Kirjainkoko

Iso J, Joulen mukaan. Nimi kirjoitetaan pienellä: joule. Etuliitteen kanssa: kJ, MJ, mJ.

Älä sekoita

Myös N·m on yhtä kuin J, mutta vääntömomentti kirjoitetaan N·m. kJ, ei kj. Kilowattitunti on kWh, ei kW/h.

Laatassa kirjain J on vesiastia. Narun päässä oleva paino laskeutuu viivainta pitkin tasan 1,000 m, ja naru pyörittää väkipyörää ja kulhon sekoitinta. Vesi lämpenee, ja sen väri vaihtuu sinisestä oranssiin. Vasemmalla lämpömittarin pylväs nousee, kulhon yllä väreilee lämmin ilma. Skannerin viiva kulkee kirjainta ylhäältä alas. Metrin laskettu 102 g on tasan yksi joule.

Yksikön passi · energia, työ, lämpö

Joule

SI-johdannaisyksikkö · suure: energia, työ, lämpömäärä

James Prescott Joule johti perheen panimoa Manchesterin lähellä ja teki kokeita kotonaan. Vuonna 1845 hän upotti vesiastiaan siipisekoittimen. Kaksi narujen varassa olevaa painoa pyöritti sitä. Painot laskivat, siivet pyörivät ja vesi lämpeni.

Lämpeneminen oli pienen pieni, asteen murto-osia. Joule mittasi sen lämpömittareilla, joista hän erotti asteen sadasosia. Kokeesta seurasi, että työ ja lämpö ovat samaa asiaa eri muodoissa. Nykyään työllä, lämmöllä ja sähköenergialla on yksi yksikkö, joule. Yksi joule on yhden newtonin voiman tekemä työ yhden metrin matkalla. Sen verran tarvitaan omenan nostamiseen metrin.

Merkintä	J
Määritelmä	newtonmetri · N·m · kg·m²·s⁻² · wattisekunti
Vertailuarvot	1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J
Otettiin käyttöön	1889, kansainvälinen sähkökongressi · lämmölle CGPM 1948
Standardit	ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed.
Tyypillisiä arvoja	1 J — omena metrin ylös · 400 kJ — omenan syöminen · 4,184 GJ — tonni trotyyliä

Muunnoksiin Joulen kokeeseen

01 · Määritelmä

Newton metrin matkalla

Joule on työ, jonka yhden newtonin voima tekee, kun sen vaikutuspiste siirtyy metrin voiman suuntaan. SI-perusyksiköissä se on kilogramma kertaa metri toiseen jaettuna sekunnin neliöllä.

Samalla yksiköllä mitataan kaikkea energiaa: liike-energiaa, lämpöä, sähköä, kemiallista energiaa. Watti sekunnin ajan on sekin joule. Energia muuttuu muodosta toiseen, ja summa pysyy samana. Juuri sen Joulen koe osoitti.

W — työ · F — voima, N · s — matka, m · m — massa · g — normaaliputoamiskiihtyvyys · h — korkeus · c — ominaislämpökapasiteetti · P — teho · t — aika

Ulottuvuus

M L² T⁻²

kuten vääntömomentilla

Watin kautta

1 W·s

watti sekunnin ajan

Kalori

4,184 J

termokemiallinen, tarkka

Interaktiivinen · nosto korkeuteen

Montako joulea nosto vie

Esine nostetaan lattialta liukusäätimen osoittamaan korkeuteen. Viivaimen violetti täyttö on kuljettu matka. Katkoviiva on yksi metri. Työ on paino kertaa korkeus, ja siitä tulee esineen energiavarasto. Jos sen päästää, lattiaan osuessa vapautuvat samat joulet.

vasemmalla: viivain 0–2 mkorkeus, m · katkoviiva — 1 m

Työ

Korkeus

Lämmittäisi vettä

250 g:n lasi

Joule, kalori ja kilowattitunti

Yksi suure, kolme tapaa. Kemistit ja ravitsemusterapeutit laskevat kaloreissa: kalori lämmittää gramman vettä asteen ja on 4,184 J. Energia-alan insinöörit laskevat kilowattitunneissa: kilowatin laite kuluttaa tunnissa 3,6 MJ. Fyysikot kirjoittavat jouleja. Elintarvikepakkauksissa on usein molemmat luvut, kcal ja kJ.

Interaktiivinen · Joulen koe painoilla ja sekoittimella

Montako kertaa painot pudotetaan, jotta vesi lämpenee asteen

Kaksi painoa roikkuu väkipyörien yli kulkevissa naruissa. Narut on kierretty rumpuun, joka pyörittää sekoitinta vettä täynnä olevassa kupariastiassa. Painot laskevat 1,6 m, siivet vatkaavat vettä ja se lämpenee. Sitten painot nostetaan takaisin sekoitin irrotettuna. Oikealla lupin alla lämpömittari, jaotus 0,01 K. Sen alla kaksi palkkia: violetti on painojen työ, oranssi veteen siirtynyt lämpö. Harmaa osa on väkipyörien kitkahäviöt ja huoneeseen karannut lämpö. Painike ”Pudota” päästää painot kerran, ”20 kertaa” peräkkäin, kuten Joulella.

vasemmalla: kaksi painoa, pudotus 1,6 m · 6 kg vettä, kupariastia 1,5 kgoikealla: lämpömittari, K alkulämmön yli · työ ja lämpö, J

Kunkin painon massa

Koe

Joulen korjaukset

Painojen työ

0 J

pudotuksia: 0

Veden lämpeneminen

+0,000 K

alkaen 15,000 °C

Lämpö lämpömittarin mukaan

0 cal

vesi 6000 g

Joulea kaloria kohti

—

tarkka arvo 4,184

Pudota painot muutaman kerran ja katso, paljonko vesi lämpenee.

02 · Muunnos

Jouleina

Yksikkö	Arvo	Missä esiintyy
{n}	{v}	{note}

Pakkauksen ravinto-”kalori” on kilokalori, 4,184 kJ.

Kilowattitunti on 3,6 miljoonaa joulea. Sen verran vedenkeitin kuluttaa keittäessään litran vettä noin kymmenen kertaa.

Elektronivoltti on sellaisen elektronin energia, joka on kulkenut yhden voltin potentiaalieron läpi. Sitä käytetään atomeille ja fotoneille.

03 · Suuruusluokat

Energia 10⁻²¹:stä 10²⁷ J:hen, logaritminen asteikko

04 · Mittalaitteet

sekoitinkalorimetri

Paino laskee ja pyörittää siipiä vedessä. Veden lämpenemisestä nähdään, paljonko työtä muuttui lämmöksi.

sähkömittari · kWh

Kiekko pyörii sitä nopeammin, mitä suurempi teho on, ja laskee kierrokset. Elektronisissa mittareissa kiekon sijaan vilkkuu ledi.

pommikalorimetri

Näyte poltetaan happea täynnä olevassa teräsastiassa, joka on upotettu veteen. Näin mitataan polttoaineen ja ruoan energia.

laserenergiamittari

Musta absorboija lämpenee jokaisesta pulssista. Lämpötila-anturi muuntaa lämpenemisen millijouleiksi.

05 · Kirjoitussäännöt

Oikein

250 J, 4,2 kJ — välilyönti ja pieni k

3,6 MJ tai 1 kWh

vääntömomentti 40 N·m, energia 40 J

95 kcal (397 kJ) — etiketissä molemmat yksiköt

Väärin

250j, 4,2 KJ, 4,2 kj

1 kW/h — tämä on tehon muutosnopeus, ei energia

40 J pultin kiristysmomentille

95 Cal iso kirjain kcal:n sijaan

06 · Naapuriyksiköt

07 · Historiallinen osa

Joulen lämpömittari · 1/200 °F

Metrologinen huomautus

Kaloreita on useita, ja kaikki ovat erilaisia. Termokemiallinen on tasan 4,184 J. Kansainvälinen, vesihöyrytaulukoista, tasan 4,1868 J. Viidentoista asteen kalori, joka lämmittää gramman vettä 14,5:stä 15,5 °C:seen, noin 4,1855 J. Ero on alle prosentin, mutta tarkassa laskussa sen huomaa.

Siksi Yleinen paino- ja mittakonferenssi päätti vuonna 1948 mitata lämmön jouleissa ja jättää kalorin menneisyyteen. Joule on määritelty kilogramman, metrin ja sekunnin avulla, eikä se riipu veden ominaisuuksista. Joulen oma koe antoi 772 jalkanaulaa brittiläistä lämpöyksikköä kohti, noin 4,15 J kaloria kohti. Se on alle prosentin päässä nykyisestä arvosta.

vesiputous · 0,23 K 100 m:llä

Suureluettelo

koko hakemisto →

perusta · 7 yksikköä

SI-järjestelmän seitsemän perusyksikköä

Hakemisto · kaikki suureet yhdellä sivulla

Laboratorio hakemiston sisäänkäynnillä

Happotippa muuttaa mehun värin, suola värjää liekin, vesi jäätyy koputuksesta. Niiden alla kaikki Simetriumin lehdet aloittain ja aakkosittain.

Avaa hakemisto →

08 · Sinun kielesi

jokainen linkki vie oikealle kielisivulle

Lue omalla kielelläsi

käännetty ja oikoluetturaakakäännösjonossa