Joule
James Prescott Joule viedol rodinný pivovar pri Manchestri a pokusy robil doma. V roku 1845 ponoril do nádoby s vodou lopatkové miešadlo. Otáčali ním dve závažia na šnúrach. Závažia klesali, lopatky sa krútili, voda sa zohrievala.
Zohriatie bolo nepatrné, zlomky stupňa. Joule ho meral teplomermi, na ktorých rozoznával stotiny stupňa. Z pokusu vyplynulo, že práca a teplo sú to isté v rôznych podobách. Dnes majú práca, teplo aj elektrická energia jednu jednotku, joule. Jeden joule je práca sily jedného newtonu na dráhe jedného metra. Toľko treba na zdvihnutie jablka o meter.
| Označenie | J |
| Definícia | newtonmeter · N·m · kg·m²·s⁻² · wattsekunda |
| Referenčné hodnoty | 1 cal — 4,184 J · 1 kWh — 3,6 MJ · 1 eV — 1,602 176 634·10⁻¹⁹ J |
| Zavedená | 1889, Medzinárodný elektrotechnický kongres · pre teplo CGPM 1948 |
| Normy | ISO 80000-4 · ISO 80000-5 · SI Brochure 9th ed. |
| Typické hodnoty | 1 J — jablko o meter vyššie · 400 kJ — zjesť jablko · 4,184 GJ — tona TNT |
01 · Definícia
Newton na metri dráhy
Joule je práca, ktorú vykoná sila jedného newtonu, keď sa jej pôsobisko posunie o meter v smere sily. V základných jednotkách SI je to kilogram krát meter na druhú delené sekundou na druhú.
Tou istou jednotkou sa meria akákoľvek energia: kinetická, tepelná, elektrická, chemická. Watt počas sekundy je tiež joule. Energia prechádza z jednej podoby do druhej a súčet zostáva rovnaký. Presne to ukázal Joulov pokus.
Koľko joulov stojí zdvihnutie
Predmet sa dvíha z podlahy do výšky, ktorú nastaví posúvač. Fialová výplň na pravítku je prejdená dráha. Prerušovaná čiara je jeden meter. Práca sa rovná tiaži krát výška a stáva sa zásobou energie predmetu. Ak ho pustíte, pri dopade na podlahu sa uvoľnia tie isté jouly.
Je to jedna veličina v troch zvykoch. Chemici a dietológovia rátajú v kalóriách: kalória zohreje gram vody o stupeň a rovná sa 4,184 J. Energetici rátajú v kilowatthodinách: spotrebič s výkonom kilowatt minie za hodinu 3,6 MJ. Fyzici píšu jouly. Na obaloch potravín často stoja obe čísla, kcal aj kJ.
Koľkokrát pustiť závažia, aby sa voda zohriala o stupeň
Dve závažia visia na šnúrach prehodených cez kladky. Šnúry sú navinuté na bubon, ktorý otáča miešadlom v medenej nádobe s vodou. Závažia klesnú o 1,6 m, lopatky šľahajú vodu a tá sa zohrieva. Potom sa závažia vytiahnu späť s odpojeným miešadlom. Vpravo teplomer pod lupou s delením po 0,01 K. Pod ním dva stĺpce: fialový je práca závaží, oranžový teplo, ktoré prešlo do vody. Sivá časť sú straty trením v kladkách a teplo, ktoré uniklo do miestnosti. Tlačidlo „Pustiť“ uvoľní závažia raz, „20-krát“ za sebou, ako u Joula.
Pustite závažia niekoľkokrát a pozrite sa, o koľko sa voda zohreje.
02 · Prevod
| Jednotka | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Potravinová „kalória“ na obale je kilokalória, 4,184 kJ.
Kilowatthodina sú 3,6 milióna joulov. Toľko minie rýchlovarná kanvica zhruba na desať prevarení litra vody.
Elektrónvolt je energia elektrónu, ktorý prešiel rozdielom potenciálov jedného voltu. Hodí sa pre atómy a fotóny.
03 · Rády veličín
04 · Meracie prístroje
05 · Pravidlá zápisu
06 · Susedné jednotky
07 · Historický oddiel
Kalórií je niekoľko a všetky sú rôzne. Termochemická je presne 4,184 J. Medzinárodná, z tabuliek vodnej pary, presne 4,1868 J. Pätnásťstupňová, ktorá zohreje gram vody zo 14,5 na 15,5 °C, približne 4,1855 J. Rozdiel je menší ako percento, ale v presnom výpočte je viditeľný.
Preto Generálna konferencia pre miery a váhy v roku 1948 rozhodla merať teplo v jouloch a kalóriu nechať minulosti. Joule je definovaný kilogramom, metrom a sekundou a nezávisí od vlastností vody. Pokus samotného Joula dal 772 stopolibier na britskú tepelnú jednotku, približne 4,15 J na kalóriu. To je menej ako percento od dnešnej hodnoty.
Katalóg veličín
celý register →Sedem základných jednotiek SI
Kvapka kyseliny zmení farbu šťavy, soľ zafarbí plameň, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všetky listy Simetria podľa odborov a abecedne.
Otvoriť register →