ஜூல்
SI வழி அலகு · அளவை: ஆற்றல், வேலை, வெப்ப அளவு
01 · வரையறை
ஒரு நியூட்டன் விசை ஒரு மீட்டர் பாதையில் செய்யும் வேலை. மேசையிலிருந்து ஒரு ஆப்பிளைத் தோள் உயரத்துக்குத் தூக்க ஏறத்தாழ இவ்வளவே செலவாகிறது.
ஒரே வரையறை மூன்று அளவைகளுக்கு ஒருங்கே சேவை செய்கிறது: வேலை, ஆற்றல், வெப்ப அளவு. இது கவனக்குறைவால் அல்ல, விஷயத்தின் இயல்பாலேயே — மூன்றும் இழப்பின்றி, மிச்சமின்றி ஒன்றுக்கொன்று மாறுகின்றன. பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதி வரை வெப்பம் தனிப்பொருளாகக் கருதப்பட்டு கலோரியில் அளக்கப்பட்டது, வேலை கிலோகிராம் மீட்டரில், இரு அளவுகோல்களுக்கிடையிலான தொடர்பை சோதனையால் நிறுவ வேண்டியிருந்தது. இந்தத் தொடர்பு மாறாதது என ஜூல் காட்டினார், அவருக்குப் பிறகு தனித்தனி அலகுகள் தேவையற்றுப் போயின: தூக்கப்பட்ட சுமையிலிருந்து சூடான நீர், மின்னேற்றப்பட்ட மின்தேக்கி வரை ஆற்றலின் எல்லா வடிவங்களுக்கும் ஒரே ஜூல் எஞ்சியது.
இடப்பெயர்ச்சியின் திசையில் விசை செயல்படும்போது வேலை பிறக்கிறது; விசை கையின் குறுக்கே பட்டு எதையும் நகர்த்தாதபோது திருப்புத்திறன் பிறக்கிறது. இரு நிலைகளிலும் பரிமாணம் கிலோகிராம் பெருக்கல் சதுர மீட்டர் வகுத்தல் வினாடி வர்க்கம், ஆனால் அலகுகளை மாற்றிப் போட முடியாது: திருகாணி இறுக்கும் திருப்புத்திறன் நியூட்டன் மீட்டரிலும் வேலை ஜூலிலும் எழுதப்படுகிறது, தரநிலை இந்த வேறுபாட்டைக் காக்கிறது. நாற்பது நியூட்டன் மீட்டர் திருப்புத்திறனால் திருகாணியை இறுக்கிய திருப்புளி வேலையே செய்யவில்லை என்று சொல்லலாம் — திருகாணி கால் சுற்று மட்டுமே சுழன்றது.
02 · மாற்றம்
ஜூல், கலோரி, கிலோவாட் மணி
கெழுக்கள் வரையறையால் துல்லியமானவை, ஆனால் கலோரியில் கவனம் தேவை: அவை பல வகை, மூன்றாம் இலக்கத்தில் வேறுபடுகின்றன. அட்டவணையில் சர்வதேசக் கலோரி பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது — நான்கு புள்ளி ஒன்று எட்டு ஆறு எட்டு.
உணவின் கலோரி உண்மையில் கிலோகலோரிதான், ஆயிரம் சிறு கலோரிகள், ஐரோப்பிய அடையாளச் சீட்டில் அதன் அருகே கிலோஜூல் மதிப்பு எப்போதும் இருக்கும். ஒரு நாள் உணவின் ஆயிரத்து ஐந்நூறு கிலோகலோரி என்பது ஆறு புள்ளி மூன்று மெகாஜூல். சர்வதேசக் கலோரி சரியாக நான்கு புள்ளி ஒன்று எட்டு ஆறு எட்டு ஜூல் என வரையறுக்கப்பட்டது, வெப்ப வேதியியல் கலோரி நான்கு புள்ளி ஒன்று எட்டு நான்கு, கணக்குகளில் இவ்விரண்டும் சில வேளை குழப்பப்படுகின்றன.
| அலகு | பெயர் | மதிப்பு | எங்கு காணப்படுகிறது |
|---|---|---|---|
| J | ஜூல், SI அலகு | 1 | இயற்பியலும் பொறியியலும் |
| kJ | கிலோஜூல் | 0.001 | உணவுப் பொருள் அடையாளம் |
| MJ | மெகாஜூல் | 1·10⁻⁶ | வெப்பப் பொறியியல் |
| GJ | கிகாஜூல் | 1·10⁻⁹ | வெப்பமூட்டல் கட்டணம் |
| W·h | வாட் மணி | 2.778·10⁻⁴ | மின்கலங்கள் |
| kW·h | கிலோவாட் மணி | 2.778·10⁻⁷ | மின் அளவி |
| cal | சர்வதேச கலோரி | 0.2388 | வெப்பப் பொறியியல், பழைய கணக்குகள் |
| kcal | கிலோகலோரி, உணவின் கலோரி | 2.388·10⁻⁴ | பொருள்களின் அடையாளச் சீட்டு |
| Gcal | கிகாகலோரி | 2.388·10⁻¹⁰ | ரஷ்யாவில் வெப்பக் கட்டணம் |
| erg | எர்க், CGS முறை | 1·10⁷ | SIக்கு முந்தைய இயற்பியல் |
| BTU | பிரிட்டிஷ் வெப்ப அலகு | 9.478·10⁻⁴ | ஆங்கிலம் பேசும் வெப்பப் பொறியியல் |
| kgf·m | கிலோகிராம் விசை மீட்டர் | 0.102 | பழைய இயந்திரவியல் கணக்குகள் |
ஜூலும் வாட் வினாடியும் நியூட்டன் மீட்டரும் ஒன்றே. மின் கட்டணத்துக்கு கிலோவாட் மணி வசதியானது, ஏனெனில் வீட்டு உபகரணங்களின் திறன் வாட்டிலும் நேரம் மணியிலும் அளக்கப்படுகிறது
03 · அளவின் படிநிலைகள்
எலக்ட்ரான்வோல்ட்டிலிருந்து நிலநடுக்கம் வரைஒரு ஜூல் — ஒரு மீட்டர் தூக்கப்பட்ட ஆப்பிள்
04 · அளவைக் கருவிகள்
ஆற்றல் எதனால் அளக்கப்படுகிறது
எந்த ஆற்றலையும் வெப்பமாக மாற்றி, அறியப்பட்ட நிறையுள்ள நீர் எவ்வளவு சூடானது என்பதால் அளப்பதே எளிது. ஜூலின் முதல் சோதனை சரியாக இப்படித்தான் இயங்கியது, இன்றும் சூடாக்கிகளும் எரிபொருள்களும் இப்படியே சரிபார்க்கப்படுகின்றன — மாறியிருப்பது வெப்பமானிகளும் காப்புப் பொருளும் மட்டுமே.
மின்னோட்டத்தை மின்னழுத்தத்தால் பெருக்கி, விளைவை நேரத்தோடு சேர்த்துக் குவிக்கிறது. தூண்டல் வட்டு சுழற்சிகளை எண்ணியது, மின்னணு கருவி மாதிரிகளை எண்ணுகிறது, ஆனால் அளவை ஒன்றே — ஜூல், கிலோவாட் மணியில் காட்டப்படுகிறது என்பதே வேறுபாடு; ஒவ்வொன்றிலும் முப்பத்தைந்து லட்சம் அடங்கும்.
கருப்பாக்கப்பட்ட தகடு கதிர்வீச்சை உறிஞ்சி பாகையின் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு சூடாகிறது; அதனுள் இருக்கும் வெப்பமானியே ஆற்றலைத் தருகிறது. இப்படித்தான் லேசரின் திறன், வானிலை நிலையத்தில் சூரியப் பாய்வு, மீக்குளிர் கருவிகளில் மிக மெல்லிய பின்னணிக் கதிர்வீச்சு ஆகியவை அளக்கப்படுகின்றன.
குண்டு தொங்கவிடப்பட்ட சுமையில் பதிந்துவிடுகிறது, அச்சுமை எவ்வளவு உயரம் எழுந்ததோ அதிலிருந்து அதன் இயக்க ஆற்றல் கணக்கிடப்படுகிறது. இம்முறை அலகைவிடப் பழையது, இன்றும் எறிகணை ஆய்வகங்களில் ஒப்பீட்டுச் சோதனையாகப் பயன்படுகிறது.
05 · எழுத்து விதிகள்
பெரிய J, புள்ளியின்றி
குறியீடு குடும்பப் பெயரிலிருந்து வந்ததால் பெரிய எழுத்தில் உள்ளது, உரையில் பெயர் சிறிய எழுத்தில் எழுதப்படுகிறது: joule, ஆனால் J. ரஷ்யக் குறியீடு மூன்று எழுத்துக்களைக் கொண்ட Дж, அதன் பின் புள்ளி வைப்பதில்லை. முன்னொட்டுகள் இடைவெளியின்றி ஒட்டுகின்றன: kJ, MJ, GJ.
திருப்புத்திறனை ஜூலில் எழுதுவது பரவலான, தீங்கான தவறு: பரிமாணம் ஒத்திருந்தாலும் அளவைகள் வேறு. சர்வதேச எடை அளவு அலுவலகத்தின் முடிவின்படி கலோரியும் கிலோவாட் மணியும் சில துறைகளில் தொடர்கின்றன, ஆனால் அறிவியல் எழுத்தில் ஜூலே விரும்பத்தக்கது. ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தில் உணவு அடையாளச் சீட்டில் முதலில் கிலோஜூலையும், அதன் அருகே அடைப்புக்குள் அல்லது இரண்டாம் வரியில் கிலோகலோரியையும் குறிக்க வேண்டும்.
06 · அண்டை அலகுகள்
ஜூல் ஒரு சங்கிலியின் நடுவே நிற்கிறது: நியூட்டனைப் பாதையால் பெருக்கினால் அது கிடைக்கிறது, அதையே நேரத்தால் வகுத்தால் வாட் கிடைக்கிறது.
Simetrium இன் அண்டை ஏடுகளில்: நியூட்டன் மற்றும் வாட் சங்கிலியின் இரு பக்கமும், கலோரி மற்றும் கிலோவாட் மணி அதே அளவையின் SI அல்லாத அலகுகளாக, எலக்ட்ரான்வோல்ட் துகள் இயற்பியலுக்காகவும் erg CGS முறையிலிருந்து.
07 · வரலாற்றுப் பகுதி
வெப்பம் எப்படிப் பொருளாக இருப்பதை நிறுத்தியது
சூட்டிலிருந்து குளிருக்குப் பாயும் எடையற்ற பொருளின் கோட்பாடே ஆட்சி செலுத்தியது. சூடாதலையும் குளிர்தலையும் அது ஓரளவு நன்றாகவே விளக்கியது, ஆனால் உராய்வின் வெப்பம் எங்கிருந்து வருகிறது என்பதற்குப் பதில் தர இயலவில்லை — அந்த வெப்பமோ வேண்டிய அளவு வெளிவந்தது.
பென்ஜமின் தாம்சன் மியூனிக்கில் பீரங்கிக் குழல்களைத் துளையிடுவதைப் பார்த்து கவனித்தார்: துரப்பணம் சுழலும் வரை எந்த எல்லையுமின்றி வெப்பம் வெளிவருகிறது. பொருளாக இருந்தால் தீர்ந்திருக்கும்; வேலை தீர்வதில்லை.
சால்ஃபோர்டைச் சேர்ந்த ஒரு மதுசாலைக்காரர் நீர்த் தொட்டியில் இதழ்க் கலக்கியில் எடைகளைத் தொங்கவிட்டு, சூடேறுவதைப் பாகையின் நூறில் ஒரு பங்கு துல்லியத்தில் அளந்தார். இறங்கும் சுமையின் வேலை கறாராக வரையறுக்கப்பட்ட அளவு வெப்பத்தைத் தந்தது — இரு உலகங்களுக்கிடையிலான மாற்றுக் கெழு.
பெயரை 1882இல் பிரிட்டிஷ் சங்கத்தின் கூட்டத்தில் சீமென்ஸ் முன்மொழிந்தார், சர்வதேச மின்னியலாளர் மாநாடு அதை 1889இல் உறுதி செய்தது — அறிஞர் உயிரோடிருந்தபோதே. எடை அளவுகளுக்கான பொது மாநாடு ஜூலை ஆற்றல், வேலை, வெப்பம் ஆகிய மூன்றுக்கும் ஒருங்கே அலகாக்கியது, கலோரி சமையலறையிலும் பழைய பாடநூல்களிலும் எஞ்சியது.
மூன்று அளவுகோல்கள் சந்தித்த அலகு
ஜூலின் சோதனை கண்டுபிடிப்பு என்பதைவிட அளவீடே ஆகும்: வேலைக்கும் வெப்பத்துக்கும் இடையிலான மாற்றுக் கெழுவைப் பெற்று, சூடேறுதல் பாகையின் பின்னமாக இருந்த கருவிகளில் அதை மூன்றாம் இலக்கம் வரை கொண்டு சென்றார். துல்லியம் வெப்பக் காப்பாலும் பொறுமையாலும் வந்தது — அத்தொடர் ஆண்டுக்கணக்கில் திரும்பத் திரும்பச் செய்யப்பட்டது. ஆற்றல் அழிவின்மை விதி ஏற்கப்பட்ட பிறகு கலோரி நீரின் வழியே அல்லாமல் ஜூலின் வழியே வரையறுக்கப்பட்டது, அதன் இன்றைய மதிப்பு — நான்கு புள்ளி ஒன்று எட்டு ஆறு எட்டு — அளக்கப்பட்டதல்ல, நிர்ணயிக்கப்பட்டது. இரண்டாயிரத்துப் பத்தொன்பதிலிருந்து ஜூல் அமைப்பாலும் துல்லிய அளவையாகிவிட்டது: பிளாங்க் மாறிலி ஜூல் வினாடியில் வெளிப்படுத்தப்பட்ட எண்ணாக நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளது, அதன் வழியே கிலோகிராம் வரையறுக்கப்படுகிறது. ஆற்றலின் அலகு எந்தப் பொருளையும் சாராமல் போய்விட்டது — எதன் சூடாக்கலில் ஒருகாலத்தில் எல்லாம் தொடங்கியதோ அந்த நீரையும் சேர்த்து.
பட்டியல் · அளவை அலகுகள்
ஒவ்வோர் அளவைக்கும் ஓர் ஏடு
SI-இன் ஏழு அடிப்படை அலகுகள், சொந்தப் பெயர் கொண்ட இருபத்திரண்டு வழி அலகுகள், மேலும் தொழில்நுட்பமும் அன்றாட வாழ்வும் இல்லாமல் நடக்காத முறைக்கு வெளியிலான அலகுகள். ஒவ்வொன்றுக்கும் தனி ஏடு: வரையறை, மாற்றம், கருவிகள், எழுத்து விதிகள். 34 மொழிகளில்.
சொந்தப் பெயர் கொண்ட SI வழி அலகுகள்
ஜூலின் ஏடு திறந்துள்ளதுSI அடிப்படை அலகுகள்
செங்கல் நிறத்தில் — கிலோகிராம், மீட்டர், வினாடி; இவற்றால் ஜூல் அமைகிறதுSI அல்லாத அலகுகள்
செங்கல் நிறத்தில் — பிற முறைகளின் ஆற்றல் அலகுகள்ஏட்டின் மொழி
34 மொழிகள். குறியீடு J சர்வதேசமானது, ஆனால் வழக்கம் வேறுபடுகிறது: ஐரோப்பிய அடையாளச் சீட்டு கிலோஜூலை முதலில் வைக்கிறது, அமெரிக்கச் சீட்டு கலோரியை மட்டுமே தருகிறது.