Joule
James Prescott Joule drev familiens bryggeri ved Manchester og gjorde forsøk hjemme. I 1845 senket han en skovlrører ned i et kar med vann. To lodd i snorer dreide den. Loddene sank, skovlene snurret, vannet ble varmere.
Oppvarmingen var bitteliten, brøkdeler av en grad. Joule målte den med termometre der han kunne lese av hundredeler av en grad. Forsøket viste at arbeid og varme er det samme i ulike former. I dag har arbeid, varme og elektrisk energi én enhet, joule. Én joule er arbeidet en kraft på én newton gjør over en strekning på én meter. Så mye skal til for å løfte et eple én meter.
| Betegnelse | J |
| Definisjon | newtonmeter · N·m · kg·m²·s⁻² · wattsekund |
| Referanseverdier | 1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| Innført | 1889, Den internasjonale elektrisitetskongressen · for varme CGPM 1948 |
| Standarder | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiske verdier | 1 J — et eple én meter opp · 400 kJ — å spise et eple · 4,184 GJ — ett tonn TNT |
01 · Definisjon
En newton over en meters vei
Joule er arbeidet en kraft på én newton gjør når angrepspunktet flyttes én meter i kraftens retning. I SI-grunnenheter er det kilogram ganger meter i annen delt på sekund i annen.
Med samme enhet måler man all energi: kinetisk, termisk, elektrisk, kjemisk. Én watt i ett sekund er også én joule. Energien går fra én form til en annen, og summen forblir den samme. Det var nettopp dette Joules forsøk viste.
Hvor mange joule et løft koster
En gjenstand løftes fra gulvet til høyden glidebryteren angir. Den fiolette fyllingen på linjalen er strekningen. Den stiplede linjen er én meter. Arbeidet er vekten ganger høyden og blir gjenstandens energilager. Slipper man den, frigjøres de samme joulene når den treffer gulvet.
Én størrelse, tre vaner. Kjemikere og ernæringsfysiologer regner i kalorier: én kalori varmer ett gram vann én grad og er lik 4,184 J. Kraftbransjen regner i kilowattimer: et apparat på én kilowatt bruker 3,6 MJ på én time. Fysikere skriver joule. På matemballasje står det ofte begge tall, kcal og kJ.
Hvor mange ganger loddene må falle for å varme vannet én grad
To lodd henger i snorer over trinser. Snorene er viklet på en trommel som dreier en rører i et kobberkar med vann. Loddene synker 1,6 m, skovlene visper vannet, og det varmes opp. Så heises loddene opp igjen med røreren frakoblet. Til høyre et termometer under lupe med inndeling 0,01 K. Under det to søyler: fiolett er loddenes arbeid, oransje varmen som gikk inn i vannet. Den grå delen er tapet til friksjon i trinsene og varmen som gikk til rommet. Knappen «Slipp» slipper loddene én gang, «20 ganger» etter hverandre, som hos Joule.
Slipp loddene noen ganger og se hvor mye vannet varmes opp.
02 · Omregning
| Enhet | Verdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Mat-«kalorien» på emballasjen er en kilokalori, 4,184 kJ.
Én kilowattime er 3,6 millioner joule. Så mye bruker en vannkoker på å koke en liter vann omtrent ti ganger.
Ett elektronvolt er energien til et elektron som har gått gjennom en potensialforskjell på én volt. Den brukes for atomer og fotoner.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheter
07 · Historisk del
Det finnes flere kalorier, og alle er forskjellige. Den termokjemiske er nøyaktig 4,184 J. Den internasjonale, fra damptabellene, nøyaktig 4,1868 J. Femtengraderskalorien, som varmer ett gram vann fra 14,5 til 15,5 °C, omtrent 4,1855 J. Forskjellen er under én prosent, men i en nøyaktig beregning synes den.
Derfor bestemte Generalkonferansen for mål og vekt i 1948 å måle varme i joule og la kalorien bli historie. Joule er definert gjennom kilogram, meter og sekund og avhenger ikke av vannets egenskaper. Joules eget forsøk ga 772 fotpund per britisk varmeenhet, omtrent 4,15 J per kalori. Det er under én prosent fra dagens verdi.
Katalog over størrelser
hele registeret →De sju SI-grunnenhetene
En dråpe syre endrer saftens farge, salt farger flammen, vann fryser av et bank. Under dem alle Simetriums ark, etter fagområde og alfabetisk.
Åpne registeret →