Joule
James Prescott Joule mengelola pabrik bir keluarga di dekat Manchester dan melakukan percobaan di rumah. Pada 1845 ia mencelupkan pengaduk berbilah ke dalam bejana berisi air. Pengaduk itu diputar oleh dua beban pada tali. Beban turun, bilah berputar, air menghangat.
Kenaikan suhunya sangat kecil, hanya pecahan derajat. Joule mengukurnya dengan termometer yang bisa membedakan seperseratus derajat. Dari percobaan itu terlihat bahwa usaha dan kalor adalah hal yang sama dalam bentuk berbeda. Kini usaha, kalor, dan energi listrik punya satu satuan, joule. Satu joule adalah usaha oleh gaya satu newton sepanjang lintasan satu meter. Sebanyak itulah yang dibutuhkan untuk mengangkat sebuah apel setinggi satu meter.
| Notasi | J |
| Definisi | newton meter · N·m · kg·m²·s⁻² · watt-sekon |
| Nilai acuan | 1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| Diperkenalkan | 1889, Kongres Kelistrikan Internasional · untuk kalor, CGPM 1948 |
| Standar | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| Nilai khas | 1 J — apel naik satu meter · 400 kJ — makan sebuah apel · 4,184 GJ — satu ton TNT |
01 · Definisi
Satu newton sepanjang satu meter
Joule adalah usaha yang dilakukan gaya satu newton ketika titik tangkapnya berpindah satu meter searah gaya. Dalam satuan pokok SI, joule adalah kilogram kali meter persegi per sekon kuadrat.
Dengan satuan yang sama diukur energi apa pun: kinetik, termal, listrik, kimia. Satu watt selama satu sekon juga satu joule. Energi berpindah dari satu bentuk ke bentuk lain, dan jumlahnya tetap. Itulah yang ditunjukkan percobaan Joule.
Berapa joule untuk mengangkat
Sebuah benda diangkat dari lantai ke ketinggian yang diatur penggeser. Isian ungu pada penggaris adalah lintasan yang ditempuh. Garis putus-putus adalah satu meter. Usaha sama dengan berat kali ketinggian dan menjadi simpanan energi benda. Jika dilepaskan, saat membentur lantai joule yang sama dilepaskan kembali.
Satu besaran dengan tiga kebiasaan. Ahli kimia dan ahli gizi berhitung dalam kalori: satu kalori memanaskan satu gram air satu derajat dan sama dengan 4,184 J. Orang kelistrikan berhitung dalam kilowatt-jam: alat berdaya satu kilowatt memakai 3,6 MJ dalam satu jam. Fisikawan menulis joule. Kemasan makanan sering mencantumkan kedua angka, kcal dan kJ.
Berapa kali beban dijatuhkan agar air naik satu derajat
Dua beban tergantung pada tali yang melewati katrol. Tali dililitkan pada tromol yang memutar pengaduk di dalam bejana tembaga berisi air. Beban turun 1,6 m, bilah mengocok air, dan air menghangat. Lalu beban dinaikkan kembali dengan pengaduk dilepas. Di kanan ada termometer di bawah kaca pembesar, dengan skala 0,01 K. Di bawahnya dua batang: ungu adalah usaha beban, jingga adalah kalor yang masuk ke air. Bagian abu-abu adalah kerugian akibat gesekan di katrol dan kalor yang lepas ke ruangan. Tombol “Jatuhkan” melepas beban sekali, “20 kali” berturut-turut, seperti Joule.
Jatuhkan beban beberapa kali dan lihat seberapa hangat airnya.
02 · Konversi
| Satuan | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
“Kalori” makanan pada kemasan adalah kilokalori, 4,184 kJ.
Satu kilowatt-jam adalah 3,6 juta joule. Sebanyak itu dipakai ketel listrik untuk mendidihkan satu liter air kira-kira sepuluh kali.
Elektronvolt adalah energi elektron yang melewati beda potensial satu volt. Satuan ini dipakai untuk atom dan foton.
03 · Orde besaran
04 · Alat ukur
05 · Aturan penulisan
06 · Satuan tetangga
07 · Bagian sejarah
Ada beberapa kalori, dan semuanya berbeda. Kalori termokimia tepat 4,184 J. Kalori internasional, dari tabel uap air, tepat 4,1868 J. Kalori lima belas derajat, yang memanaskan satu gram air dari 14,5 ke 15,5 °C, sekitar 4,1855 J. Selisihnya kurang dari satu persen, tetapi terlihat dalam perhitungan yang teliti.
Karena itu pada 1948 Konferensi Umum untuk Berat dan Ukuran memutuskan mengukur kalor dalam joule dan meninggalkan kalori di masa lalu. Joule ditetapkan lewat kilogram, meter, dan sekon dan tidak bergantung pada sifat air. Percobaan Joule sendiri memberi 772 kaki-pon per satuan termal Britania, sekitar 4,15 J per kalori. Selisihnya kurang dari satu persen dari nilai sekarang.
Katalog besaran
seluruh indeks →Tujuh satuan pokok SI
Setetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.
Buka indeks →