Joule
James Prescott Joule Manchester mellett vezette a családi sörfőzdét, és otthon kísérletezett. 1845-ben lapátos keverőt merített egy vízzel teli edénybe. Két zsinóron lógó súly forgatta. A súlyok süllyedtek, a lapátok forogtak, a víz melegedett.
A melegedés parányi volt, a fok törtrésze. Joule olyan hőmérőkkel mérte, amelyeken a fok századrészét is meg tudta különböztetni. A kísérletből az következett, hogy a munka és a hő ugyanaz különböző formában. Ma a munkának, a hőnek és az elektromos energiának egyetlen egysége van, a joule. Egy joule egy newton erő munkája egy méter úton. Ennyi kell ahhoz, hogy egy almát egy méterrel feljebb emeljünk.
| Jelölés | J |
| Meghatározás | newtonméter · N·m · kg·m²·s⁻² · wattszekundum |
| Viszonyítási értékek | 1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| Bevezetve | 1889, Nemzetközi Elektrotechnikai Kongresszus · a hőre CGPM 1948 |
| Szabványok | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| Jellemző értékek | 1 J — egy alma egy méterrel feljebb · 400 kJ — megenni egy almát · 4,184 GJ — egy tonna TNT |
01 · Meghatározás
Egy newton egy méter úton
A joule az a munka, amelyet egy newton erő végez, amikor támadáspontja egy métert mozdul el az erő irányában. SI-alapegységekben kilogramm szorozva méter négyzettel, osztva szekundum négyzettel.
Ugyanezzel az egységgel mérnek minden energiát: mozgásit, hőt, elektromosat, kémiait. Egy watt egy szekundumon át szintén egy joule. Az energia egyik formából a másikba megy át, az összeg pedig változatlan marad. Pontosan ezt mutatta meg Joule kísérlete.
Hány joule-ba kerül egy emelés
Egy tárgyat a padlóról a csúszka által megadott magasságra emelnek. A vonalzó lila kitöltése a megtett út. A szaggatott vonal egy méter. A munka a súly és a magasság szorzata, és a tárgy energiatartalékává válik. Ha elengedjük, a padlónak ütközve ugyanennyi joule szabadul fel.
Egyetlen mennyiség három szokásban. A vegyészek és a dietetikusok kalóriában számolnak: egy kalória egy gramm vizet egy fokkal melegít, és 4,184 J. Az energetikusok kilowattórában számolnak: egy kilowattos készülék egy óra alatt 3,6 MJ-t fogyaszt. A fizikusok joule-t írnak. Az élelmiszerek csomagolásán gyakran mindkét szám szerepel, kcal és kJ.
Hányszor kell leejteni a súlyokat, hogy a víz egy fokkal melegedjen
Két súly lóg csigákon átvetett zsinórokon. A zsinórok egy dobra vannak tekerve, amely egy vízzel teli rézedényben forgatja a keverőt. A súlyok 1,6 m-t süllyednek, a lapátok felverik a vizet, és az melegszik. Ezután a súlyokat lekapcsolt keverővel visszahúzzák. Jobbra nagyító alatt egy hőmérő, 0,01 K-es osztással. Alatta két oszlop: a lila a súlyok munkája, a narancs a vízbe került hő. A szürke rész a csigák súrlódási vesztesége és a szobába távozott hő. Az „Ejtés” gomb egyszer engedi el a súlyokat, a „20-szor” egymás után, ahogy Joule csinálta.
Ejtse le néhányszor a súlyokat, és nézze meg, mennyit melegszik a víz.
02 · Átszámítás
| Egység | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
A csomagoláson álló élelmiszer-„kalória” valójában kilokalória, 4,184 kJ.
Egy kilowattóra 3,6 millió joule. Ennyit fogyaszt egy vízforraló, amíg nagyjából tízszer felforral egy liter vizet.
Az elektronvolt annak az elektronnak az energiája, amely egy volt potenciálkülönbségen haladt át. Az atomokhoz és a fotonokhoz használják.
03 · Nagyságrendek
04 · Mérőeszközök
05 · Írásszabályok
06 · Szomszédos egységek
07 · Történeti rész
Többféle kalória van, és mind különbözik. A termokémiai pontosan 4,184 J. A nemzetközi, a vízgőztáblázatokból, pontosan 4,1868 J. A tizenöt fokos, amely egy gramm vizet 14,5-ről 15,5 °C-ra melegít, körülbelül 4,1855 J. A különbség egy százaléknál kisebb, de pontos számításban látszik.
Ezért döntött úgy 1948-ban az Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia, hogy a hőt joule-ban mérik, a kalóriát pedig a múltban hagyják. A joule-t a kilogramm, a méter és a szekundum határozza meg, és nem függ a víz tulajdonságaitól. Joule saját kísérlete 772 lábfontot adott brit hőegységenként, körülbelül 4,15 J-t kalóriánként. Ez kevesebb mint egy százalékkal tér el a mai értéktől.
Mennyiségek katalógusa
a teljes mutató →Az SI hét alapegysége
Egy csepp sav megváltoztatja a lé színét, a só megfesti a lángot, a víz egy koppintásra megfagy. Alattuk a Simetrium összes lapja, szakterület és ábécé szerint.
A mutató megnyitása →