tork ünitesine herhangi bir özel isim vermemiştir. Bu nedenle kendisini oluşturan parçalardan türetilen bir bileşik isim olarak bilinen tork birimi newton-metre (N • m) dir. Tork ve enerji aşağıdaki denklemden dolayı birbirleriyle ilişkilidir:
Burada; E enerji, τ tork ve θ taşınan açı (radyan cinsinden) dır. Radyan boyutsuz olduğu için, tork ve enerji aynı boyutlara sahiptir. Newton-metre kullanımı tork ve enerji için, yanlış anlamaları ve iletişim eksiklikleri önlemeye yardımcı olur. Ek bir çözümde joule ‘un skaler olduğunu fark etmekti . Tork vektör ise onun bir vektör kuvveti ve bir vektör deplasmanı vardır. Tork, mesafe vektörü ve bir kuvvet vektörünün çarpımıdır. "Newton-metre" üzerinde bir geleneksel tork vektör çizimi belirsizliği giderir.
Pratik örnekler
- Günlük yaşamda şunlar yaklaşık bir joule temsil eder:
- Dikey olarak havada bir metre küçük elma kaldırmak için gereken enerji (yaklaşık olarak 100 g'lık bir kütleye sahip)
- Aynı elmanın bir metreden yere düştüğünde açığa çıkardığı enerji.
- 0.24 K derecesindeki 1 g suyun ısısını yükseltmek için gereken ısı.
- Bir kişi tarafından her saniyenin 1/60thsında ortaya çıkan ısı(yaklaşık 17 ms).
- Çok yavaş bir şekilde hareket eden bir insanın bir 50 kg'lık kinetik enerjisi (0,2 m / s ya da 0.72 km / h).
- 6 m / s ile hareket eden 56 gr tenis topunun kinetik enerjisi (22 km / saat). [8]
- Kütlesi 1 kg olan ve √ 2 ≈ 1.4 m / s hızında hareket eden bir cismin kinetik enerjisi.
Katları
- For additional examples, see: Orders of magnitude (energy)
Şablon:SI multiples |
Nanojoule
Nanojoule (nJ) bir joule’un milyarda birine eşittir. Bir nanojoule uçan bir sivrisineğin kinetik enerjisinin 1/160 ile ilgilidir.
Microjoule
Microjoule (μJ) bir joule’un milyonda birine eşittir.Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın (LHC) çarpışmalar sırasında parçacık başına 1 Microjoule (7 TeV) üretmesi bekleniyor.
Milijoule
Milijoule (mJ) bir joule’un binde birine eşittir.
Kilojoule
Kilojoule (kJ) bin (103) joule’a eşittir. Bazı ülkelerde besin gıda standart enerji değerleri kilojoules (kJ)cinsindendir. Bir kilojoule saniyede (1 kilovat) tam gün ışığında Dünya'nın bir metrekare tarafından alınan güneş radyasyonunun yaklaşık miktarıdır.
Megajul
Megajul (MJ) bir milyon (106) joule, ya da yaklaşık olarak 160 km / saat (100 mil)le hareket eden bir tonluk bir aracın kinetik enerjisine eşittir.
Gigajoule
GigaJoule (GJ) bir milyar (109) joule’a eşittir. 6 GJ, yanmış bir varil yağın potansiyel kimyasal enerji miktarına eşittir.
Terajoule
Terajoule (TJ), bir trilyon (1012) joule’a eşittir.Yaklaşık 63 TJ enerji Hiroşima'da patlyan bir atom bombası tarafından serbest bırakıldı.
Petajoule
Petajoule (PJ), bir katrilyon (1015) joule eşittir. 210 PJ yaklaşık 50 megatona eşdeğerdir. Bu enerji şimdiye kadarki en büyük insan yapımı nükleer Tsar Bomba'nın patlası sonucunda yayılan enerji miktarına eşittir.
Exajoule
Exajoule (EJ), bir kentilyon (1018) joule’a eşittir. Japonya'da 2011 Tohoku depremi ve tsunamiden 1.41 EJ enerjiye sahipti. ABD de bir yılda kullanılan enerji yaklaşık 94 EJdir.
Zettajoule
Zettajoule (ZJ) bir sekstilyon (1021) joule’a eşittir. Yıllık küresel enerji tüketimnini yaklaşık 0,5 ZJ olduğu tahmin ediliyor.
Yottajoule
Yottajoule (YJ) bir septillion (1024) joule’a eşittir. Bu, yaklaşık 1 °C ile yeryüzündeki suyun tüm hacmini ısıtmak için gereken enerji miktarıdır.
Dönüşümler
1 joule şunlara eşittir :
- 1 × 107 erg (tam)
- 6.24150974 × 1018 eV (elektronvolta)
- 0,2390 cal (termokimyasal gram kalori veya küçük kalori)
- 2,3901 × 10-4 kcal (kilokalori ısılkimyasal, kilogram kalori, büyük kalori veya gıda kalori)
- 9,4782 × 10-4 BTU (İngiliz ısı birimi)
- 0,7376 ft • lb (foot-pound)
- 23.7 ft • pdl (ayak-poundals)
- 2,7778 × 10-7 kilovat-saatlik
- 2,7778 × 10-4 watt-saat
- 9,8692 × 10-3 litre-atmosfer
- 11,1265 femtogram (kütle-enerji denkliği)
- 1 × 10-44 foe (tam)
Joule cinsinden tam olarak tanımlanmış birimler şunları içerir:
- 1 termokimyasal kalori = 4,184 J
- 1 Uluslararası Masa kalori = 4,1868 J
- 1 watt saat = 3600 J
- 1 kilovat saat = 3.6 × 106 J (ya da 3.6 MJ)
- 1 watt saniye = 1 J
- 1 ton TNT = 4,184 GJ
Katı | Adı | Sembol | Katı | Adı | Sembol | |
---|---|---|---|---|---|---|
100 | joule | J | ||||
101 | dekajoule | daJ | 10–1 | desijoule | dJ | |
102 | hektojoule | hJ | 10–2 | santijoule | cJ | |
103 | kilojoule | kJ | 10–3 | milijoule | mJ | |
106 | megajoule | MJ | 10–6 | mikrojoule | µJ | |
109 | gigajoule | GJ | 10–9 | nanojoule | nJ | |
1012 | terajoule | TJ | 10–12 | pikojoule | pJ | |
1015 | petajoule | PJ | 10–15 | femtojoule | fJ | |
1018 | egzajoule | EJ | 10–18 | attojoule | aJ | |
1021 | zettajoule | ZJ | 10–21 | zeptojoule | zJ | |
1024 | yottajoule | YJ | 10–24 | yoktojoule | yJ |