Energian yksiköt: Mikä on joule?

Joule tai joule on kansainvälisen yksikköjärjestelmän perusyksikkö, jota käytetään mittaamaan työtä, energiaa ja lämpöä . Sitä symboloi yleensä kirjain « J » ja se liittyy muihin yksiköihin, kuten newtoniin, wattiin, kaloreihin ja elektronivolttiin.

Joule-yksikkö (J): määritelmä

Tämä yksikkö on nimensä velkaa James Prescott Joulelle, englantilaiselle fyysikolle, joka antoi useita panoksia tieteeseen 1800-luvulla. Hänen tutkimuksistaan ​​erottuivat hänen teoksensa termodynamiikasta, sähköstä ja energiasta. 

Mittajoule tai joule ( J ) voidaan selittää työn määränä, jonka yhden Newtonin vakiovoima tekee yhtä metriä pitkin samaan suuntaan. Siksi yksi joule on yhtä suuri kuin:

1J = 1N. m = (kg. m/s2 ⁾ . m = (kg . m ² ) / s ²

Lisäksi joule voidaan määritellä työksi, joka tarvitaan yhden watin tai tehon tuottamiseen yhden sekunnin ajan (Ws) . Tai työnä, joka tarvitaan siirtämään yhden kulon varauksen yhden voltin jännitteen (VC) läpi .

Yksikkö J vastaa muiden yksiköiden kanssa

Ymmärtääksesi paremmin, mistä yksikkö J koostuu, sen vastaavuus muiden yksiköiden kanssa voidaan ottaa huomioon. Esimerkiksi 1 J on yhtä suuri kuin:

• 0,238902957 kaloria (kaloreita)
• 1 W s (wattisekunti)
• 6,2415 × 1018 eV (elektronivolttia)
• 1 C V (coulomb per voltti)
• 1 N m (newton per metri)
• 0,00987 atm L (ilmakehä litraa kohti)
• 1 Pa m³ (pascal kuutiometriä kohti)

J-yksikön käyttö ja esimerkkejä

Joulea käytetään yleisesti fysiikassa ja kemiassa mittaamaan kehon energiaa ja lämpöä. Esimerkiksi jokapäiväisessä elämässä yksi joule on yhtä suuri kuin:

• 6 metriä sekunnissa liikkuvan tennispallon kineettinen energia;
• energiamäärä, joka tarvitaan keskikokoisen tomaatin heittämiseen metriin,
• tai energian vapautuminen, joka syntyy repeämällä samaa tomaattia yhden metrin korkeudessa;
• 1 W LED-lampun sytyttämiseen sekunniksi tarvittava sähkömäärä;
• Energia, jonka ihminen vapauttaa levossa sekunnin sadasosan ajan.

Toinen tapaus, jossa käytetään yksikköjoulea, on kaavassa  Q = P xt , jossa ”Q” on tuotettu energia tai lämpö (jota edustaa myös kirjain E ja voidaan mitata jouleina tai kaloreina), ”P” kulutettu teho (mitattuna watteina) ja ”t” kulunut aika (mitattu sekunteina). Energiaa syntyy, koska kaikilla järjestelmillä on luonnostaan ​​taipumus etsiä lepotilaa. Siksi sen hiukkasten liike on mahdollisimman vähäistä. Koska järjestelmät vaihtavat energiaa ympäristönsä kanssa jopa lepotilassa, sen mittaamiseen voidaan käyttää joulea. Koska se on hyvin pieni yksikkö, käytetään yleisesti yksikköjoulen kerrannaisia, kuten:

• kilojoule (kJ): ¹⁰³ J
• megajoule (MJ): ¹⁰⁶ J
• gigajoule (GJ): 10 ⁹ J
• terajoule (TJ): 10 ¹² J

Bibliografia

• Atkins. fysikaalinen kemia . 2020 (9. painos). Pan American.
• Petrucci, R.H. Yleinen kemia, periaatteet ja nykyaikaiset sovellukset . 2017 (11. painos). Espanja. pearon.
• Lleó, A. & Lleó, L. Suuri käsikirja fysikaalisista suuruuksista ja niiden yksiköistä. 2008. Espanja. Pääkirjoitus Diaz de Santos.